JPH0611842B2 - 導電性樹脂ペースト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、導電性樹脂ペーストで、特に導電性を必要と
する発光ダイオードチップの基板への接合や、液晶基板
の導通に用いる導電性樹脂ペーストに関するものであ
る。更に詳しくは使用時にＢステージ状態をとることが
できる導電性、接着性に優れた導電性樹脂ペーストに関
するものである。

〔従来技術〕

従来、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子とリードフレームの
接合には金−シリコン共晶が用いられていたが、金が高
価であることから最近では、銀粉を用いた導電性樹脂ペ
ーストが多く使われるようになってきた。

この種の導電性樹脂ペーストとしては、通常エポキシ樹
脂をバインダーとし、これに銀粉を混合した銀ペースト
が、作業性や接着性が良いため主として使用されてい
る。

この導電性樹脂ペースとして必要な特性は、作業性、硬
化性、接着性、ワイヤボンィング法、導電性、信頼性等
があげられる。

一方、発光ダイオード用のペレットはＩＣ、ＳＬＩ等の
チップに較べて1/10〜1/100と小さいため樹脂ペースト
はより接着の強いペースト必要であり、更にチップ裏面
より電極をとるので、導電性樹脂ペーストの固有する導
電率が発光ダイオード特性に比例するので高い導電性が
要求される。また発光ダイオードではチップへのペース
トの這い上りによりリーク不良を生ずるため、這い上り
を無くする必要がある。

また液晶基板の上下の導通にも導電性樹脂ホペーストが
用いられているが、塗布面積はＬＥＤのチップよりも小
さく更に接着の安定性が必要である。また上下の基板の
導通安定性が液晶表示の機能の上で最も重要な点であ
り、高い導電性が必要である。

従来、発光ダイオード用及び液晶基板用の導電性樹脂ペ
ーストとしては接着性、導電安定性をいずれも満足する
ものがなかった。

〔発明の目的〕

本発明は、前記の欠点を解消するために接着性、導電性
に優れた導電性ペーストを得んとして研究した結果、銀
粉はフレーク銀粉，球状銀粉及び樹枝状銀粉を適宜配合
することにより、導電性が高く、安定することを見い出
し、更に硬化剤としてフェノールノボラックを使用する
ことにより、接着力が高く、ヒートサイクル等の温度処
理や高温高湿テスト等の温度処理に対しても接着力の低
下が少なくないことを見い出し、目的を達成することが
できた。

〔発明の構成〕

本発明は銀粉，エポキシ樹脂，硬化剤，硬化促進剤及び
溶剤よりなる導電性熱硬化性樹脂ペーストであって、
（Ａ）銀粉がフレーク状銀粉、平均粒径が０．１〜２μ
ｍである球状銀粉，樹枝状銀粉からなり、その混合割合
がフレーク状銀粉100重量部に対して、球状銀粉５〜70
重量部，樹枝銀粉が５〜70重量部である銀粉混合物、
（Ｂ）エポキシ樹脂は常温で液状であるエポキシ樹脂、
（Ｃ）硬化剤は分子当たり平均2.５以上の活性水素を有
する多価フェノール類、（Ｄ）硬化促進剤は第３級アミ
ン又はその塩、（Ｅ）溶剤はグリコール類の誘導体、を
必須成分とし、Ｂステージ状態をとることが可能である
ことを特徴とする導電性樹脂ペーストである。

本発明に用いる銀粉はフレーク状銀粉、球状銀粉、樹枝
状銀粉の混合物である。

従来、ＩＣ、ＬＳＩ等の導電性ペーストに用いられる銀
粉には、主にフレーク状の銀粉のみが用いられてきた
が、これは銀粉の接点が多く導電性に優れ、かつペース
トの塗布で必要なチクソ性が得やすく、作業性に優れて
いるためである。

