TW516979B - Functional alloy particles - Google Patents

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Shuichi Nakata
Yasuki Shimamura
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Asahi Chemical Ind
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Description

516979 A7 ____B7 ___五、發明説明(i ) 技術領域 本發明係有關功能性合金粒子。更詳言之,本發明係 有關實質上不含鉛之合金粒子,其特徵爲:各合金粒子有 包括初期最低熔點(a )及最高熔點之數個熔點,至少於 表面部份呈示該初期最低熔點(a ),而將各合金粒子於 該初期最低熔點(a )或以上溫度加熱,至少使表面部份 熔化,之後,將各合金粒子冷卻至室溫,以使各合金粒子 之熔融部份固化,則經加熱及固化之各合金粒子呈示高於 初期最低熔點(a )之上升最低熔點(a ’ )。又,本發 明係有關該合金粒子之製造方法。 本發明之合金粒子係不含毒性強之鉛的高度安全導電 塡料,可用於製造導電黏合劑、各向異性導電膜及焊膏等 之製造。而例如將半導體元件或電子部件等與以印刷電路 基板爲代表之電子電路基板以加熱處理作電接觸(構裝) 之際,以本發明之合金粒子用作導電塡料含於導電黏合劑 或焊膏,則不僅可在低於以往之溫度作加熱處理亦能使半 導體元件或電子部件等與電子電路基板牢固連結,並因加 熱處理使最低熔點上升,所得構裝品即使再予加熱處理連 結部仍不熔化之故,可防半導體元件或電子部件等之位置 滑移(亦即,導電黏合劑或焊膏之耐熱可靠性優)。又, 當上述導電黏合劑或焊膏暴露於高溫條件下時半導體元件 或電子部件等亦可保持與電子電路基板間之間隙。又,用 含本發明之合金粒子的各向異性導電膜,配置於數個電極 之間製造電子部件時,以加熱處理使各向異性導電膜連結 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -4- 516979 A7 _B7 五、發明説明(2 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 於.該電極之際,不僅可在低於以往之溫度作加熱處理亦能 牢固連結,細間距配置之電極亦可得高電流密度及導電性 之故,用所得電子部件於例如液晶面板之製造,液晶面板 之彩色化、高密度化即成可能。 先行技術 近年來,隨多晶片模組(MCM)、四邊扁平封裝( Q F P )之高腳數化、窄間距化,爲改良導線連結之缺點 ,半導體元件、電子部件之構裝於電子電路基板之方式, 有球格陣列(BGA)連結方式、晶片尺寸封裝(CSP )連結方式,更有以導電黏合劑、各向異性導電膜(AC F )、各向異性導電膏(A C P )之覆晶(F C )連結方 式之使用的提議。 這些連結方式中亦採用之前的連結方式,而主要係用 Sn/Pb共晶焊料(組成·· 63重量%2Sn及37重 量%之P b )。
Sn/Pb共晶焊料,因焊料本身可通電、連結,已 用於BGA連結方式、CSP連結方式、FC連結方式。 BGA連結方式、CSP連結方式、FC連結方式中 ,以S n / P b共晶焊料連結之方法,其例有,構裝半導 體元件之封裝與電子電路基板之間設置S n/P b共晶焊 料之連結方法,及將半導體元件於稱作內插板之封裝用電 子電路基板直接以S n/P b共晶焊料連結之方法等。 S n / P b共晶焊料本身係二元共晶合金,共熔點係 本紙張尺度適用中國國家揉準(CNS ) A4规格(210X297公釐) -5- 516979 Α7 Β7 五、發明説明(3 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 該Sn/Pb共晶焊料之合金相圖中,固相線與液相線會 合之18 3°C, Sn/Pb共晶焊料合金粒子在高於 183 °C之溫度即均勻熔化。因此,使用Sn/Pb共晶 焊料之上述2方法,可於相較低溫牢固連結半導體元件及 電路基板。 但另一方面,因S n / P b共晶焊料溫度高於熔點即 再熔化,例如於構裝電子部件等之基板再以重新加熱構裝 其它電子部件時,由於已構裝之部件很可能起位置滑移, 耐熱可靠性差。 爲防如此再加熱之再熔化,於日本專利特開平 10 — 6073 號公報、特開 2000 — 210767 號 公報(對應於EP 1 0 0 2 612)等,有金屬擴 散現象之利用。亦即,利用較易因熱處理擴散之S η、
