导电糊及使用该导电糊的电气电子设备的制作方法

专利名称：导电糊及使用该导电糊的电气电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及导电糊、使用该导电糊在基板上安装电子部件的方法、以及使用了该 导电糊的电气电子设备。
背景技术：
在电气和/或电子电路形成技术等领域中，例如为了在布线基板上安装电子部 件，使用导电糊。导电糊是导电性填料粒子分散在作为粘合剂的树脂组合物中而形成的糊状材料， 由于树脂组合物一般显示绝缘性因而其本身不显示导电性，但是通过使树脂固化收缩，导 电性填料粒子彼此接触或接近而显示出导电性。导电糊固化后，一般通过固化的树脂形成接合部，该固化的树脂中导电性填料粒 子以彼此接触的状态存在，这些粒子以相互接触等形态联系，由此可以在接合部形成导通 路径。为了使用例如导电糊将电子部件与布线基板的电极之间相互电连接，使用这样的导 通路径，因此优选提高接合部中的电导通，从而在固化后的导电糊内形成电阻尽可能低的 导通路径。通过增加糊中填料的含量、或者增大填料之间的接触面积/接触概率，可以实现 在固化后的导电糊内形成的导通路径的低电阻化。但是，在通过使导电性填料粒子的表面相互接触而形成的导通路径中，能够实现 的低电阻化存在一定的限度。另外，通过导电糊接合的接合部还存在以下的问题，即在进行 热循环可靠性试验时，与该试验开始前相比试验后连接电阻值有时升高等可靠性不太高的 问题。因此，为了实现导通路径的低电阻化，提出了导电性填料成分的一部分采用具有 较低熔点的合金，通过加热操作使该熔点较低的合金熔融，利用熔融的合金使其它导电性 填料粒子之间相联系由此形成导通路径的方案(专利文献1及专利文献2)。另外，关于用于填充在布线基板的通孔中的导电糊，也提出了 使用熔点为230°C 以下的两种低熔点金属A粒子及低熔点金属B粒子和熔点超过230°C的低电阻金属粒子作 为导电性填料粒子的导电糊(专利文献3)。专利文献1 日本特开平10-279903专利文献2 日本特开2005-089559专利文献3 日本特开2005-07182
发明内容
这些专利文献1、2及3所公开的发明，对于各自的用途而言，可以在一定程度上实 现导通路径的低电阻化及连接的稳定性或可靠性。但是，通过例如专利文献1及3所公开的发明、以及专利文献2所公开的发明的一 部分实施方式方式所得到的导电糊，在整个加热处理的过程中，导电性填料粒子保持不熔 融的硬质表面。使用在整个加热处理的过程中导电性填料粒子保持不熔融的硬质表面的导电糊在电路基板上安装电子部件时，在对接合部进行加热处理的整个过程中，在作为不熔 融的硬质表面的导电性填料粒子的表面以及电路基板及电子部件的电极的表面附近，对导 电糊进行加热处理，作为其结果，本发明人确认，在熔融后固化而将这些硬质表面彼此之间 联系或交联的低熔点金属即导通路径中存在空隙(或气泡(void))的倾向高。推测存在这样的空隙的主要原因在于，导电糊中使用的成分中所含的气体或加热 导电糊时产生的气体在加热处理期间，在导电性填料成分中形成气泡，而存在于不熔融的 硬质表面附近时，则在其未能从导电性填料成分及其周围的树脂组合物中逸出时导电性填 料成分就发生固化。通过在导通路径中存在这样的空隙，使对电导通有贡献的截面积实质上减少，成为 妨碍导通路径的低电阻化的因素，因此优选尽可能防止在接合部的导通路径内产生空隙。另外，如果在形成有导通路径的金属的内部存在空隙，则在安装后进行热循环试 验时，合金及周围的树脂产生膨胀/收缩，有时出现连接电阻值发生变动的现象。另外，专利文献2在其第0057段及0058段中，介绍了导电性填料成分的100%由 低熔点金属构成的形式的发明，由于记载了该情况下的导电性填料成分是从由Bi (铋)、 In(铟)、Sn(锡)、Pb (铅)及Cu(铜)组成的组中选择的一种金属的单质或两种以上金属 的合金，因此可以理解为导电性填料成分具有一种组成(即单一的组成)。