導電性接着剤およびそれを用いた部材の接続方法
【課題】樹脂に導電フィラーを含有してなるものであって金属製の両部材を接続する導電性接着剤において、両部材の表面に形成された金属酸化膜を適切に還元し、両部材と導電フィラーとの接触導通を十分に確保しやすくする。
【解決手段】導電性接着剤３０中の樹脂３１には、電子部品１０の部品電極１１および回路基板２０の基板電極２１の表面に形成された金属酸化膜を還元する還元剤３３が含有されており、還元剤３３は、樹脂３１の硬化温度よりも低い融点を有し、少なくとも１個以上の水酸基を有する物質、たとえばアミノフェネチルアルコールよりなる。
【解決手段】導電性接着剤３０中の樹脂３１には、電子部品１０の部品電極１１および回路基板２０の基板電極２１の表面に形成された金属酸化膜を還元する還元剤３３が含有されており、還元剤３３は、樹脂３１の硬化温度よりも低い融点を有し、少なくとも１個以上の水酸基を有する物質、たとえばアミノフェネチルアルコールよりなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂に導電フィラーを含有してなるものであって金属製の両部材を接続するときに使用される導電性接着剤、および、そのような導電性接着剤による部材の接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、はんだ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。この導電性接着剤は、一般に表面が金属よりなる第１の部材と表面が金属よりなる第２の部材とを接続するときに使用される接着剤であり、樹脂に導電フィラーを含有してなり、樹脂を加熱して硬化させることにより両部材を接続するものである。
【０００３】
このような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、洗浄を廃止できること、コストをセーブできること等のメリットを有する。
【０００４】
しかしながら、一般的に使用されているエポキシ系樹脂にＡｇフィラーを充填したタイプの導電性接着剤では、はんだで使用されているＳｎ系の電極材質に対して、良好な接続信頼性を得ることができない。
【０００５】
たとえば、Ｓｎ電極の３２１６型チップコンデンサをエポキシ系導電性接着剤で接続した場合、接続抵抗が数十ｍΩ〜数Ωという接続異常が生じる。これはＳｎ電極表面の酸化膜により、導電性接着剤中のフィラーとの接触導通が十分でないためである。
【０００６】
ここで、従来では、導電性接着剤としてのＡｇペースト中に、トリメチロールプロパンを含ませることにより、このトリメチロールプロパンによって、電子部品や基板における電極の表面の酸化膜を還元するようにしたものが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１２６７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１は、還元力が十分でないことや、ボイドの異常発生、保存安定性が不十分であるため、Ｓｎ電極部品との良好な導電性を得られない、という問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、樹脂に導電フィラーを含有してなるものであって金属製の両部材を接続する導電性接着剤において、両部材の表面に形成された金属酸化膜を適切に還元し、両部材と導電フィラーとの接触導通を十分に確保しやすくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明においては、導電性接着剤（３０）中の樹脂（３１）には、第１および第２の部材（１１、２１）の表面に形成された金属酸化膜を還元する還元剤（３３）が含有されており、還元剤（３３）は、樹脂（３１）の硬化温度よりも低い融点を有し、少なくとも１個以上の水酸基を有する物質よりなることを特徴としている。
【００１０】
本発明は、本発明者の行った実験検討の結果、創出されたものであり、還元剤（３３）を、樹脂（３１）の硬化温度よりも低い融点を有し、少なくとも１個以上の水酸基を有する物質よりなるものとすれば、両部材（１１、２１）の表面に形成された金属酸化膜を適切に還元でき、両部材（１１、２１）と導電フィラー（３２）との接触導通を十分に確保しやすくできる。
【００１１】
ここで、請求項２に記載の発明のように、樹脂（３１）の硬化温度が１５０℃以下である場合、還元剤（３３）は、５０℃〜１２０℃の範囲で樹脂の硬化温度よりも低い融点を有するものであることが好ましい。
【００１２】
還元剤（３３）の融点を５０℃〜１２０℃の範囲とするのは、還元剤（３３）は融点以上で上記金属酸化膜と還元反応を起こすことから、常温では還元剤（３３）を不活性に維持し、常温から加熱して硬化温度に達するまでの温度にて反応活性となるようにするためである。
【００１３】
さらに、このような還元剤（３３）としては、請求項３に記載の発明のように、アミノフェネチルアルコールであることが好ましい。アミノフェネチルアルコールは、樹脂の硬化前にて大きな還元力を発揮する。
【００１４】
また、導電性接着剤中のボイド発生防止や還元剤の保存安定性を考慮すれば、請求項４に記載の発明のように、当該導電性接着剤中における還元剤（３３）としてのアミノフェネチルアルコールの含有量は、２〜４重量％であることが好ましい。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、表面が金属よりなる第１の部材（１１）と表面が金属よりなる第２の部材（２１）との間に、樹脂（３１）に導電フィラー（３２）を含有してなる導電性接着剤（３０）を介在させ、樹脂（３１）を加熱して硬化させることにより両部材（１１、２１）の接続を行う導電性接着剤による部材の接続方法についてなされたものである。
【００１６】
そして、請求項６では、導電性接着剤（３０）として、樹脂（３１）の硬化温度よりも低い融点を有し且つ少なくとも１個以上の水酸基を有する物質よりなり、両部材（１１、２１）の表面に形成された金属酸化膜を還元する還元剤（３３）が樹脂（３１）に含有されたものを用いることを特徴としている。
【００１７】
本発明によっても、両部材（１１、２１）の表面に形成された金属酸化膜を適切に還元でき、両部材（１１、２１）と導電フィラー（３２）との接触導通を十分に確保しやすくできる。
【００１８】
そして、この製造方法においては、請求項６に記載の発明のように、樹脂（３１）は、その硬化温度が１５０℃以下であり、還元剤（３３）は、５０℃以上１２０℃以下の範囲で樹脂の硬化温度よりも低い融点を有するものを用いることができ、さらに、請求項７に記載の発明のように、そのような還元剤（３３）としては、アミノフェネチルアルコールを用いることができ、請求項８に記載の発明のように、導電性接着剤中における還元剤（３３）としてのアミノフェネチルアルコールの含有量を、２重量％以上４重量％以下にすることができる。
【００１９】
また、請求項９に記載の発明では、第１の部材（１１）と第２の部材（２１）との間に導電性接着剤（３０）を介在させた後、樹脂（３１）の硬化温度よりも低く還元剤（３３）の融点よりも高い温度にて導電性接着剤（３０）を加熱し、続いて樹脂（３１）の加熱による硬化を行うことを特徴としている。それによれば、還元剤（３３）の還元力を発揮しやすくでき、好ましい。
【００２０】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００２２】
