差示掃描量熱測定(DSC)捕捉放熱 反應，測定發(fā)生熱固化的溫度、以及固化后的體積電阻率。DSC的測定條件設(shè)在25~300°C的 范圍，升溫速度設(shè)為l〇°C/分鐘。將結(jié)果示于表1。導電性金屬粉末使用311、〇!、附，有機酸使 用戊二酸。
[0047] [表1]
[0048]
[0049] 根據(jù)有機酸的添加量，放熱反應的峰值溫度也會發(fā)生變化。添加0.5重量％有機酸 時，峰值溫度為216°C，添加2重量％有機酸時，峰值溫度降低12°C為204°C。因此，可知能夠 通過有機酸量來加速熱固性樹脂的固化速度。
[0050] 實施例1和實施例2是改變有機酸量而實施的，結(jié)果體積電阻率產(chǎn)生差異。有機酸 量較多時，較多地生成有機酸金屬鹽，結(jié)果認為固化速度變快，使Sn粉末更密合。此外，認為 也具有通過有機酸而去除Sn表面的氧化膜的作用。
[0051] Sn容易與有機酸生成有機酸金屬鹽，與其它金屬相比能在較低溫度下進行環(huán)氧樹 脂的固化。即，可以說，對于低溫下的固化來說優(yōu)選Sn。
[0052] 在表2中示出，根據(jù)環(huán)氧樹脂與固化劑的摩爾比的關(guān)系和有機酸金屬鹽的存在的 有無，會對環(huán)氧樹脂固化的時間產(chǎn)生何種影響。作為有機酸金屬鹽，生成戊二酸-Sn鹽，用環(huán) 氧樹脂、固化劑、有機酸金屬鹽的粘結(jié)劑(binder)實施。表中的?表示固化，Λ表示半固化， X表不未固化。
[0053] [表 2]
[0054]
[0055] 由比較例4明顯可知，即使是相同的環(huán)氧樹脂，首先在沒有固化劑的情況下不會進 行固化。無論將固化溫度設(shè)定為150°C、還是設(shè)定為200°C，該結(jié)果均是相同的。比較例3中， 將環(huán)氧樹脂與固化劑以1:2的摩爾比進行配混時，在固化溫度為200°C的情況下經(jīng)過20分鐘 左右觀察到半固化。
[0056] 與此相對，實施例3中，在將環(huán)氧樹脂與固化劑以1: 2的摩爾比配混，并在該混合物 中進一步混合2重量％有機酸金屬鹽時，在固化溫度為150°C的條件下經(jīng)過6分鐘觀察到半 固化，經(jīng)過12分鐘完全固化。但是，固化溫度設(shè)定為200°C時，僅3分鐘就完全固化。
[0057]這樣在將環(huán)氧樹脂與固化劑以1:2的摩爾比配混而成的物質(zhì)中添加有機酸金屬 鹽，由此能夠促進固化，即使在固化溫度較低的設(shè)定溫度200°C下，也能夠在3分種左右使其 完全固化。由此，能夠在短時間固化。
[0058]為了對環(huán)氧樹脂賦予撓性，并確認耐落下沖擊性，進行落下沖擊試驗。落下沖擊試 驗如下實施。
[0059 ]將制成的導電性粘接劑印刷供給至組件(modu 1 e)用基板，在其上搭載12 X 12mm尺 寸的LGA而制作評價用基板。接著，對于該評價基板，在距底座上方10mm的位置使用專用夾 具固定基板兩端。在該狀態(tài)下依據(jù)JEDEC標準反復施加加速度1500G的沖擊。然后，測量直至 LGA自組件基板剝離為止的次數(shù)，將其用作落下次數(shù)。關(guān)于進行落下試驗的樣品，僅限于環(huán) 氧樹脂固化且體積電阻率表現(xiàn)出1〇_ 4Ω cm數(shù)量級的體積電阻率的樣品來實施。
[0060]表3為示出本發(fā)明的導電性粘接劑的綜合特性的表。表中的記為撓性樹脂的樹脂 為兼?zhèn)淙彳浶院蛷婍g性的具有撓性的環(huán)氧樹脂。
[0061 ] 作為本實施例的撓性樹脂即雙酚A型環(huán)氧樹脂，已知有EPICLON EXA-4816(DIC株 式會社制造)等。粘結(jié)劑為包含熱固性樹脂、固化劑、有機酸、觸變劑的混合物。
[0062] 需要說明的是，觸變劑是用于維持導電性粘接劑在電路基板上涂布而成的形狀而 添加的，只要是在加熱溫度下不軟化、溶解，且賦予觸變性的化合物即可。
[0063] 表3中的有機酸和觸變劑的組成比率為粘結(jié)劑組合物中的重量％，粘結(jié)劑和填料 的組成比率為導電性粘接劑中的重量％。峰值溫度為由DSC測定得到的環(huán)氧樹脂固化時的 放熱反應的峰值溫度。
[0064] [表3]
[0065]
[0066] 即使使用撓性樹脂作為環(huán)氧樹脂，也會在200°C下加熱3分鐘就發(fā)生固化，體積電 阻率也為10-4 Ω cm數(shù)量級。在實施例4、5的撓性樹脂的情況下，針對落下沖擊的直至斷裂為 止的次數(shù)均為100次以上。由此可知，與實施例6的環(huán)氧樹脂使用標準樹脂相比，使用撓性樹 脂對于落下沖擊特性來說是優(yōu)選的。
[0067] 關(guān)于比較例5的環(huán)氧樹脂與固化劑的摩爾比，將以等摩爾配混與像實施例4那樣過 量添加固化劑的1:2配混進行比較，體積電阻率產(chǎn)生較大差異。這是因為，固化劑以等摩爾 配混時環(huán)氧樹脂無法完全反應，從而Sn粉末的密合度變低。