使用含有这样的具有单一组成的金属粒子作为导电性填料粒子的导电糊进行规 定的加热处理时，本发明人等确认了在导电性填料粒子固化后形成的导通路径内，与上述 专利文献1及3的发明的情况同样，有容易存在空隙的倾向。另外，在导电糊中填料粒子的粒径比较一致的情况下，即在填料粒子具有较窄范 围的粒度分布的情况下，在以导电糊形式保存的过程中填料粒子容易沉降、或者涂布时容 易产生所谓的稠化滴(densified drop)，因此，需要添加较多的粘度调节剂和/或触变性 赋予添加剂(以下，也称为触变性赋予添加剂)作为导电糊的成分。但是，通常从将导电性 填料粒子电性、物理性接合的观点考虑，粘度调节/触变性赋予添加剂是一种杂质，因此优 选其量尽可能少。另外，在使用例如专利文献3的发明的通孔填充用糊作为电子部件安装用的导电 糊时，导电性填料粒子在导电糊中所占的含量过高，为85 95重量％，并且存在加热时不 熔融的低电阻金属粒子，因此有时会发生电极间短路。因此，本申请的目的在于，提供使用导电糊将电路基板及电子部件的电极之间进 行电连接时，形成电阻尽可能低的导通路径、对该导通路径赋予高的热循环可靠性、以及使 导通路径中可能产生的空隙尽可能排除或减少的发明。另外，本申请的目的在于，提供防止保存中的导电糊中的导电性填料粒子的沉降、 另一方面以最少限度的量使用粘度调节/触变性赋予添加剂的发明。本申请的导电糊的发明，含有导电性填料成分、热固性树脂成分、固化剂成分、焊 剂成分和粘度调节/触变性赋予添加剂，所述导电性填料成分含有由Sn与选自Bi、IruAg 及Cu中的一种以上元素的组合构成的合金粒子A、和与所述合金粒子A相比熔点更低且平 均粒径更小的合金粒子B，其特征在于，所述合金粒子A及B的含量为导电糊全体的75 85重量％。关于所述导电糊中的导电性填料成分，其特征可以设定为合金粒子A的熔点在95 220°C的范围内。特别是合金粒子A的熔点，作为其下限侧温度，例如可以为选自 95 °C、100°C、105 °C、110°C、115 °C、120°C、125 °C、130°C、135 °C、140°C、145 °C、150°C、155 °C、 160°C、165°C、170°C、175°C及180°C中的任意温度，或者在上述温度士2°C或士 1°C的范围 内进行选择。同样地，作为合金粒子A的熔点的上限侧温度，例如可以为选自220°C、215°C、 210 °C>205 °C>200 °C>195 °C>190 °C>185 °C>180 °C>175 °C>170 °C>165 °C>160 °C>155 °C> 150°C、145°C、140°C、135°C、130°C、125°C、120°C及 115°C 中的任意温度，或者在上述温度 士2°C或士 1°C的范围内进行选择。关于所述导电糊中的导电性填料成分，其特征可以设定为合金粒子B的熔点比 所述合金粒子A的熔点至少低15°C。选择合金粒子B及合金粒子A的组成使合金粒子B的 熔点低于合金粒子A的熔点，在本发明中是特别重要的。因此，合金粒子B的熔点与合金粒 子A的熔点之差，可以取15°C、20°C、25°C、30°C、35°C、4(rC、45°C、5(rC等各种温度，或者可 以取55°C以上、最大达到约140°C的范围内的差值。所述导电糊中的导电性填料成分中，例如，作为合金粒子A的平均粒径的下限侧 的数值范围，可以选择例如选自 1. 0iim、l. 5iim、2. 0iim、2. 5iim、3. 5iim、5iim、7. 5iim、 10iim、12. 5iim、15iim、17. 