図１（ａ）は、本発明の実施形態に係る導電性接着剤３０を用いた電子装置Ｓ１の概略断面構成を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）中の導電性接着剤３０の硬化前の状態を示す拡大図である。なお、図１（ｂ）においては、導電性接着剤３０中の樹脂３１は点ハッチング、導電フィラー３２は片側斜線ハッチングされた細長楕円形、還元剤３３は導電フィラー３２よりも小さい白丸にて、それぞれ模式的に示してある。
【００２３】
回路基板２０の上に電子部品１０が搭載され、回路基板２０の電極２１と電子部品１０の電極１１とが導電性接着剤３０を介して電気的に接続されている。なお、電子部品１０の電極１１を部品電極１１、回路基板２０の電極２１を基板電極２１ということにし、部品電極１１は第１の部材として、基板電極２１は第２の部材として構成されている。
【００２４】
回路基板２０は、セラミック基板やプリント基板、あるいはリードフレームなどを採用することができ、特に限定されるものではない。
【００２５】
基板電極２１は、回路基板２０の一面に形成されており、表面が金属よりなる。そのような金属としては、たとえば、Ａｇを含むＡｇ系金属、Ａｕを含むＡｕ系金属、Ｎｉを含むＮｉ系金属、Ｓｎを含むＳｎ系金属、Ｃｕを含むＣｕ系金属が挙げられ、基板電極２１は、これら金属材料を用いた厚膜やめっきなどにより構成されたものである。ここでは、基板電極２１はＡｇよりなるものとする。
【００２６】
電子部品１０としては、コンデンサや抵抗、半導体素子などの表面実装部品を採用することができる。図１に示される例では、電子部品１０はチップコンデンサを用いた例として示してある。
【００２７】
また、部品電極１１は、基板電極２１と同じく、表面がＡｇ系金属、Ａｕ系金属、Ｎｉ系金属、Ｓｎ系金属、Ｃｕ系金属などの金属よりなるが、本実施形態では、部品電極１１はＳｎ系の卑金属電極である。このようなＳｎ系の卑金属電極としての部品電極１１としては、Ｓｎ、ＳｎＣｕ、ＳｎＢｉ、ＳｎＣｕなどの金属などが挙げられる。ここでは、部品電極１１は、めっきされたＳｎ電極が用いられている。
【００２８】
導電性接着剤３０は、主剤、硬化剤、硬化触媒などを含有する高分子である樹脂３１と導電フィラー３２とからなる。樹脂３１の使用材料は、高純度で低吸水率となる硬化物となる、耐熱性のある硬化物となるといった特徴を発現するもので、作業性・ペースト適性も考慮し選択したものである。
【００２９】
このような電子装置Ｓ１は、回路基板２０上に電子部品１０を搭載し、基板電極２１上に導電性接着剤３０を介して部品電極１１を接触させ、導電性接着剤３０を加熱して樹脂３１を硬化することによって、電子部品１０と回路基板２０とを接続することにより製造される。
【００３０】
本実施形態の導電性接着剤３０について、さらに具体的に述べることとする。この導電性接着剤３０における樹脂３１としては、エポキシ系樹脂が挙げられるが、この樹脂３１には、樹脂３１の硬化前にて両電極１１、２１の表面に形成された金属酸化膜を還元する還元剤３３が含有されている。そこで、樹脂３１としては、硬化の反応開始温度が後述する還元剤３３の融点よりも高いエポキシ樹脂が好ましい。
【００３１】
具体的に、還元剤としてアミノフェネチルアルコール（融点：１０８℃）を使用したときには、樹脂３１の主剤には、トリフェノールメタンエポキシ樹脂とビスフェノールＦ型エポキシ樹脂が挙げられ、硬化剤には、固形の芳香族アミンまたは、ヒドラジド及びそれらの混合物が挙げられ、硬化触媒には、イミダゾール系または脂肪族アミン系の触媒が挙げられる。
【００３２】
さらに、好ましくは、硬化剤にはジアミノジエチルジフェニルメタン、硬化触媒には２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾールが挙げられる。このような成分よりなる樹脂３１は一般的なものであり、硬化温度が１５０℃もしくはそれ未満のものである。
【００３３】
また、導電フィラー３２は、金属のフィラーであり、その形状は燐片粉または球状粉及びそれらの混合である。また、上記電極１１、２１の表面がＳｎを含有する金属である場合には、導電フィラー３２の材質としては、Ｓｎとの自然電位差が０．９以下のものが望ましい。
【００３４】
そのような導電フィラー３２を構成する金属としては、たとえば、Ａｇ、ＡｇＳｎ、ＡｇＰｄ等のＡｇ系金属、Ｃｕ、ＣｕＮｉ等のＣｕ系金属、Ｎｉ系金属、Ａｕ、さらにはＳｎ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｚｎ等を含む低融点金属などが挙げられる。また、芯材及び当該芯材表面にコーティングされたコーティング材よりなるフィラーであってもよく、その場合には、当該芯材およびコーティング材として、これら金属の中から選択された金属を用いてもよい。
【００３５】
また、導電フィラー３２のサイズについては、たとえば長径が１〜１００μｍ程度のものであり、導電フィラー３２の導電性接着剤３０全体に占める含有量は、たとえば７５〜９５ｗｔ％程度のものである。
【００３６】
さらには、導電フィラー３２としては、上記した構成のフィラーの周囲に、さらにナノサイズ（１〜１００ｎｍ）のＡｇ粒子をコーティングした１５０℃以下で融着機能を発現するフィラーであってもよい。この場合、導電性接着剤３０の硬化時にフィラー同士およびフィラーと電極との融着が起こり、強固な熱経路および導電経路を形成するうえで好ましい。
【００３７】
樹脂３１に添加される還元剤３３は、上述したが、樹脂３１の硬化前にて両電極１１、２１の表面に形成された金属酸化膜を還元するものである。本実施形態の還元剤３３は、樹脂３１の硬化温度（たとえば１５０℃）よりも低い融点を有し、少なくとも１個以上の水酸基を有する物質よりなる。ここで、導電性接着剤３０全体に占める還元剤３３の含有量は、一般的な還元剤と同様、０．１〜１０ｗｔ％であることが好ましい。
【００３８】
そのような還元剤３３としては、アミノフェネチルアルコール、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ヒドロキノン、ｏ−アミノフェノール、ｍ−アミノフェノール、Ｐ−アミノフェノール、ピロガロール、ベンゾトリアゾール、メルカプトベンゾチアゾール、アスコルビン酸、亜りん酸トリメチル、亜りん酸トリエチル、りん酸トリアリル、アセチルアセトン、８−キノリノール、カルボヒドラジド、デカメチレングリコール、テトラエチレングリコール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、グリセリン、エリトリトール、リビトール、アジピン酸、２−ブロモカプロン酸、６−ブロモカプロン酸、２−ピリジンカルボン酸、ｏ−アミノ安息香酸、ｍ−アミノ安息香酸、ｐ−アミノ安息香酸、スベリン酸、マロン酸、コハク酸、３，５−ジメチルピラゾール、ｏ−ベンゾイル安息香酸、ｍ−ベンゾイル安息香酸、ｐ−ベンゾイル安息香酸、ｏ−ブロモ安息香酸、ｍ−ブロモ安息香酸、ｐ−ブロモ安息香酸、ピリジンＨＣｌなどが挙げられる。
【００３９】
具体的には、還元剤３３は、融点が５０℃〜１２０℃であり且つ少なくとも１個以上の−ＯＨ基をもつアルコール系物質である。この還元剤３３の融点が５０〜１２０℃であることは、本実施形態のように、樹脂３１の硬化温度が１５０℃以下である場合に有効である。
【００４０】
還元剤３３の融点を５０℃〜１２０℃の範囲とするのは、還元剤３３は、当該還元剤の融点以上となったときに上記金属酸化膜と還元反応を起こすことを考慮したものである。常温で還元剤３３が反応活性であると、保存安定性が悪いため、常温では還元剤３３を反応不活性状態に維持する。
【００４１】