一方球状の銀粉を単独で用いると銀粉の接触点が少ない
ため導電性が悪くなり、又ペーストが広がりにくくなり
作業性に劣る。

又、フレーク状銀粉は、ペレットマウント後は横方向に
配向し易く縦方向、即ち、真に必要なチップとリードフ
レームとの電気的接合に劣ることがある。

フレーク状銀粉に球状銀粉を併用すると、フレーク状銀
粉間の電気的接合を補ない、縦方向の導電性を良くする
ことができる。

球状銀粉としては10μｍ以下、平均粒径が２μｍ以下、
0.１μｍ以上のものが好ましい。粒径が10μｍ以上、平
均粒径が２μｍ以上であると塗布厚みが厚くなり、接着
力が低下してしまう。また平均粒径が0.１μｍ以下であ
ると、フレーク状銀粉間の電気的接合の効果がなくな
り、縦方向の導電性は低下する。しかしフレーク状銀粉
と球状銀粉を併用するだけでは樹脂が分離し易く、樹脂
が流れ出すブリーディングが起こり、好ましくない。

これを防ぐために、立体的にバルキーで比表面積が大き
い樹枝状銀粉を併用することにより解決するものであ
る。樹枝状銀粉は立体的にバルキーなため縦方向の導電
性を補なう効果があり、かつ比表面積が大きいため分離
やブリーディングといった現象は起こらない。ここで球
状銀粉を使用しないで、フレーク状銀粉と樹枝状銀粉の
みを併用すると粘度が高くなり、好ましくない。したが
ってフレーク状銀粉、球状銀粉及び樹枝状銀粉の混合割
合はフレーク状銀粉100重量部に対して、球状銀粉が５
〜70重量部であるが、樹枝状銀粉が５〜70重量部である
ことが好ましい。ここで球状銀粉の量が５重量部以下で
あると、縦方向の導電性が悪くなるが粘度が高くなり好
ましくない。また70重量部以上では、分離やブリーティ
ングが起こり好ましくない。樹枝状銀粉が５重量以下で
あると、縦方向の導電性が悪くなるが、分離やブリーテ
ィングが起こり好ましくない。また70重量部以上である
と粘度が高くなり好ましくない。

本発明においては、導電性樹脂ペースト中に占める銀粉
の含有率は好ましくは70〜85重量％であり、この範囲の
ものが、ディスペンサー、スクリーン印刷、スタンピン
グ等によりペーストを塗布するのに最も使い易く、70％
以下にすると導電性が悪くなり、好ましくない。

本発明に用いるエポキシ樹脂は常温で液状のものである
のに限定しているが、常温で液状のものでないと溶剤を
使用する量が増加し、ボイドが発生したり、乾燥時間が
長くなり好ましくない。

更に本発明に用いるエポキシ樹脂はエポキシ基を分子当
り平均2.５ケ以上含んでいることが必要である。通常の
エピピスタイプのように分子当りのエポキシ基の数が2.
０であるのは十分ナ耐熱性、速硬化性が得られないので
望ましくない。但し３官能性またはそれ以上のものと２
官能性のものとを配合して、平均2.５官能性以上にして
用いてもよい。