5iim及20iim中的任意数值，另外，作为上限侧的数值范围，可 以选择例如选自 2011111、2511111、3011111、3511111、4011111、4511111及5011111中的任意数值。因此， 本申请的导电糊的特征可以设定为合金粒子A的平均粒径在1. 0 y m 50 y m的范围内。所述导电糊中的导电性填料成分中，合金粒子B的平均粒径可以与合金粒子A的 平均粒径为相同程度。另外，优选合金粒子B的平均粒径小于合金粒子A的平均粒径。因 此，作为优选的特征，合金粒子B的平均粒径可以为合金粒子A的平均粒径的95%以下、或 90%以下、例如85%以下。另一方面，合金粒子B的平均粒径可以具有合金粒子A的平均粒 径的至少65%的大小。合金粒子B的平均粒径可以优选为合金粒子A的平均粒径的67. 5% 以上、更优选为70%以上、进一步优选为72. 5%以上、特别优选为75%以上。所述导电糊中的导电性填料成分，其特征可以设定为合金粒子B具有由Sn与选 自Bi、In、Ag及Cu中的一种以上元素的组合构成的合金组成。但是，由于如上所述熔点不 同，因此合金粒子B的组成与合金粒子A的组成不选择相同的组合。由于可以作为合金粒子B的组成选择的合金组成与可作为合金粒子A的组成选择 的合金组成有重叠，因此，所选择的合金粒子A的组成与合金粒子B的组成从结果来看很可 能近似。此时，合金粒子A与合金粒子B相互的亲和性或相溶性高，因此当具有较低熔点的 合金粒子B熔融时，可以将存在于其附近的合金粒子A的表面非常迅速且良好地润湿。关于所述导电糊中的导电性填料成分，其特征可以设定为合金粒子B的含量为 全部导电性填料成分的3 30重量％。另外，该导电糊的特征可以设定为以75 85重量％的比例含有导电性填料成 分。用于本发明的导电糊时，以合金粒子B的熔点必须低于合金粒子A的熔点的方式 进行选择，因此，在将导电糊加热并使其固化的加热处理的过程中，最开始低熔点的合金粒 子B熔融，将尚未熔融的高熔点的合金粒子A的表面润湿并扩散。在优选的情况下，合金粒 子B的组成具有与合金粒子A的组成近似的组成，因此熔融的合金B可以将合金A的表面 非常良好且迅速地润湿。熔融的合金B在合金粒子A的表面扩散，其外侧由仍然呈液状的树脂组合物包围，因此，该过程中产生的气泡可以比较容易地逸出到液状树脂组合物的外 部。其结果是，可以使合金粒子与其周围的树脂组合物之间的空间实质上消失，然后可以排 除或减少高熔点的合金粒子熔融及固化而形成的导通路径内部残留空隙的情况。另外，导电性填料成分中低熔点的合金粒子B的含量设定得比高熔点的合金粒子 A的含量少，因此，合金粒子B在导电性填料成分中所占的比例以导电性填料成分的重量基 准计设定为3 30重量％。因此，也可以说高熔点的合金粒子A是导电性填料成分中的主 成分，低熔点的合金粒子B是导电性填料成分中的副成分。该情况下，也可以设定成即使存在作为副成分的低熔点的合金粒子B，对于作为主 成分的高熔点的合金粒子A的熔点实质上也没有影响。或者，根据情况，也可以设定成通过 存在作为副成分的低熔点的合金粒子B，并通过将合金粒子A与合金粒子B适当组合，使导 电性填料成分具有适当的熔点范围。另外，本申请的在基板上安装电子部件的方法的发明，其特征在于，包括将具有上述特征的导电糊的发明中所述的导电糊以规定量涂布在基板上的电极 表面的工序、使部件电极与该导电糊对应来安装电子部件的工序、对安装有电子部件的基板进行加热处理的工序、和将安装有电子部件的基板进行冷却的工序，并且在所述加热处理工序中，加热到使高熔点的合金粒子A充分熔融的程度。另外，本申请的电子设备的发明，其特征在于，使用具有上述特征的导电糊在基板 上安装电子部件。根据本申请的导电糊的发明，在电路基板上安装电子部件时，通过所谓在电路基 板的电极与电子部件的电极之间以规定量涂布该导电糊、安装电子部件、并进行加热处理 的简单操作，可以将电子部件比较牢固地与基板接合，并且可以尽可能排除或减少导电糊 固化后得到的导通路径中存在的空隙。