一方、導電性接着剤３０の硬化時には、常温から硬化温度に達するまでの温度にて還元剤３３が反応活性となることが必要である。このことから、樹脂３１の硬化温度が１５０℃以下である場合には、還元剤３３の融点を５０℃〜１２０℃の範囲で樹脂３１の硬化温度以下にすれば、適切な還元力の発揮、および、保存安定性に優れた還元剤３３が実現できる。
【００４２】
さらに好ましい還元剤３３の融点は、１００〜１２０℃であり、そのようなものとしては、アミノフェネチルアルコールが挙げられる。また、還元剤３３は非常に活性が高く、樹脂３１中の他成分と反応しやすいため、導電性接着剤３０中の還元剤３３の含有量が多すぎると、導電性接着剤３０中にボイドが発生しやすく、また、還元剤３３の保存安定性が悪化しやすい。
【００４３】
そして、還元剤３３としてアミノフェネチルアルコールを用いる場合には、導電性接着剤３０中におけるアミノフェネチルアルコールの含有量を２〜４ｗｔ％とすることが望ましい。２〜４ｗｔ％ならば、上記ボイドの防止および保存安定性の確保の両立が実現できることを確認している。
【００４４】
上述したように、導電性接着剤３０は導電性接着剤３０中の導電フィラー３２と電極１１、２１との接触、及び導電フィラー３２同士が接触することにより、導電性を得ているが、そのため、例えばＳｎ系電極部品の場合は電極表面の酸化膜が阻害して、十分な導通を得ることができない。
【００４５】
しかしながら、上記した本実施形態の導電性接着剤３０であれば、配合された還元剤３３がＳｎ酸化膜を還元することにより、導電フィラー３２がＳｎ電極である部品電極１１と良好な接触導通を得ることができる。たとえば、３２１６型のチップコンデンサやチップ抵抗の場合、その接続抵抗が数ｍΩ〜１０ｍΩとなり、電子回路上、十分な低接続抵抗を確保することができる。
【００４６】
また、はんだと比べて低温で加熱処理可能であるという一般的な導電性接着剤の利点を損なわないためには、本実施形態においても、導電性接着剤３０は１５０℃以下で硬化する必要があり、そのためには、還元剤３３の還元発揮温度すなわち還元剤３３の融点は１５０℃より十分低い必要がある。
【００４７】
この還元剤３３の融点と還元力との関係について、実験検討した結果を図２に示す。部品電極１１として表面がＳｎよりなるもの、基板電極２１として表面がＡｇよりなるものを用い、上記図１（ｂ）に示されるように、これら両電極１１、２１間に導電性接着剤３０を介在させ、導電性接着剤３０を硬化させた後、電極１１、２１間の抵抗を測定した。ここで、導電性接着剤の硬化は１５０℃で行った。
【００４８】
続いて、さらに２００℃で２０分保持した後、再度、電極１１、２１間の抵抗を測定した。そして、硬化直後の抵抗値と２００℃保持後の抵抗値とを比較し、抵抗変化量を求めた。このような抵抗変化量の測定を、導電性接着剤３０中の還元剤３３を変えたものついてｎ＝８で行った。ここで、導電性接着剤３０中における還元剤３３の含有量は、１ｗｔ％とした。その結果を図２に示す。
【００４９】
図２では、還元剤３３としては、２−ブロモカプロン酸（融点：４℃）、トリエタノールアミン（融点：２０℃）、トリメチロールプロパン（融点：５９℃）、アミノフェネチルアルコール（融点：１０８℃）、ｏ−ベンゾイル安息香酸（融点：１２８℃）、マロン酸（融点：１３４℃）、２−ピリジンカルボン酸（融点：１３６℃）、スベリン酸（融点：１４１℃）、ｏ−アミノ安息香酸（融点：１４５℃）、ピリジンＨＣｌ（融点：１４５℃）、アジピン酸（融点：１５１℃）が挙げられ、これらについて測定された上記抵抗変化量が示されている。
【００５０】
そして、図２には、上記抵抗変化量の測定がなされた導電性接着剤３０中の還元剤３３の融点と、当該抵抗変化量との関係が示されている。なお、還元剤を含有しない導電性接着剤３０についても上記抵抗変化量を測定したが、その値については図２中「未添加」として示してある。
【００５１】
図２に示される結果から、融点が１３０℃以下の還元剤３３の方が、１３０℃以上のものよりも、上記抵抗変化量が小さく、比較的安定な接続状態になりやすい傾向にあることがわかった。
【００５２】
また、上記抵抗変化量は、５ｍΩ以下程度であれば、実用上、問題ないレベルであり、図２に示される結果から、このレベルを十分に満足し最も抵抗変化量が小さい還元剤３３としては、融点が１０８℃であるアミノフェネチルアルコールおよび融点が５９℃であるトリメチロールプロパンが挙げられる。
【００５３】
つまり、この図２によれば、還元剤３３の融点としてはトリメチロールプロパンの融点である５９℃からアミノフェネチルアルコールの融点である１０８℃までが好ましい範囲である。さらに、アミノフェネチルアルコールとトリメチロールプロパンは、エポキシ樹脂とのなじみも良好であった。
【００５４】
そこで、アミノフェネチルアルコールとトリメチロールプロパンについて、さらに還元力の比較検討を行った。図３は、この検討方法の手順を示す図である。図３（ａ）に示されるように、ＳｎよりなるＳｎプレート１００の上に還元剤３３としてのアミノフェネチルアルコール、トリメチロールプロパンを塗布する。Ｓｎプレート１００の表面には自然に酸化Ｓｎ膜が形成されている。
【００５５】
そして、このものを、大気雰囲気にて１５０℃で熱処理した後、還元剤３３を拭き取る。その後、図３（ｂ）に示されるように、Ｓｎプレート１００の表面をＸＰＳ分析（Ｘ線光電子分光法）することによって、Ｓｎプレート１００の表面に存在するＳｎの割合を求める。
【００５６】
図４は、図３に示される方法による分析結果を示す図であり、Ｓｎプレート１００の表面からのエッチング深さ（単位：ｎｍ、ＳｎＯ２換算）と、酸化Ｓｎに対するＳｎ量（単位：％）との関係を示す図である。当該エッチング深さはＳｎプレート１００の表面から内部に向かう深さであり、当該Ｓｎ量は、そのエッチング深さにおいて存在するＳｎの割合であり、当該Ｓｎ量が大きいほど、還元力が強いことを表す。
【００５７】
測定は、アミノフェネチルアルコール、トリメチロールプロパンのそれぞれについて、ｎ＝２で行った。また、比較のために、還元処理を行わない、すなわち還元剤３３を塗布しないＳｎプレート１００についても同様の測定を行った。そして、図４には、これらアミノフェネチルアルコール、トリメチロールプロパン、および「還元処理なし」についての測定結果が示されている。
【００５８】
図４に示されるように、アミノフェネチルアルコール、トリメチロールプロパンともに、還元力を有するが、これら２材料では、アミノフェネチルアルコールの方が、還元力が強いことがわかる。つまり、本発明者の実験検討によれば、融点が１０８℃であるアミノフェネチルアルコールは、１５０℃で処理されて最も大きな還元性を発揮する還元剤であるといえる。
【００５９】
このように、本実施形態では、部品電極１１と基板電極２１との間に導電性接着剤３０を介在させ、樹脂３１を加熱・硬化させることにより両電極１１、２１の接続を行うが、上記還元剤３３を含有する導電性接着剤３０を用いることにより、この樹脂３１の加熱時に、樹脂３１の硬化温度以下の温度にて還元剤３３による電極１１、２１表面の金属酸化膜の還元を行う。
【００６０】
ここで、還元剤３３を配合した導電性接着剤３０を加熱・硬化する際には、好ましくは、樹脂硬化前の還元時間を長く確保した方が、還元効果が大きい。つまり、硬化プロファイルとしては、還元剤３３の融点よりも、たとえば数℃〜１０℃高く樹脂の硬化温度よりは低い温度で、いったん保持してから、エポキシ樹脂の硬化温度まで上げた方がより良好な還元効果を得ることができる。
【００６１】
なお、金属酸化膜は、部品電極１１、基板電極２１の両表面に存在していなくてもよく、いずれか一方のみに存在していればよい。この場合、当該一方のみに存在する金属酸化膜に対して上記した本実施形態の還元剤３３による効果が発揮される。