Au合金,嘗試於各連結處所變化合金組成連結電子部件 。但上述方法中,熱擴散後難以安定獲致所欲組成。而可 安定化時,因熱擴散後生成安定組成比之金屬間化合物, 會出現上述熱處理所用溫度無法熔化之高融點部份。但因 最低熔點不變,電子部件於連結後,再度以上述熱處理所 用溫度加熱時至少有一部份熔化。因此,耐熱可靠性仍差 〇 並且,該方法必須形成2種不同金屬,例如Sη、 A u所成之連結處所,或S n/A u合金所成之連結處所 。因此,製造變得複雜。 具有上述習知技術所欠缺之耐熱可靠性之實用導電連 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -6 - 516979 A7 ______B7_ 五、發明説明(4 ) 結材料尙未爲所知,有待開發。 並且,上述Sn/Pb共晶焊料於連結時,Sn/
Pb共晶焊料若荷重就會被壓扁,無法保持半導體元件與 電子電路基板之間隙,更因相鄰S n / P b共晶焊料之一 體化而不佳。此乃因連結時S n/P b共晶焊料均勻熔化 之故,易於扁平化。 爲補救Sn/Pb共晶焊料之缺點,曾有變更S η及 P b之組成比製作高熔點焊料之構想。但此時由於連結時 溫度提高,電子電路基板和電子元件須受不必要之熱影響 ,電子電路基板和電子元件之功能變差。因此,實用上期 許有能於2 5 0 °C以下連結之焊料。 爲此,滿足以下(1 )至(3 )項之要求的導電連結 材料已受期待: (1 )須具耐熱可靠性,即構裝後部件不起位置滑移 而能多次構裝; (2 )須具連結安定性,即能保持連結時之間隙; 1 齊 I 】才 i (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) (3)須能於對連結之電子部件等無不良影響之較低 溫(2 5 0 °C以下)作加熱處理而發揮牢固之連結性。 從上述先行技術之說明可知,滿足上述(1 )項要求 之導電連結材料尙不存在。 爲彌補Sn/Pb共晶焊料之缺點,已有多種試圖取 得滿足上述(2 )或(3)項之要求的導電連結材料之提 議。 其一係,爲保半導體元件與電子電路基板之間隙,取 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS > A4規格(210X297公釐) 516979 A7 __B7 五、發明説明(5 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 代.S n / P b共晶焊料,夾入A u、A g、C u等微小高 熔點金屬球,半導體元件或電子電路基板與這些高熔點金 屬球之接觸部份用S n/P b共晶焊料連結之方法。但該 方法有防止高熔點金屬粒子表面氧化之必要,故必須作 Sn/Pb共晶焊料之鍍層、預塗,導致半導體元件、電 子電路基板之焊接部份機械強度變弱。因此,稍有衝擊、 震動而承受荷重時易於剝離。此外,因高熔點金屬價昂, 經濟上不利。 又,多次迴焊爐構裝時爲保半導體元件與電子電路基 板之間隙,有在多次迴焊爐構裝時於S n / P b共晶焊膏 中加入不隨S n / P b共晶焊膏熔化之金屬細線、金屬粒 子之提議。(例如,特開平2 - 134897號公報,特 開平7 - 1 7 1 6 9 3號公報)。但該方法由於金屬細線 、金屬粒子不易於Sn/Pb共晶焊膏中均勻分布,難以 保持間隙。 經濟部智慧时產¾員工消費合作钍印髮 又,多次迴焊爐構裝時爲保半導體元件與電子電路基 板之間隙,S n / P b共晶焊膏內以數個單體金屬粒子或 合金粒子用作導電塡料,利用金屬的離子化傾向之差異, 於構裝迴焊爐加熱條件下合金化之方法亦有構想提出。例 如,特開平9 一 295182號公報中,用單體金屬Sn 、Ag、 Bi、 In、 Cu、 Zn,可得Sn/Ag合金 、Sn/Cu合金、Sn/Bi合金、Sn/Zn合金、 S n / I n合金。 爲保多次迴焊爐構裝時半導體元件與電子電路基板之 本纸伕尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 516979 A7 _B7_ 五、發明説明(6 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 間隙,更以S n / P b共晶焊膏在加熱處理前呈示數個熔 點,且於迴焊爐加熱時呈示單一熔點之合金粉用作塡料之 方法等,亦爲已知。 但這些方法因難以使塡料均勻分散於S n/P b共晶 焊膏內,再加上各種金屬或合金粒子之比重差,會產生組 成不均。尙且,亦有熔化後金屬組成安定性(均勻性)、 重複性之問題。因此,這些方法在實際使用上問題非常之 多。 一般,合金相圖之固相線與液相線會合時,合金具共 晶組成,有實質上無溫度範圍之單一熔點。因此,該等合 金於熔點一倂熔融。例如,就上述S n / P b共晶焊料而 言,於其溶點1 8 3 °C均勻熔融。合金相圖之固相線與液 相線不會合時,會有具溫度範圍之熔點(熔化開始溫度與 溶化終止溫度不同),或數個之熔點。 