通过排除或减少接合部的导通路径中存在的空隙， 可以实现所形成的导通路径的低电阻化，同样可以提高热循环可靠性。另外，在导电性填料成分在导电糊中所占的的重量比例相同的条件下，与两种合 金粒子的粒径基本相同的情况相比，通过使低熔点的合金粒子的粒径小于高熔点的合金粒 子的粒径，可以将导电糊的粘度设定得较高。因此，为了防止使用前的导电性填料粒子的沉 降，与两种合金粒子的粒径基本相同的导电糊相比，本发明的导电糊可以尽可能减少要添 加的粘度调节/触变性赋予添加剂的比例。
具体实施例方式(第一实施方式)本实施方式涉及本发明的一个方式中的导电糊。作为导电糊的导电性填料成分使用的合金粒子A及B，均可以使用可作为所谓的 无铅钎焊材料使用的锡系合金。作为这样的锡系合金的例子，具体可以举出从由Sn-Bi 系、Sn-In 系、Sn-Bi-In 系、Sn-Ag 系、Sn-Cu 系、Sn-Ag-Cu 系、Sn-Ag-Bi 系、Sn-Cu-Bi 系、 Sn-Ag-Cu-Bi 系、Sn-Ag-In 系、Sn-Cu-In 系、Sn-Ag-Cu-In 系及 Sn-Ag-Cu-Bi-In 系组成的 组中选择的合金组成，可以分别使用从该组中选择的一种合金或两种以上合金的组合作为合金粒子A及B。特别优选分别使用从Sn42Bi58、Sn48In52、Snl6Bi56In28、SnAg3CuO. 5 及 SnAg3. 5Β 0. 5In8中选择的合金组成作为合金粒子A及B。这些合金组成可以分别作为共 晶组成使用。从上述组中的合金选择合金粒子A及B时，使高熔点的合金粒子A的熔点比导电 糊中使用的热固性树脂的固化温度更低是很重要的。例如，优选合金组成的熔点比热固性 树脂的固化温度低5°C 30°C左右。进而，低熔点的合金粒子B的熔点可以按照如下方式进行选择，即，使合金粒子B 的熔点比高熔点的合金粒子A的熔点低至少10°C、例如低选自15°C、17. 5°C、20°C、22. 5°C、 25°C>27. 5°C>30°C>32. 5°C、35°C、37. 5°C>40°C>42. 5°C>45°C>47. 5°C及 50°C 中的任意温 度，或低上述温度士2°C或士 1°C的范围内。优选即使在加热时的升温速度不同时，熔点也 存在10°C以上的差异，使得合金粒子的熔融开始存在差异。另外，金属的熔点可以通过差示 热分析装置等本领域技术人员公知的手段进行测定。合金粒子以微细粒子状的形态、优选球形粒子的形态供给。制备规定组成的合金 后，通过雾化、滚动造粒等操作使其粒状化，由此可以得到球形粒子形态的合金粒子。关于合金粒子A及B的粒径，如上所述，需要合金粒子B的平均粒径比合金粒子A的 平均粒径小。例如，合金粒子A的平均粒径在5 50 μ m的范围内时，合金粒子B的平均粒径 在1 45 μ m的范围内即可。即使合金粒子A的粒度分布的范围与合金粒子B的粒度分布的 范围重叠，在以平均粒径表示时(使用量作为相同)，如果合金粒子B的平均粒径与合金粒子 A的平均粒径相比相对较小，则作为导电糊进行配合时，可以对粘度升高做出更大的贡献。进而，优选合金粒子B的平均粒径具有合金粒子A的平均粒径的至少65%的大小。 更优选合金粒子B的平均粒径为合金粒子A的平均粒径的70%以上、72. 5%以上或75%以 上。另外，粒子的粒径及平均粒径可以通过粒度分布测定装置、例如激光衍射式粒度分布测 定装置等本领域技术人员公知的手段进行测定。热固性树脂可以包含环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺 树脂、双马来酰亚胺、酚醛树脂、聚酯树脂、硅酮树脂、氧杂环丁烷树脂等各种树脂。这些热 固性树脂可以单独使用，也可以两种以上组合使用。