【００６２】
また、この還元剤３３による金属酸化膜の除去は、上述したようなフィラーの周囲にナノサイズのＡｇ粒子をコーティングした融着性を具備する導電フィラー３２を用いた場合にも、導電フィラー３２と電極１１、２１との融着性向上の効果をもたらすことが期待される。
【００６３】
（他の実施形態）
上記実施形態では、第１の部材である部品電極１１の表面がＳｎであり、第２の部材である基板電極２１の表面がＡｇである例を示したが、部品電極１１の表面がＳｎ以外の金属であって基板電極２１の表面がＳｎであってもよく、また両電極１１、２１の表面がＳｎでもよい。上述したように、Ｓｎは酸化膜が形成されやすいが、上記した導電性接着剤３０を採用することで適切に酸化膜の還元・除去が行える。
【００６４】
また、上記実施形態では、電子部品１０としてチップコンデンサを用い、これを回路基板２０の上に搭載した例を示したが、表面が金属よりなる第１の部材と表面が金属よりなる第２の部材とを導電性接着剤を介して接続するものであれば、上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、第１の部材および第２の部材としては、次の図５に示されるものであってもよい。
【００６５】
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、導電性接着剤３０により接続された第１の部材および第２の部材の種々の例を示す概略断面図である。ここで、図５（ａ）から（ｄ）の各例において、回路基板２０は、上記同様に、セラミック基板やプリント基板、あるいはリードフレームなどを採用することができ、基板電極２１は、その表面がＡｇ系金属、Ａｕ系金属、Ｎｉ系金属、Ｓｎ系金属、Ｃｕ系金属などよりなる。
【００６６】
図５（ａ）では、電子部品１０はバンプよりなる部品電極１１を有する。この部品電極１１が第１の部材、基板電極２１が第２の部材として構成され、両部材１１、２１は導電性接着剤３０により接続されている。この電子部品１０としては、フリップチップやＣＳＰ（チップサイズパッケージ）等のフェイスダウンチップ、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）などであり、バンプとしては、Ｓｎを含むはんだバンプや、Ａｕ等のスタッドバンプが挙げられる。
【００６７】
図５（ｂ）では、電子部品１０は、ワイヤ４０により基板２０に実装されたワイヤボンドタイプのベアチップＩＣであり、部品電極１１は、このベアチップＩＣの裏面電極である。この裏面電極の材質としては、Ｓｎ系、Ａｕ系、Ａｇ系、Ｃｕ系、Ｎｉ系の各金属が挙げられる。そして、この部品電極１１が第１の部材、基板電極２１が第２の部材として構成され、両部材１１、２１は導電性接着剤３０により接続されている。
【００６８】
図５（ｃ）では、回路基板２０上の２個の基板電極２１の一方が第１の部材、他方が第２の部材として構成され、両部材２１、２１は導電性接着剤３０により接続されている。つまり、導電性接着剤３０は、配線間や電極間の導通を確保するためのジャンパー材料として適用されている。
【００６９】
図５（ｄ）では、部品５０と回路基板２０とがコネクタ６０を介して導通しており、コネクタ６０と部品５０との間、および、コネクタ６０と基板電極２１との間が、導電性接着剤３０により接続されている。コネクタ６０の表面の材質はＳｎ系、Ａｕ系、Ａｇ系、Ｃｕ系、Ｎｉ系の各金属が挙げられる。この場合、導電性接着剤３０を介して接続されている両部材の一方が第１の部材、他方が第２の部材となる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態に係る電子装置の概略断面図であり、（ｂ）は（ａ）中の導電性接着剤の硬化前の状態を示す拡大図である。
【図２】還元剤の融点と抵抗変化量との関係を示す図である。
【図３】還元力の検討方法の手順を示す図である。
【図４】Ｓｎプレートの表面からのエッチング深さと酸化Ｓｎに対するＳｎ量との関係を示す図である。
【図５】導電性接着剤により接続された第１の部材および第２の部材の種々の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０ 電子部品
１１ 部品電極
２０ 回路基板
２１ 基板電極
３０ 導電性接着剤
３１ 樹脂
３２ 導電フィラー
３３ 還元剤
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂に導電フィラーを含有してなるものであって金属製の両部材を接続するときに使用される導電性接着剤、および、そのような導電性接着剤による部材の接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、はんだ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。この導電性接着剤は、一般に表面が金属よりなる第１の部材と表面が金属よりなる第２の部材とを接続するときに使用される接着剤であり、樹脂に導電フィラーを含有してなり、樹脂を加熱して硬化させることにより両部材を接続するものである。
【０００３】
このような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、洗浄を廃止できること、コストをセーブできること等のメリットを有する。
【０００４】
しかしながら、一般的に使用されているエポキシ系樹脂にＡｇフィラーを充填したタイプの導電性接着剤では、はんだで使用されているＳｎ系の電極材質に対して、良好な接続信頼性を得ることができない。
【０００５】
たとえば、Ｓｎ電極の３２１６型チップコンデンサをエポキシ系導電性接着剤で接続した場合、接続抵抗が数十ｍΩ〜数Ωという接続異常が生じる。これはＳｎ電極表面の酸化膜により、導電性接着剤中のフィラーとの接触導通が十分でないためである。
【０００６】
ここで、従来では、導電性接着剤としてのＡｇペースト中に、トリメチロールプロパンを含ませることにより、このトリメチロールプロパンによって、電子部品や基板における電極の表面の酸化膜を還元するようにしたものが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１２６７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１は、還元力が十分でないことや、ボイドの異常発生、保存安定性が不十分であるため、Ｓｎ電極部品との良好な導電性を得られない、という問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、樹脂に導電フィラーを含有してなるものであって金属製の両部材を接続する導電性接着剤において、両部材の表面に形成された金属酸化膜を適切に還元し、両部材と導電フィラーとの接触導通を十分に確保しやすくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明においては、導電性接着剤（３０）中の樹脂（３１）には、第１および第２の部材（１１、２１）の表面に形成された金属酸化膜を還元する還元剤（３３）が含有されており、還元剤（３３）は、樹脂（３１）の硬化温度よりも低い融点を有し、少なくとも１個以上の水酸基を有する物質よりなることを特徴としている。
【００１０】
本発明は、本発明者の行った実験検討の結果、創出されたものであり、還元剤（３３）を、樹脂（３１）の硬化温度よりも低い融点を有し、少なくとも１個以上の水酸基を有する物質よりなるものとすれば、両部材（１１、２１）の表面に形成された金属酸化膜を適切に還元でき、両部材（１１、２１）と導電フィラー（３２）との接触導通を十分に確保しやすくできる。