[0068] 此外可知，即便像比較例6這樣摩爾比為1:2,若不含有機酸，則也完全無法得到如 實施例4~6中示出那樣的體積電阻率。
[0069]目前為止的實施例中，導電性金屬粉末使用了Sn粉末，但是例如Sn-lCu合金這樣 的包含除Sn以外的金屬的合金的情況下也能夠?qū)嵤┑目赡苄暂^高。因此，將在Sn粉末以外 的情況下實施的結(jié)果示于表4。關(guān)于粘結(jié)劑，使用了與實施例4相同的組成。
[0070] 實施例10中，使用Sn-3 · 4Ag-0 · 7Cu-2Bi-5Sb-0 · 04Ni (合金1)作為導電性金屬粉 末。除此之外，使用如表4中示出的導電性金屬粉末。峰值溫度為由DSC測定得到的環(huán)氧樹脂 固化時的放熱反應的峰值溫度。
[0071] [表 4]
[0072]
[0073]由實施例7~10可知，即使導電性金屬粉末使用除Sn粉末以外的物質(zhì)也能得到效 果。比較例7中，環(huán)氧樹脂的固化能夠在低溫下開始，但體積電阻率變高為IX 10-2Ω cm，比 較例8中，環(huán)氧樹脂的固化在200°C以下并未開始。
[0074] 本發(fā)明包含:含有Sn的導電性金屬粉末、熱固性樹脂、酸酐系固化劑、有機酸和觸 變劑，將在加熱過程中導電性金屬粉末與有機酸反應而生成的有機酸金屬鹽作為固化促進 劑。因此，不限于上述導電性粘接劑，能夠適用于包含含有Sn的導電性金屬粉末、熱固性樹 月旨、酸酐系固化劑和有機酸的導電性接合劑。此外，也能夠適用于除了將各種電子電路接合 在電路基板的目的以外的要求導電性的情況下的接合。
[0075] 產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0076]本發(fā)明適用于利用導電性粘接劑進行的部件接合、利用含有熱固性樹脂的焊膏進 行的軟釬焊、以及利用該粘接劑而接合的接合體、接頭等。
【主權(quán)項】
1. 一種導電性粘接劑，其特征在于，其包含:含有Sn的導電性金屬粉末、熱固性樹脂、酸 酐系固化劑和有機酸，且將在加熱過程中導電性金屬粉末與有機酸反應而生成的有機酸金 屬鹽作為固化促進劑使用。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導電性粘接劑，其特征在于，所述導電性金屬粉末為Sn、Ag、 〇1^11、附、81、313、？(1單質(zhì)或由選自這些金屬粉末組中的金屬形成的合金中的、1種或2種以 上單質(zhì)或/和合金。3. 根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的導電性粘接劑，其特征在于，所述導電性金屬粉末在將金屬 粉末設(shè)為100時含有85 %以上的Sn。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導電性粘接劑，其特征在于，所述熱固性樹脂為具有脂肪族骨 架而賦予了撓性的環(huán)氧樹脂。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導電性粘接劑，其特征在于，使用乙酸酐、丙酸酐、琥珀酸酐、 馬來酸酐中的任意者作為酸酐系固化劑。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導電性粘接劑，其特征在于，添加有2~6重量％的所述有機 酸。7. -種接合體，其特征在于，利用權(quán)利要求1~6所述的導電性粘接劑進行了粘接的基 板的體積電阻率低于1X1(Γ3Ωcm。8. -種接頭，其特征在于，其是使用權(quán)利要求1~6所述的導電性粘接劑而得到的。
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠在短時間內(nèi)使熱固性樹脂固化的導電性粘接劑。一種導電性粘接劑，其包含：含有Sn的導電性金屬粉末、熱固性樹脂、酸酐系固化劑和有機酸，且將在加熱過程中導電性金屬粉末與有機酸反應而生成的有機酸金屬鹽作為固化促進劑使用，能在短時間內(nèi)、例如在與一般的回流焊處理所需時間相同的時間內(nèi)使熱固性樹脂固化。
【IPC分類】H01B1/22, B22F9/00, B22F1/00, C09J11/06, C09J11/04, H05K3/34, C09J201/00, C09J163/00
【公開號】CN105452414
【申請?zhí)枴緾N201480044394
【發(fā)明人】溝脇敏夫, 高木善范
【申請人】千住金屬工業(yè)株式會社
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2014年4月15日
【公告號】CN105473276A, EP3031571A1, EP3031876A1, US20160194525, US20160194526, WO2015019666A1, WO2015019667A1