其中，特别优选环氧树脂。环氧树脂中，也可以使用选自双酚型环氧树脂、多官能环氧树脂、挠性环氧树脂、 溴化环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、高分子型环氧树脂中的环氧树脂。例如可以优选使 用双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、联苯型环氧树脂、萘型环氧树 脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂等。也可以使用上述树脂改性后的 环氧树脂。这些环氧树脂可以单独使用，也可以两种以上组合使用。作为与上述的热固性树脂组合使用的固化剂，可以使用选自硫醇系化合物、改性胺 系化合物、多官能酚系化合物、咪唑系化合物及酸酐系化合物中的化合物。这些固化剂可以单 独使用，也可以两种以上组合使用。可以根据导电糊的使用环境、用途选择合适的固化剂。作为焊剂成分，使用在加热固化导电糊的温度范围内可以将作为被粘物的电极或 合金粒子表面的氧化膜除去使其熔融接合而具有还原力的物质。可以使用以Jis Z3283所 述的松香或改性松香作为主剂、并根据需要含有胺的卤素盐、有机酸或胺有机酸盐作为活 性成分的物质等。例如可以列举作为饱和脂肪族一元羧酸的月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸，作为不饱和脂肪族一元羧酸的巴豆酸，作为饱和脂肪族二元羧酸的草酸、丙二酸、琥 珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸，作为不饱和脂肪族二元羧酸的马来 酸、富马酸，作为芳香族系羧酸的苯醛酸、苯基丁酸、苯氧基乙酸、苯基丙酸，作为醚系二元 羧酸的二甘醇酸、硫代二甘醇酸、二硫代二甘醇酸，作为胺盐酸盐的乙胺盐酸盐、二乙胺盐 酸盐、二甲胺盐酸盐、环己胺盐酸盐、三乙醇胺盐酸盐、谷氨酸盐酸盐，作为胺氢溴酸盐的二 乙胺氢溴酸盐、环己胺氢溴酸盐、以及松香酸、抗坏血酸等。作为粘度调节/触变性赋予添加剂，可以使用无机系或有机系的物质，例如，如果是 无机系，可以使用二氧化硅、氧化铝等，如果是有机系，可以使用固态的环氧树脂、低分子量的 酰胺、聚酯系、蓖麻油的有机衍生物等。这些物质可以单独使用，也可以两种以上组合使用。本实施方式的导电糊中的各成分的比例，例如可以设定为热固性树脂约100重量 部、导电性填料约400 700重量部、固化剂约1 100重量部、焊剂成分约1 10重量部、 粘度调节/触变性赋予添加剂约1 20重量部。但是，本发明不限于此，可以适当进行选择。(第二实施方式)本实施方式涉及本发明的一个方式中的包含电子部件安装体的电气电子设备的 制造方法。首先，准备在由绝缘性材料(例如，选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二 醇酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、环氧树脂、芳族聚酰胺无纺布、玻璃纺织布或玻璃无纺布的材 料)构成的基板的至少一个面上形成有由导电性材料(例如铜、金、导电糊的固化物等)构 成的配线的布线基板。布线基板可以使用通过公知的制造方法得到的布线基板或通过购买 而获得的布线基板。然后，通过丝网印刷法将例如第一实施方式中所述的导电糊供给到布线基板的规 定的区域，更具体而言是供给到电极(例如焊盘(land))。具体而言，在布线基板上配置具 有以规定图形设置的开口部的掩模，在用刮刀挤压掩模的同时使刮刀移动，以使导电糊的 厚度均勻的方式进行印刷。因此，优选掩模为金属掩模(或金属制)、刮刀由金属或含氟树 脂制成。印刷后，从布线基板上除去掩模。