【００１１】
ここで、請求項２に記載の発明のように、樹脂（３１）の硬化温度が１５０℃以下である場合、還元剤（３３）は、５０℃〜１２０℃の範囲で樹脂の硬化温度よりも低い融点を有するものであることが好ましい。
【００１２】
還元剤（３３）の融点を５０℃〜１２０℃の範囲とするのは、還元剤（３３）は融点以上で上記金属酸化膜と還元反応を起こすことから、常温では還元剤（３３）を不活性に維持し、常温から加熱して硬化温度に達するまでの温度にて反応活性となるようにするためである。
【００１３】
さらに、このような還元剤（３３）としては、請求項３に記載の発明のように、アミノフェネチルアルコールであることが好ましい。アミノフェネチルアルコールは、樹脂の硬化前にて大きな還元力を発揮する。
【００１４】
また、導電性接着剤中のボイド発生防止や還元剤の保存安定性を考慮すれば、請求項４に記載の発明のように、当該導電性接着剤中における還元剤（３３）としてのアミノフェネチルアルコールの含有量は、２〜４重量％であることが好ましい。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、表面が金属よりなる第１の部材（１１）と表面が金属よりなる第２の部材（２１）との間に、樹脂（３１）に導電フィラー（３２）を含有してなる導電性接着剤（３０）を介在させ、樹脂（３１）を加熱して硬化させることにより両部材（１１、２１）の接続を行う導電性接着剤による部材の接続方法についてなされたものである。
【００１６】
そして、請求項６では、導電性接着剤（３０）として、樹脂（３１）の硬化温度よりも低い融点を有し且つ少なくとも１個以上の水酸基を有する物質よりなり、両部材（１１、２１）の表面に形成された金属酸化膜を還元する還元剤（３３）が樹脂（３１）に含有されたものを用いることを特徴としている。
【００１７】
本発明によっても、両部材（１１、２１）の表面に形成された金属酸化膜を適切に還元でき、両部材（１１、２１）と導電フィラー（３２）との接触導通を十分に確保しやすくできる。
【００１８】
そして、この製造方法においては、請求項６に記載の発明のように、樹脂（３１）は、その硬化温度が１５０℃以下であり、還元剤（３３）は、５０℃以上１２０℃以下の範囲で樹脂の硬化温度よりも低い融点を有するものを用いることができ、さらに、請求項７に記載の発明のように、そのような還元剤（３３）としては、アミノフェネチルアルコールを用いることができ、請求項８に記載の発明のように、導電性接着剤中における還元剤（３３）としてのアミノフェネチルアルコールの含有量を、２重量％以上４重量％以下にすることができる。
【００１９】
また、請求項９に記載の発明では、第１の部材（１１）と第２の部材（２１）との間に導電性接着剤（３０）を介在させた後、樹脂（３１）の硬化温度よりも低く還元剤（３３）の融点よりも高い温度にて導電性接着剤（３０）を加熱し、続いて樹脂（３１）の加熱による硬化を行うことを特徴としている。それによれば、還元剤（３３）の還元力を発揮しやすくでき、好ましい。
【００２０】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００２２】
図１（ａ）は、本発明の実施形態に係る導電性接着剤３０を用いた電子装置Ｓ１の概略断面構成を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）中の導電性接着剤３０の硬化前の状態を示す拡大図である。なお、図１（ｂ）においては、導電性接着剤３０中の樹脂３１は点ハッチング、導電フィラー３２は片側斜線ハッチングされた細長楕円形、還元剤３３は導電フィラー３２よりも小さい白丸にて、それぞれ模式的に示してある。
【００２３】
回路基板２０の上に電子部品１０が搭載され、回路基板２０の電極２１と電子部品１０の電極１１とが導電性接着剤３０を介して電気的に接続されている。なお、電子部品１０の電極１１を部品電極１１、回路基板２０の電極２１を基板電極２１ということにし、部品電極１１は第１の部材として、基板電極２１は第２の部材として構成されている。
【００２４】
回路基板２０は、セラミック基板やプリント基板、あるいはリードフレームなどを採用することができ、特に限定されるものではない。
【００２５】
基板電極２１は、回路基板２０の一面に形成されており、表面が金属よりなる。そのような金属としては、たとえば、Ａｇを含むＡｇ系金属、Ａｕを含むＡｕ系金属、Ｎｉを含むＮｉ系金属、Ｓｎを含むＳｎ系金属、Ｃｕを含むＣｕ系金属が挙げられ、基板電極２１は、これら金属材料を用いた厚膜やめっきなどにより構成されたものである。ここでは、基板電極２１はＡｇよりなるものとする。
【００２６】
電子部品１０としては、コンデンサや抵抗、半導体素子などの表面実装部品を採用することができる。図１に示される例では、電子部品１０はチップコンデンサを用いた例として示してある。
【００２７】
また、部品電極１１は、基板電極２１と同じく、表面がＡｇ系金属、Ａｕ系金属、Ｎｉ系金属、Ｓｎ系金属、Ｃｕ系金属などの金属よりなるが、本実施形態では、部品電極１１はＳｎ系の卑金属電極である。このようなＳｎ系の卑金属電極としての部品電極１１としては、Ｓｎ、ＳｎＣｕ、ＳｎＢｉ、ＳｎＣｕなどの金属などが挙げられる。ここでは、部品電極１１は、めっきされたＳｎ電極が用いられている。
【００２８】
導電性接着剤３０は、主剤、硬化剤、硬化触媒などを含有する高分子である樹脂３１と導電フィラー３２とからなる。樹脂３１の使用材料は、高純度で低吸水率となる硬化物となる、耐熱性のある硬化物となるといった特徴を発現するもので、作業性・ペースト適性も考慮し選択したものである。
【００２９】
このような電子装置Ｓ１は、回路基板２０上に電子部品１０を搭載し、基板電極２１上に導電性接着剤３０を介して部品電極１１を接触させ、導電性接着剤３０を加熱して樹脂３１を硬化することによって、電子部品１０と回路基板２０とを接続することにより製造される。
【００３０】
本実施形態の導電性接着剤３０について、さらに具体的に述べることとする。この導電性接着剤３０における樹脂３１としては、エポキシ系樹脂が挙げられるが、この樹脂３１には、樹脂３１の硬化前にて両電極１１、２１の表面に形成された金属酸化膜を還元する還元剤３３が含有されている。そこで、樹脂３１としては、硬化の反応開始温度が後述する還元剤３３の融点よりも高いエポキシ樹脂が好ましい。
【００３１】
具体的に、還元剤としてアミノフェネチルアルコール（融点：１０８℃）を使用したときには、樹脂３１の主剤には、トリフェノールメタンエポキシ樹脂とビスフェノールＦ型エポキシ樹脂が挙げられ、硬化剤には、固形の芳香族アミンまたは、ヒドラジド及びそれらの混合物が挙げられ、硬化触媒には、イミダゾール系または脂肪族アミン系の触媒が挙げられる。
【００３２】
さらに、好ましくは、硬化剤にはジアミノジエチルジフェニルメタン、硬化触媒には２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾールが挙げられる。このような成分よりなる樹脂３１は一般的なものであり、硬化温度が１５０℃もしくはそれ未満のものである。
【００３３】
また、導電フィラー３２は、金属のフィラーであり、その形状は燐片粉または球状粉及びそれらの混合である。また、上記電極１１、２１の表面がＳｎを含有する金属である場合には、導電フィラー３２の材質としては、Ｓｎとの自然電位差が０．９以下のものが望ましい。
【００３４】