本発明に用いるエポキシ樹脂としては上記の条件を充し
ているものであれば何れも使用可能であるが、次のタイ
プのものが好ましい。

フロログルシノールトリグリシジールエーテル、トリヒ
ドロオキシピフェニルのトリグリシジールエーテル、テ
トラヒドロシピフェニルのテトラグリシジールエーテ
ル、テトラヒドロキシピスフェノールＦのテトラグリシ
ジールエーテル、テトラヒドロキシベンゾフェノンのテ
トラグリシジールエーテル、エポキシ化ノボラック、エ
ポキシ化ポリピニルフェノール、トリグリシジル−ルイ
ソシアヌレート、トリグリシジ−ルシアヌレート、トリ
グリシジールＳ−トリアジン、トリグリシジールアミノ
フェノール、テトラグリシジールジアミノジフェニルメ
タン、テトラグリシジールメタフェニレンジアミン、テ
トラグリシジールピロメリト酸、トリグリシジールトリ
メリット酸などの３またはそれ以上の多官能性のエポキ
シ樹脂及びこれに配合する２官能性のエポキシ樹脂、例
えばジグリシジールレゾルシン、ジクリシジールピスフ
ェノールＡ、ジグリシジールビスフェノールＦ、ジクリ
シジールビスフェノールＢ、ジヒドロキシベンゾフェノ
ンのジグリシジールエーテル、ジグリシジールオキシ安
息香酸、ジグリシゾールフタル酸（ｏ，ｍ，ｐ）、ジグ
リシジールヒダントイン、ジグリシジールアニリン、ジ
グリシジールトルイジンなどであり、またはこれらの縮
合タイプの樹脂である。

これらのうち、特に低分子量のポリフェノール類のポリ
グリシジール化物（液状）が反応性、作業性、物性の面
より好ましい。

本発明に用いる硬化剤はエポキシ基と反応して架橋にあ
ずかる活性水素基を分子当り2.５ケ以上有する多官能性
のものであることが必要である。

このような活性水素を有する化合物としては、多価フェ
ノール類、芳香族系多塩基酸類、芳香族のポリアミン類
があるが、特に硬化性、貯蔵安定性の面より多価フェノ
ール類が望ましい。

多価フェノール類としてはフェノール類とアルデヒド類
との初期縮合物でフリーのフェノールを可及的に含まな
い無定形の樹脂状物質が好ましい。例えばフェノール、
クレゾール、キシレノール等の１価フェノール類とホル
ムアルデヒドとを稀薄水溶液中強酸性下で反応させるこ
とによって得られる２及び３核体を主体とする低分子の
液状ノボラックや、１価フェノール類とアクロレイン、
グリオキザール等の多官能アルデヒド類との酸性下の初
期縮合物や、レゾルシン、カテコール、ハイドロキノン
等の多価フェノール類とホルムアルデヒドとの酸性下の
初期縮合物などであり、上記の条件を充している限り何
れも同様に用いることが出来る。

芳香族系多塩基酸としてはピロメリット酸無水物、トリ
メリット酸無水物のような多塩基酸類及びその２乃至３
分子を２乃至３官能性のポリオールでエステル結合で連
結した多塩基酸誘導体や、無水マレイン酸、無水フタル
酸、無水エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸ヘキ
サヒドロ無水フタル酸などの２官能の酸無水物と上記多
塩基酸との共融混合物などであり、上記の条件を充たし
てる限り何れも同様に用いることが出来る。

以上のポリフェノール中、特にノボラックタイプものが
好ましく、その中でも比較的低分子量で、しかもフリー
フェノールが少なく、分子量分布が狭いものが特に好ま
しい。即ち、Mn:350〜450、Mw/Mn：2.０〜3.５、フリー
Ｐ：0.５％以下、軟化点（顕微鏡法）80〜110℃のもの
が適当である。

このようなタイプのものはエポキシレジンとの相溶性、
反応性が良好で、混合物としての粘度も比較的低く、し
かも高官能性で硬化性が良好であり、硬化物の物理的性
質がすぐれている等あらゆる面での性能のバランスがと
れていることが大きな特長である。

本発明に用いるエポキシ樹脂の平均のエポキシ当量対硬
化剤の平均の活性水素当量の比は3.０以下、好ましくは
0.５以下であり、かつ0.２以上、好ましくは0.５以上で
あることが必要である。ここで当量比が0.２以下である
と接着力は著しく低下し、好ましくない。また3.０以上
であると硬化剤の粘度が高いため、粘度が高くなり好ま
しくない。