另外，也可以使用其它方法、例如喷墨、分配器、 浸渗、旋涂等代替丝网印刷法将导电糊供给到布线基板的规定的区域。然后，将电子部件与布线基板对位进行安装，使电子部件的电极(例如引线)与 印刷的导电糊接触。安装的方式可以因电子部件的种类而异，一般在后面的加热工序中导 电糊的粘度下降，可以充分覆盖电子部件的接合部，因此，仅将电子部件配置在导电糊上即 可。当然，也可以将电子部件与导电糊相对地挤压，使其相互充分密合。对得到的基板进行加热处理。将通过导电糊安装有电子部件的基板从室温附近的 温度开始加热使其升温。加热的程度按照经历如下的规定的温度轮廓的方式进行调节对 于要处理的基板，在超过导电糊中所含的低熔点的合金粒子B的熔点后，以规定的升温速 度在规定时间内达到并保持于超过高熔点的合金粒子A的熔点的温度，进而以规定的升温 速度在规定时间内达到并保持于树脂组合物的固化温度。然后，进行冷却，得到安装有电子 部件的电路基板。实施例(实施例1 9)这些实施例中，对导电性填料成分中的合金粒子B的比例、导电糊中的导电性填料成分的比例进行考察。为实施例1 9及比较例1 5制备具有表1所示组成的各种导 电糊。另外，导电性填料的种类和比例按照表2所示的比例进行混合。作为导电糊中的导电性填料成分以外的成分，通用了双酚F型环氧树脂(商品名 "Epicoat 806”、日本环氧树脂公司制)作为热固性树脂、咪唑系固化剂(商品名‘‘Curezole 2P4MZ”、四国化成制)作为固化剂、聚酯系触变剂(商品名‘‘THIXATROL UV1104”、 Elementisjapan制)作为粘度调节/触变性赋予添加剂、己二酸的微粉碎粒状物(粒径约 10 40iim)作为焊剂成分。作为导电性填料，使用具有32 y m平均粒径的SnAgCu共晶合金粒子(球形粒子的 形态、熔点219°C )、具有32 y m平均粒径的SnAgBiln共晶合金粒子(球形粒子的形态、熔 点200°C )、具有32 y m平均粒径的SnBi共晶合金粒子(球形粒子的形态、熔点138°C )、具 有32 y m平均粒径的Snln共晶合金粒子(球形粒子的形态、熔点119°C )、具有32 y m平均 粒径的SnBiln共晶合金粒子(球形粒子的形态、熔点81°C )。各导电糊的评价如下进行。为了在厚度0. 65mm的玻璃环氧制的基材表面安装13mmX 13mm的LGA部件(电极焊 盘数256、电极表面镀Au、00. 5mm、电极间距0. 8mm)，设置大小、间距、焊盘数与部件侧的电极 对应的电极(表面进行镀Cu处理)，通过丝网印刷将导电糊供给到基材侧电极的表面。通过 导电糊，将LGA部件对位载置在基材侧电极上。使用回流炉，以4°C /秒的升温速度从室温附 近开始升温到使合金粒子A及B熔融并实现树脂的固化的温度(以下，为方便起见也称为固 化温度)，在该固化温度保持10分钟后，自然冷却到室温。然后，进行接合部的X射线观察。因此，在从室温开始至达到固化温度的升温过程中，熔点更低的合金粒子B首先 熔融，将合金粒子A的表面润湿，接着合金粒子A熔融，在仍为液状的树脂中，导电性填料成 分发生凝聚，然后，树脂发生固化，作为其结果，导电性填料成分在固化的树脂中保持凝聚 的状态。由此，在树脂中形成导通路径。因此，固化温度是比合金粒子A及B的熔点高的温 度，进而设定成可以实现树脂的固化的温度。在表2所示的实施例1的情况下，固化温度设 定为160°C。关于其它实施例的固化温度的设定，实施例2 7中为160°C，实施例8 11 中为240°C，实施例12 14中为220°C，实施例15中为140°C。通过导电糊形成的接合部中存在的空隙如下进行评价。拍摄接合部的X射线观察 图像，从所得的图像计算接合部的截面上存在的空隙的面积(存在多个空隙时，为各个空 隙的面积之和)相对于其接合部的截面积所占的比例，将比较例1中求出的该比例的值作 为100，进行对比。如果有其它与比较例的不同点，则作为特殊事项进行记载。在此基础上， 确认与比较例相比接合部的品质提高时判定为‘‘〇”，无法确认时判定为“ X ”。[表 1] [表 2]