そのような導電フィラー３２を構成する金属としては、たとえば、Ａｇ、ＡｇＳｎ、ＡｇＰｄ等のＡｇ系金属、Ｃｕ、ＣｕＮｉ等のＣｕ系金属、Ｎｉ系金属、Ａｕ、さらにはＳｎ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｚｎ等を含む低融点金属などが挙げられる。また、芯材及び当該芯材表面にコーティングされたコーティング材よりなるフィラーであってもよく、その場合には、当該芯材およびコーティング材として、これら金属の中から選択された金属を用いてもよい。
【００３５】
また、導電フィラー３２のサイズについては、たとえば長径が１〜１００μｍ程度のものであり、導電フィラー３２の導電性接着剤３０全体に占める含有量は、たとえば７５〜９５ｗｔ％程度のものである。
【００３６】
さらには、導電フィラー３２としては、上記した構成のフィラーの周囲に、さらにナノサイズ（１〜１００ｎｍ）のＡｇ粒子をコーティングした１５０℃以下で融着機能を発現するフィラーであってもよい。この場合、導電性接着剤３０の硬化時にフィラー同士およびフィラーと電極との融着が起こり、強固な熱経路および導電経路を形成するうえで好ましい。
【００３７】
樹脂３１に添加される還元剤３３は、上述したが、樹脂３１の硬化前にて両電極１１、２１の表面に形成された金属酸化膜を還元するものである。本実施形態の還元剤３３は、樹脂３１の硬化温度（たとえば１５０℃）よりも低い融点を有し、少なくとも１個以上の水酸基を有する物質よりなる。ここで、導電性接着剤３０全体に占める還元剤３３の含有量は、一般的な還元剤と同様、０．１〜１０ｗｔ％であることが好ましい。
【００３８】
そのような還元剤３３としては、アミノフェネチルアルコール、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ヒドロキノン、ｏ−アミノフェノール、ｍ−アミノフェノール、Ｐ−アミノフェノール、ピロガロール、ベンゾトリアゾール、メルカプトベンゾチアゾール、アスコルビン酸、亜りん酸トリメチル、亜りん酸トリエチル、りん酸トリアリル、アセチルアセトン、８−キノリノール、カルボヒドラジド、デカメチレングリコール、テトラエチレングリコール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、グリセリン、エリトリトール、リビトール、アジピン酸、２−ブロモカプロン酸、６−ブロモカプロン酸、２−ピリジンカルボン酸、ｏ−アミノ安息香酸、ｍ−アミノ安息香酸、ｐ−アミノ安息香酸、スベリン酸、マロン酸、コハク酸、３，５−ジメチルピラゾール、ｏ−ベンゾイル安息香酸、ｍ−ベンゾイル安息香酸、ｐ−ベンゾイル安息香酸、ｏ−ブロモ安息香酸、ｍ−ブロモ安息香酸、ｐ−ブロモ安息香酸、ピリジンＨＣｌなどが挙げられる。
【００３９】
具体的には、還元剤３３は、融点が５０℃〜１２０℃であり且つ少なくとも１個以上の−ＯＨ基をもつアルコール系物質である。この還元剤３３の融点が５０〜１２０℃であることは、本実施形態のように、樹脂３１の硬化温度が１５０℃以下である場合に有効である。
【００４０】
還元剤３３の融点を５０℃〜１２０℃の範囲とするのは、還元剤３３は、当該還元剤の融点以上となったときに上記金属酸化膜と還元反応を起こすことを考慮したものである。常温で還元剤３３が反応活性であると、保存安定性が悪いため、常温では還元剤３３を反応不活性状態に維持する。
【００４１】
一方、導電性接着剤３０の硬化時には、常温から硬化温度に達するまでの温度にて還元剤３３が反応活性となることが必要である。このことから、樹脂３１の硬化温度が１５０℃以下である場合には、還元剤３３の融点を５０℃〜１２０℃の範囲で樹脂３１の硬化温度以下にすれば、適切な還元力の発揮、および、保存安定性に優れた還元剤３３が実現できる。
【００４２】
さらに好ましい還元剤３３の融点は、１００〜１２０℃であり、そのようなものとしては、アミノフェネチルアルコールが挙げられる。また、還元剤３３は非常に活性が高く、樹脂３１中の他成分と反応しやすいため、導電性接着剤３０中の還元剤３３の含有量が多すぎると、導電性接着剤３０中にボイドが発生しやすく、また、還元剤３３の保存安定性が悪化しやすい。
【００４３】
そして、還元剤３３としてアミノフェネチルアルコールを用いる場合には、導電性接着剤３０中におけるアミノフェネチルアルコールの含有量を２〜４ｗｔ％とすることが望ましい。２〜４ｗｔ％ならば、上記ボイドの防止および保存安定性の確保の両立が実現できることを確認している。
【００４４】
上述したように、導電性接着剤３０は導電性接着剤３０中の導電フィラー３２と電極１１、２１との接触、及び導電フィラー３２同士が接触することにより、導電性を得ているが、そのため、例えばＳｎ系電極部品の場合は電極表面の酸化膜が阻害して、十分な導通を得ることができない。
【００４５】
しかしながら、上記した本実施形態の導電性接着剤３０であれば、配合された還元剤３３がＳｎ酸化膜を還元することにより、導電フィラー３２がＳｎ電極である部品電極１１と良好な接触導通を得ることができる。たとえば、３２１６型のチップコンデンサやチップ抵抗の場合、その接続抵抗が数ｍΩ〜１０ｍΩとなり、電子回路上、十分な低接続抵抗を確保することができる。
【００４６】
また、はんだと比べて低温で加熱処理可能であるという一般的な導電性接着剤の利点を損なわないためには、本実施形態においても、導電性接着剤３０は１５０℃以下で硬化する必要があり、そのためには、還元剤３３の還元発揮温度すなわち還元剤３３の融点は１５０℃より十分低い必要がある。
【００４７】
この還元剤３３の融点と還元力との関係について、実験検討した結果を図２に示す。部品電極１１として表面がＳｎよりなるもの、基板電極２１として表面がＡｇよりなるものを用い、上記図１（ｂ）に示されるように、これら両電極１１、２１間に導電性接着剤３０を介在させ、導電性接着剤３０を硬化させた後、電極１１、２１間の抵抗を測定した。ここで、導電性接着剤の硬化は１５０℃で行った。
【００４８】
続いて、さらに２００℃で２０分保持した後、再度、電極１１、２１間の抵抗を測定した。そして、硬化直後の抵抗値と２００℃保持後の抵抗値とを比較し、抵抗変化量を求めた。このような抵抗変化量の測定を、導電性接着剤３０中の還元剤３３を変えたものついてｎ＝８で行った。ここで、導電性接着剤３０中における還元剤３３の含有量は、１ｗｔ％とした。その結果を図２に示す。
【００４９】
図２では、還元剤３３としては、２−ブロモカプロン酸（融点：４℃）、トリエタノールアミン（融点：２０℃）、トリメチロールプロパン（融点：５９℃）、アミノフェネチルアルコール（融点：１０８℃）、ｏ−ベンゾイル安息香酸（融点：１２８℃）、マロン酸（融点：１３４℃）、２−ピリジンカルボン酸（融点：１３６℃）、スベリン酸（融点：１４１℃）、ｏ−アミノ安息香酸（融点：１４５℃）、ピリジンＨＣｌ（融点：１４５℃）、アジピン酸（融点：１５１℃）が挙げられ、これらについて測定された上記抵抗変化量が示されている。
【００５０】
そして、図２には、上記抵抗変化量の測定がなされた導電性接着剤３０中の還元剤３３の融点と、当該抵抗変化量との関係が示されている。なお、還元剤を含有しない導電性接着剤３０についても上記抵抗変化量を測定したが、その値については図２中「未添加」として示してある。
【００５１】
図２に示される結果から、融点が１３０℃以下の還元剤３３の方が、１３０℃以上のものよりも、上記抵抗変化量が小さく、比較的安定な接続状態になりやすい傾向にあることがわかった。
【００５２】
また、上記抵抗変化量は、５ｍΩ以下程度であれば、実用上、問題ないレベルであり、図２に示される結果から、このレベルを十分に満足し最も抵抗変化量が小さい還元剤３３としては、融点が１０８℃であるアミノフェネチルアルコールおよび融点が５９℃であるトリメチロールプロパンが挙げられる。
【００５３】