本発明に用いる硬化促進剤は第３級アミン又はその塩で
あり、ジメチルベンジルアミン、トリス（ジメチルアミ
ノメチル）フェノール、脂環式超塩基類、イミダゾール
類の群より選ばれた少くとも１種の第３級アミンと多価
フェノール類又は多塩基酸類との塩であることが望まし
い。

脂環式超塩基とはトリメチレンジアミン、1,8−ジアザ
−ビシクロ−(5,4,0)ウンデセン−７、トデカヒドロ−
1,4,7,9bテトラアザフェナレンなどである。

イミダゾール類とは２−及び／または４−の位置にメチ
ル、エチル、プロピルまたはよりＣ₁₇までの長鎖のアル
キル基、フェニル基などの置換基を導入したものであ
る。

これらの第３級アミン類と塩を形成するものとしては、
フタル酸(o,m,p)、テトラヒドロフタル酸、エンドメチ
レンテトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、ト
リメリット酸、アジピン酸、コハク酸、マレイン酸、イ
タコン酸などの多塩基酸、またはレゾルシン、ピロガロ
ール、ハイドロキノン、ピスフェノールＡ、ピスフェノ
ールＦ、ピスフェノールＳ、低分子ノボラックなどの多
価フェノール類である。

これらの第３級アミンの塩はエポキシ樹脂100部（重
量、以下同じ）に対して0.１〜10部の範囲であることが
望ましい。これより少いと、促進硬化が不十分であり、
これより多くしても硬化がさほど促進されないのに保存
性が劣化するおそれがあるので何れも望ましくない。

本発明に用する溶剤としては沸点が170℃以上のものが
望ましく、セロソルブ類、カルビトール類などのような
グリコール類の低級アルキルモノエーテル、ジエーテ
ル、モノエーテルアセテート、同プロピオネートなどで
ある。

ここで沸点が170℃以下であると、スクリーン印刷時の
乾きが早く好ましくない。

本発明に於いては脱泡剤やカップリング剤を適宜用いて
もよい。

脱泡剤やカップ剤としては、シリコーン系、弗素系その
他のものの何れを用いてもよい。

本発明の導電性樹脂ペーストは塗布後接着し、120〜250
℃で硬化できるが、塗布後加熱乾燥し、Ｂステージ状態
を一端経てから、被着体を加熱圧着し、硬化してもよ
い。すなわちＢステージ状態をとることにより、塗布形
状が安定するため、ＬＥＤの這い上り量の抑制が可能と
なり、リーク不良を防ぐことができる。また液晶基板の
場合、基板の位置合わせ等が容易になる利点がある。更
に加熱し、溶剤を飛散させるため、硬化時にボイドの発
生が少なく、接着力及び導電性を更に安定させることが
できる。

ここでＢステージ化の加熱温度としては50℃〜150℃が
好ましく、50℃以下では溶剤が飛びにくく、150℃以上
では反応が進み易く好ましくない。また被着体の加熱圧
着条件としては35℃〜150℃で可能である。

本発明のマウント用樹脂組成物の製造工程は次のようで
ある。

先ず所定量のエポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、溶剤
をそれぞれ秤取し、混練し均一溶液とする。この場合混
練には通常の撹拌層、擂潰器、三本ロール、インクミル
などを適宜組合せて用いてよい。

次に所定量の銀粉を秤取し、上記樹脂溶液と混練して完
全に均一なペースト状にする。この場合にも撹拌槽、擂
潰器、三本ロールなどを適宜組合せて用いる。次にペー
スト状樹脂組成物を所定の容器秤量分配し、真空チャン
バー中で脱泡して製品とする。

〔発明の効果〕

本発明による導電樹脂ペーストは銀粉としてフレーク状
銀粉、球状銀粉及び樹脂状銀粉からなる銀粉混合物を用
い、硬化剤としてフェノールノボラックを用いることに
より、従来のペーストに比較し、導電安定性及び接着安
定性に優れたペーストを得ることができ、発光ダイオー
ドや液晶基板導通用導電性樹脂ペーストとして非常に優
れているものである。