比，含有高熔点的合金粒子及低熔点的合金粒子的本申请的导电糊可以减少空隙率。通过 这些例子可以理解，使用含有高熔点的合金粒子及低熔点的合金粒子的本申请的导电糊 时，可以减少空隙率。通过比较例2 3与实施例1及4 5的对比可以理解，导电糊中的导电性填料 的含有率在约75 85重量％的范围内对于本发明是优选的。例如，导电性填料含有率为 70%时(比较例2)，可见导电糊的印刷涂布时糊滴扩散(dripping)，可见糊中的导电性填 料的密度小而加热固化时合金粒子未凝聚，效果低。另外，导电性填料含有率为90%时(比 较例3)，焊剂成分的量相对于导电性填料的量不足，观察到较多的球状物(ball)残留，效 果低。通过比较例与实施例4 5及6 8的对比可以理解，合金粒子B相对于导电性填 料成分(即合金粒子A及合金粒子B)的比例在3 30%的范围内时本发明是有效的。像 比较例4那样合金粒子B的比例达到2%时，空隙减少的效果低，考虑这是由于合金粒子B 的量过少。像比较例5那样合金粒子B的比例达到40%时，在一部分接合部中观察到电极 间短路等问题。考虑这是由于低熔点的合金粒子B在导电性填料成分中所占的比例过高， 合金粒子A及合金粒子B的混合物在熔融的状态下，不能发挥作为具有高熔点的合金粒子A 的熔点的导电性填料成分的功能，导电性填料成分整体成为熔点比合金粒子A的熔点低的 合金组成。然后，为了本发明的实施例9 12及比较例1，制备具有表3所示组成的各种导电 糊。另外，对于实施例1及9 12，将合金粒子B在导电性填料成分中所占的比例统一为 8%。通用了双酚F型环氧树脂(商品名“Epicoat 806”、日本环氧树脂公司制)作为热固 性树脂、咪唑系固化剂(商品名“Curezole 2P4MZ”、四国化成制)作为固化剂、聚酯系触变 剂(商品名"THIXATROL UV1104”、Elementis Japan制)作为粘度调节/触变性赋予添加 剂、己二酸的微粉碎粒状物(粒径约10 40 y m)作为焊剂成分。作为导电性填料成分的合金粒子A，使用具有32 ym平均粒径的SnBi共晶合金粒 子(球形粒子的形态、熔点138°C )，作为低熔点的合金粒子B，为了对比粒径产生的效果，使 用具有32 y m平均粒径的SnBiln共晶合金粒子(球形粒子的形态、熔点81°C )、或具有相 同组成且平均粒径分别为28 u m、21 umUOum的粒子。对于调节后的各导电糊，使用E型粘度计(25°C、1.0rpm)测定各试样的粘度，并进 行评价。另外，使用厚度0.2mm、具有0 3mm的开口部的金属掩模，在陶瓷基板上印刷导电 糊，在160°C的加热烤炉中固化10分钟，冷却到常温后，用显微镜观察，评价球状物残留量。 球状物残留量是将比较例1的结果作为“中等”，以此为基准进行比较，其结果如判定栏所不。[表 3] [表 4] 通过比较例与实施例1及实施例9 12的对比可以确认，与导电性填料的粒径均 勻时相比，使用一方的合金粒子的粒径相对较小的导电性填料时，导电糊整体的粘度升高。 合金粒子B的平均粒径为28 y m时(合金粒子A的88%的粒径)，对粘度升高的效果不太 显著，合金粒子B的平均粒径为21 y m时(合金粒子A的65%的粒径)，对粘度升高观察到 显著的效果。合金粒子B的平均粒径为10 ym时(合金粒子A的31%的粒径)，观察到一 定程度的增粘效果，但可见未熔融合金粒子B的残留，进而观察到球状物残留的增加。推测 这是由于合金粒子A与B的平均粒径的差过大，因此表面被氧化等，由此导致未完全熔融的 合金粒子残留。