つまり、この図２によれば、還元剤３３の融点としてはトリメチロールプロパンの融点である５９℃からアミノフェネチルアルコールの融点である１０８℃までが好ましい範囲である。さらに、アミノフェネチルアルコールとトリメチロールプロパンは、エポキシ樹脂とのなじみも良好であった。
【００５４】
そこで、アミノフェネチルアルコールとトリメチロールプロパンについて、さらに還元力の比較検討を行った。図３は、この検討方法の手順を示す図である。図３（ａ）に示されるように、ＳｎよりなるＳｎプレート１００の上に還元剤３３としてのアミノフェネチルアルコール、トリメチロールプロパンを塗布する。Ｓｎプレート１００の表面には自然に酸化Ｓｎ膜が形成されている。
【００５５】
そして、このものを、大気雰囲気にて１５０℃で熱処理した後、還元剤３３を拭き取る。その後、図３（ｂ）に示されるように、Ｓｎプレート１００の表面をＸＰＳ分析（Ｘ線光電子分光法）することによって、Ｓｎプレート１００の表面に存在するＳｎの割合を求める。
【００５６】
図４は、図３に示される方法による分析結果を示す図であり、Ｓｎプレート１００の表面からのエッチング深さ（単位：ｎｍ、ＳｎＯ２換算）と、酸化Ｓｎに対するＳｎ量（単位：％）との関係を示す図である。当該エッチング深さはＳｎプレート１００の表面から内部に向かう深さであり、当該Ｓｎ量は、そのエッチング深さにおいて存在するＳｎの割合であり、当該Ｓｎ量が大きいほど、還元力が強いことを表す。
【００５７】
測定は、アミノフェネチルアルコール、トリメチロールプロパンのそれぞれについて、ｎ＝２で行った。また、比較のために、還元処理を行わない、すなわち還元剤３３を塗布しないＳｎプレート１００についても同様の測定を行った。そして、図４には、これらアミノフェネチルアルコール、トリメチロールプロパン、および「還元処理なし」についての測定結果が示されている。
【００５８】
図４に示されるように、アミノフェネチルアルコール、トリメチロールプロパンともに、還元力を有するが、これら２材料では、アミノフェネチルアルコールの方が、還元力が強いことがわかる。つまり、本発明者の実験検討によれば、融点が１０８℃であるアミノフェネチルアルコールは、１５０℃で処理されて最も大きな還元性を発揮する還元剤であるといえる。
【００５９】
このように、本実施形態では、部品電極１１と基板電極２１との間に導電性接着剤３０を介在させ、樹脂３１を加熱・硬化させることにより両電極１１、２１の接続を行うが、上記還元剤３３を含有する導電性接着剤３０を用いることにより、この樹脂３１の加熱時に、樹脂３１の硬化温度以下の温度にて還元剤３３による電極１１、２１表面の金属酸化膜の還元を行う。
【００６０】
ここで、還元剤３３を配合した導電性接着剤３０を加熱・硬化する際には、好ましくは、樹脂硬化前の還元時間を長く確保した方が、還元効果が大きい。つまり、硬化プロファイルとしては、還元剤３３の融点よりも、たとえば数℃〜１０℃高く樹脂の硬化温度よりは低い温度で、いったん保持してから、エポキシ樹脂の硬化温度まで上げた方がより良好な還元効果を得ることができる。
【００６１】
なお、金属酸化膜は、部品電極１１、基板電極２１の両表面に存在していなくてもよく、いずれか一方のみに存在していればよい。この場合、当該一方のみに存在する金属酸化膜に対して上記した本実施形態の還元剤３３による効果が発揮される。
【００６２】
また、この還元剤３３による金属酸化膜の除去は、上述したようなフィラーの周囲にナノサイズのＡｇ粒子をコーティングした融着性を具備する導電フィラー３２を用いた場合にも、導電フィラー３２と電極１１、２１との融着性向上の効果をもたらすことが期待される。
【００６３】
（他の実施形態）
上記実施形態では、第１の部材である部品電極１１の表面がＳｎであり、第２の部材である基板電極２１の表面がＡｇである例を示したが、部品電極１１の表面がＳｎ以外の金属であって基板電極２１の表面がＳｎであってもよく、また両電極１１、２１の表面がＳｎでもよい。上述したように、Ｓｎは酸化膜が形成されやすいが、上記した導電性接着剤３０を採用することで適切に酸化膜の還元・除去が行える。
【００６４】
また、上記実施形態では、電子部品１０としてチップコンデンサを用い、これを回路基板２０の上に搭載した例を示したが、表面が金属よりなる第１の部材と表面が金属よりなる第２の部材とを導電性接着剤を介して接続するものであれば、上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、第１の部材および第２の部材としては、次の図５に示されるものであってもよい。
【００６５】
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、導電性接着剤３０により接続された第１の部材および第２の部材の種々の例を示す概略断面図である。ここで、図５（ａ）から（ｄ）の各例において、回路基板２０は、上記同様に、セラミック基板やプリント基板、あるいはリードフレームなどを採用することができ、基板電極２１は、その表面がＡｇ系金属、Ａｕ系金属、Ｎｉ系金属、Ｓｎ系金属、Ｃｕ系金属などよりなる。
【００６６】
図５（ａ）では、電子部品１０はバンプよりなる部品電極１１を有する。この部品電極１１が第１の部材、基板電極２１が第２の部材として構成され、両部材１１、２１は導電性接着剤３０により接続されている。この電子部品１０としては、フリップチップやＣＳＰ（チップサイズパッケージ）等のフェイスダウンチップ、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）などであり、バンプとしては、Ｓｎを含むはんだバンプや、Ａｕ等のスタッドバンプが挙げられる。
【００６７】
図５（ｂ）では、電子部品１０は、ワイヤ４０により基板２０に実装されたワイヤボンドタイプのベアチップＩＣであり、部品電極１１は、このベアチップＩＣの裏面電極である。この裏面電極の材質としては、Ｓｎ系、Ａｕ系、Ａｇ系、Ｃｕ系、Ｎｉ系の各金属が挙げられる。そして、この部品電極１１が第１の部材、基板電極２１が第２の部材として構成され、両部材１１、２１は導電性接着剤３０により接続されている。
【００６８】
図５（ｃ）では、回路基板２０上の２個の基板電極２１の一方が第１の部材、他方が第２の部材として構成され、両部材２１、２１は導電性接着剤３０により接続されている。つまり、導電性接着剤３０は、配線間や電極間の導通を確保するためのジャンパー材料として適用されている。
【００６９】
図５（ｄ）では、部品５０と回路基板２０とがコネクタ６０を介して導通しており、コネクタ６０と部品５０との間、および、コネクタ６０と基板電極２１との間が、導電性接着剤３０により接続されている。コネクタ６０の表面の材質はＳｎ系、Ａｕ系、Ａｇ系、Ｃｕ系、Ｎｉ系の各金属が挙げられる。この場合、導電性接着剤３０を介して接続されている両部材の一方が第１の部材、他方が第２の部材となる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態に係る電子装置の概略断面図であり、（ｂ）は（ａ）中の導電性接着剤の硬化前の状態を示す拡大図である。
【図２】還元剤の融点と抵抗変化量との関係を示す図である。
【図３】還元力の検討方法の手順を示す図である。
【図４】Ｓｎプレートの表面からのエッチング深さと酸化Ｓｎに対するＳｎ量との関係を示す図である。
【図５】導電性接着剤により接続された第１の部材および第２の部材の種々の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０ 電子部品
１１ 部品電極
２０ 回路基板
２１ 基板電極
３０ 導電性接着剤