実施例１ エポキシ樹脂としてエポキシ化フェノールノボラック
（数平均分子量；620、エポキシ当量；175、エポキシ基
の数／分子；3.5,100部（重量、以下同じ）、硬化剤と
してフェノールノボラック（数平均分子量；750、活性
水素当量；105、活性水素基の数／分子；5.５）65部、
硬化促進剤としてトリス（ジメチルアミノメチル）フェ
ノールのアジピン酸塩0.１部、溶剤としてプチルカルビ
トールアセテート80部、シリコーン系消泡剤0.01部を撹
拌し均一溶液とする。

上記配合物20重量部に対して平均粒径２μｍのフレーク
状銀粉60重量部、平均粒径0.5μｍの球状銀粉10重量
部、平均粒径0.5μｍの樹枝状銀粉10重量部を配合し、
混合後、三本ロールを通して樹脂組成物を得る。

得られた樹脂組成物の粘度、接着強度、体積抵抗率、作
業性に関するデータを第１表にまとめた。

実施例２ エポキシ樹脂はエピビス系液状エポキシ樹脂（数平均分
子量；380、エポキシ当量１；190、エポキシ基の数／分
子；2.０、加水分解性クロル基；150ppm）フロログルシ
ンのトリグリシジールエーテル（数平均分子量；360、
エポキシ当量；120、エポキシ基の数／分子；2.８）と
を1.０／2.０の割合（重量）で混合したものを用いる。

硬化剤としては、レゾルシン系ノボラック（数平均分子
量；300、活性水素当量；80、活性水素の数／分子；3.
８）を用いる。

硬化促進剤、消泡剤は実施例１と同じである。

配合、ペースト性状、硬化条件、硬化物の性能は第１表
の通りである。

比較例１ 実施例１において硬化剤をフェノールノボラックからジ
シアンジアミドに置きかえた第１表の樹脂組成物である
が、硬化剤を変えたことによってマウント強度の低下、
Ｂステージ状態でのベタつきが発生し、好ましくない。

比較例２〜６ 実施例１の樹脂配合物を用いて第１表に示す配合で組成
物を作成し、その性能を第１表に示した。比較例２では
フレーク状銀粉だけの場合で、導電性が悪い。比較例３
は球状銀粉を併用した場合で粘度が低く、ブリーティン
グし易い。比較例４はフレーク状銀粉と樹枝状銀粉を併
用した場合で粘度が高く、突起が発生するため、作業性
が良くない。比較例５は球状銀粉に平均粒径が５μｍの
ものを用いた場合であるが、ブリーティングが発生し易
い。比較例６は球状銀粉を多量に用いた場合てあるが、
導電性が低下し、ブリーディングも発生する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０９Ｄ 163/00 ＰＪＰ 8830−4Ｊ Ｈ０１Ｂ 1/22 Ａ 7244−5Ｇ (56)参考文献 特開 昭62−145602（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−1222（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−1221（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−866（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−145601（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−208701（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−132502（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】銀粉、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進
   剤、及び溶剤よりなる導電性熱硬化性樹脂ペーストであ
   って、（Ａ）銀粉がフレーク状銀粉、平均粒径が０．１
   〜２μｍである球状銀粉、樹枝状銀粉からなり、その混
   合割合がフレーク状銀粉１００重量部に対して、球状銀
   粉が５〜７０重量部、樹枝状銀粉が５〜７０重量部であ
   る銀粉混合物、（Ｂ）エポキシ樹脂は常温で液状である
   エポキシ樹脂、（Ｃ）硬化剤は分子当り平均２．５以上
   の活性水素を有する多価フェノール類、（Ｄ）硬化促進
   剤は第３級アミン又はその塩、（Ｅ）溶剤はグリコール
   類の誘導体を必須成分とし、Ｂステージ状態をとること
   が可能であることを特徴とする導電性樹脂ペースト。