因此，作为合金粒子B的平均粒径，需要至少21 y m以上的粒径，合金粒子 B的大小需要具有合金粒子A的大小的至少65%的大小。另外，将所用的粘度调节/触变性赋予添加剂的比例相等的比较例1与实施例1、9、10及11进行对比时可以确认，与比较例1相比使用了合金粒子B的实施例1、9、10及11， 粘度升高，粘度升高的程度与实施例1、9、10及11中使用的合金粒子B的粒径减小的顺序 对应。并且，将所用的合金粒子B的粒径相同的实施例10与实施例12进行对比时也可以 确认，粘度调节/触变性赋予添加剂的比例少的实施例12与实施例10相比粘度升高的程 度小，但其粘度与比较例1为同等水平。因此也可以确认，通过在合金粒子A中添加更小粒 径的合金粒子B，可以减少使用的粘度调节/触变性赋予添加剂的比例。另外，在实施例12 中观察到的球状物残留的程度是表4所示的例子中最少的。可以认为该球状物残留减少的 效果是通过减少粘度调节/触变性赋予添加剂的使用比例而得到的。工业上的可利用性本发明的导电糊、安装方法、基板及结构体可以在电气/电子电路形成技术的领 域中用于广泛的用途。例如，可以用于C⑶元件、全息照相元件、芯片部件等集成度高的微 细电路基板上的电子部件的连接用途及将电子部件与基板接合的用途。其结果是，可以在 内置有这些元件、部件和/或基板的产品、例如DVD、移动电话、便携式AV设备、数码相机等 中使用。
权利要求
一种导电糊，其特征在于，含有导电性填料成分、热固性树脂成分、固化剂成分、焊剂成分和粘度调节/触变性赋予添加剂，所述导电性填料成分含有由Sn与选自Bi、In、Ag及Cu中的一种以上元素的组合构成的合金粒子A、和熔点低于所述合金粒子A的合金粒子B。
2.如权利要求1所述的导电糊，其特征在于， 所述合金粒子A的熔点在95 220°C的范围内。
3.如权利要求2所述的导电糊，其特征在于，所述合金粒子B的熔点比所述合金粒子A的熔点低至少15°C。
4.如权利要求1 3中任一项所述的导电糊，其特征在于， 合金粒子A的平均粒径大于合金粒子B的平均粒径。
5.如权利要求1 4中任一项所述的导电糊，其特征在于， 所述合金粒子A的平均粒径在10 50 ii m的范围内。
6.如权利要求1 5中任一项所述的导电糊，其特征在于，所述合金粒子B具有由Sn与选自Bi、In、Ag及Cu中的一种以上元素的组合构成的合 金组成。
7.如权利要求1 6中任一项所述的导电糊，其特征在于， 合金粒子B的含量为全部导电性填料成分的3 30重量％。
8.如权利要求1 7中任一项所述的导电糊，其特征在于， 以75 85重量％的比例含有所述导电性填料成分。
9.一种在基板上安装电子部件的方法，其特征在于，包括将权利要求1 8中任一项所述的导电糊以规定量涂布在基板上的电极表面的工序、使部件电极与该导电糊对应来安装电子部件的工序、对安装有电子部件的基板进行加热处理的工序、和将安装有电子部件的基板进行冷却的工序，并且在所述加热处理工序中，加热到使高熔点的合金粒子A充分熔融的程度。
10.一种电子设备，其特征在于，使用权利要求1 8中任一项所述的导电糊在基板上安装电子部件而成。
全文摘要
本发明提供使用导电糊在电路基板上安装电子部件时、能够使导电糊固化后得到的接合部的导通路径中产生的空隙的程度减少、并且能够使要添加的粘度调节/触变性赋予添加剂的量减少的导电糊。作为导电糊中使用的导电性填料成分，从含有Sn的低熔点的合金组成中，选择熔点及平均粒径不同的两种合金粒子，以规定的比例混合使用。
文档编号H05K3/32GK101878509SQ20088011844
公开日2010年11月3日 申请日期2008年11月21日 优先权日2007年11月28日
发明者大桥直伦, 宫川秀规, 山口敦史, 岸新, 樋口贵之 申请人:松下电器产业株式会社