３１ 樹脂
３２ 導電フィラー
３３ 還元剤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面が金属よりなる第１の部材（１１）と表面が金属よりなる第２の部材（２１）とを接続するときに使用される接着剤であって、樹脂（３１）に導電フィラー（３２）を含有してなり、前記樹脂（３１）を加熱して硬化させることにより前記両部材（１１、２１）の接続を行う導電性接着剤において、
前記樹脂（３１）には、前記両部材（１１、２１）の表面に形成された金属酸化膜を還元する還元剤（３３）が含有されており、
前記還元剤（３３）は、前記樹脂（３１）の硬化温度よりも低い融点を有し、少なくとも１個以上の水酸基を有する物質よりなることを特徴とする導電性接着剤。
【請求項２】
前記樹脂（３１）は、その硬化温度が１５０℃以下であり、前記還元剤（３３）は、５０℃以上１２０℃以下の範囲で前記樹脂の硬化温度よりも低い融点を有するものであることを特徴とする請求項１に記載の導電性接着剤。
【請求項３】
前記還元剤（３３）は、アミノフェネチルアルコールであることを特徴とする請求項２に記載の導電性接着剤。
【請求項４】
当該導電性接着剤中における前記還元剤（３３）としての前記アミノフェネチルアルコールの含有量は、２重量％以上４重量％以下であることを特徴とする請求項３に記載の導電性接着剤。
【請求項５】
表面が金属よりなる第１の部材（１１）と表面が金属よりなる第２の部材（２１）との間に、樹脂（３１）に導電フィラー（３２）を含有してなる導電性接着剤（３０）を介在させ、
前記樹脂（３１）を加熱して硬化させることにより前記両部材（１１、２１）の接続を行う導電性接着剤による部材の接続方法において、
前記導電性接着剤（３０）として、前記樹脂（３１）の硬化温度よりも低い融点を有し且つ少なくとも１個以上の水酸基を有する物質よりなる還元剤（３３）が前記樹脂（３１）に含有されたものを用い、
前記樹脂（３１）の加熱においては、前記還元剤（３３）によって前記樹脂（３１）の硬化温度以下の温度で前記両部材（１１、２１）の表面に形成された金属酸化膜を還元することを特徴とする導電性接着剤による部材の接続方法。
【請求項６】
前記樹脂（３１）は、その硬化温度が１５０℃以下であり、
前記還元剤（３３）は、５０℃以上１２０℃以下の範囲で前記樹脂の硬化温度よりも低い融点を有するものであることを特徴とする請求項５に記載の導電性接着剤による部材の接続方法。
【請求項７】
前記還元剤（３３）は、アミノフェネチルアルコール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による部材の接続方法。
【請求項８】
当該導電性接着剤中における前記還元剤（３３）としての前記アミノフェネチルアルコールの含有量は、２重量％以上４重量％以下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による部材の接続方法。
【請求項９】
前記第１の部材（１１）と前記第２の部材（２１）との間に前記導電性接着剤（３０）を介在させた後、
前記樹脂（３１）の硬化温度よりも低く前記還元剤（３３）の融点よりも高い温度にて前記導電性接着剤（３０）を加熱し、
続いて前記樹脂（３１）の加熱による硬化を行うことを特徴とする請求項５ないし８のいずれか１つに記載の導電性接着剤による部材の接続方法。
【請求項１】
表面が金属よりなる第１の部材（１１）と表面が金属よりなる第２の部材（２１）とを接続するときに使用される接着剤であって、樹脂（３１）に導電フィラー（３２）を含有してなり、前記樹脂（３１）を加熱して硬化させることにより前記両部材（１１、２１）の接続を行う導電性接着剤において、
前記樹脂（３１）には、前記両部材（１１、２１）の表面に形成された金属酸化膜を還元する還元剤（３３）が含有されており、
前記還元剤（３３）は、前記樹脂（３１）の硬化温度よりも低い融点を有し、少なくとも１個以上の水酸基を有する物質よりなることを特徴とする導電性接着剤。
【請求項２】
前記樹脂（３１）は、その硬化温度が１５０℃以下であり、前記還元剤（３３）は、５０℃以上１２０℃以下の範囲で前記樹脂の硬化温度よりも低い融点を有するものであることを特徴とする請求項１に記載の導電性接着剤。
【請求項３】
前記還元剤（３３）は、アミノフェネチルアルコールであることを特徴とする請求項２に記載の導電性接着剤。
【請求項４】
当該導電性接着剤中における前記還元剤（３３）としての前記アミノフェネチルアルコールの含有量は、２重量％以上４重量％以下であることを特徴とする請求項３に記載の導電性接着剤。
【請求項５】
表面が金属よりなる第１の部材（１１）と表面が金属よりなる第２の部材（２１）との間に、樹脂（３１）に導電フィラー（３２）を含有してなる導電性接着剤（３０）を介在させ、
前記樹脂（３１）を加熱して硬化させることにより前記両部材（１１、２１）の接続を行う導電性接着剤による部材の接続方法において、
前記導電性接着剤（３０）として、前記樹脂（３１）の硬化温度よりも低い融点を有し且つ少なくとも１個以上の水酸基を有する物質よりなる還元剤（３３）が前記樹脂（３１）に含有されたものを用い、
前記樹脂（３１）の加熱においては、前記還元剤（３３）によって前記樹脂（３１）の硬化温度以下の温度で前記両部材（１１、２１）の表面に形成された金属酸化膜を還元することを特徴とする導電性接着剤による部材の接続方法。
【請求項６】
前記樹脂（３１）は、その硬化温度が１５０℃以下であり、
前記還元剤（３３）は、５０℃以上１２０℃以下の範囲で前記樹脂の硬化温度よりも低い融点を有するものであることを特徴とする請求項５に記載の導電性接着剤による部材の接続方法。
【請求項７】
前記還元剤（３３）は、アミノフェネチルアルコール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による部材の接続方法。
【請求項８】
当該導電性接着剤中における前記還元剤（３３）としての前記アミノフェネチルアルコールの含有量は、２重量％以上４重量％以下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による部材の接続方法。
【請求項９】
前記第１の部材（１１）と前記第２の部材（２１）との間に前記導電性接着剤（３０）を介在させた後、
前記樹脂（３１）の硬化温度よりも低く前記還元剤（３３）の融点よりも高い温度にて前記導電性接着剤（３０）を加熱し、
続いて前記樹脂（３１）の加熱による硬化を行うことを特徴とする請求項５ないし８のいずれか１つに記載の導電性接着剤による部材の接続方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２９８９５１（Ｐ２００９−２９８９５１Ａ）
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５６２５３（Ｐ２００８−１５６２５３）
【出願日】平成２０年６月１６日（２００８．６．１６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【出願人】（５９１２５２８６２）ナミックス株式会社 (133)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月１６日（２００８．６．１６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【出願人】（５９１２５２８６２）ナミックス株式会社 (133)
【Ｆターム（参考）】
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