使用有數個熔點之合金的例子,有特開平 9—174278號公報、特開平9一206983號公 報。這些係以降低不含錯之焊料合金的熔點爲目的。但不 含鉛之上述焊料,其最高熔點低於通常的構裝溫度2 3 〇 至2 5 0 °C,故上述焊料合金於構裝時無法保持間隙。 爲提升連結強度,特開平11 一 214575號公報 中係在以導電膏形成介層孔導體之際,將s n / I η合金 等所成之低熔點合金層形成一定厚度,與該低熔點合金層 及導電膏內之高熔點塡料、電極形成金屬間化合物。但由 於上述低熔點合金層有一定熔點,以形成上述低熔點合金 ^紙伕尺度適用中國國家標準(CNS )八4規格(21〇χ297公釐) ---- -9 - 516979 A7 — _B7 五、發明説明(7 ) 層之際的加熱溫度之同一溫度再加熱時熔化。亦即,耐熱 可靠性差。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 如此,以習知技術,不得滿足上述(1 )至(3 )項 之要求的導電連結材料。 而包括S n / P b共晶焊料之含鉛焊料,有以下重大 缺點。所含鉛毒性強,有害人體。且因鉛具α線放射性, 若在半導體元件之極近處設置含鉛焊料,有可能使半導體 元件誤動作,構裝處所須予注意。 如此又要彌補S n/P b共晶焊料之缺點,又要實質 不含鉛,而能滿足上述之(1)至(3)之要求的導電連 結材料之開發深受期待。 發明槪要 在如此情況下,本發明人等爲開發出可用於實質不含 毒性強之鉛,不僅能在低於以往之溫度作加熱處理亦可將 半導體元件或電子部件等與電子電路基板牢固連結(構裝 ),因使構裝品在經再加熱處理時連結部不熔化,可防半 導體元件或電子部件等之位置滑移(即具有耐熱可靠性) 之導電性連結材、料之優良導電塡料,一再精心硏究。結果 或屬意外但終發現,實質上不含鉛之合金粒子,其特徵爲 :各合金粒子有包括初期最低熔點(a )及最高熔點之數 個熔點,至少於表面部份呈示該初期最低熔點(a ),且 各合金粒子於該初期最低熔點(a )或以上溫度加熱時, 至少使表面部份熔化,之後,將各合金粒子冷卻至室溫, 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS )从規/格(210X297公釐) -10- 516979 A7 __B7_ 五、發明説明(8 ) 使各合金粒子之熔化部份固化,則經加熱及固化之各合金 粒子呈示高於初期最低熔點(a )之上升最低熔點(a ’ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) )之合金粒子,可以用作如上述之優良導電塡料。 並發現使用含特定量之特定種金屬之數個該合金粒子 的導電性連結材料,習知導電粒合劑中爲提升黏合性而遭 犧牲之重工性(例如,從已構裝電子部件等之基板移除電 子部件等之基板的回收性)亦優。基於這些發現,本發明 終告完成。 因此,本發明之一目的,在提供可用作用於實質不含 毒性高之鉛,不僅能在低於以往之溫度作加熱處理亦可使 半導體元件或電子部件等與電子電路基板牢固連結(構裝 ),由於所得構裝品於再度加熱處理時無連結部之熔化, 可防半導體元件或電子部件等之位置滑移(即具耐熱可靠 性)之導電性連結材料的優良導電塡料之合金粒子。 本發明之另一目的在提供上述合金粒子之製造方法。 本發明之又另一目的在提供以上述合金粒子作爲塡料 之導電黏合劑、焊膏及各向異性導電膜。 經濟邹智慧財4¾員工消費合汴汪印製 本發明之上述及其它目的、諸特徵及諸優點,可由參 照所附圖面之以下詳細說明及申請專利範圍得知。 圖面之簡單說明 第1(a)圖係實施例1中加熱前之合金粒子的微差 掃瞄熱量測定(DSC)圖。 第1 ( b )圖係實施例1中加熱及固化後之合金粒子 本紙張尺&適用中國國家揉準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 516979 A7 B7 五、發明説明(9 ) 的微差掃瞄熱量測定(D S C )圖◊ 第2 ( a )圖係實施例2中加熱前之合金粒子的微差 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 掃瞄熱量測定(DSC)圖。 第2 ( b )圖係實施例2中加熱及固化後之合金粒子 的微差掃瞄熱量測定(D S C )圖。 第3 ( a )圖係實施例3中加熱前之合金粒子的微差 掃猫熱量測定(DSC)圖。 第3 ( b )圖係實施例3中加熱及固化後之合金粒子 的微差掃瞄熱量測定(D S C )圖。 第1 (a)至3 (b)圖中,橫軸表溫度(它),縱 軸表DSC(毫瓦)。而下凹峰表吸熱,上凸峰表發熱。 發明之詳細說明 根據本發明可以提供實質上不含鉛之合金粒子,其特 徵爲:各合金粒子呈示以微差掃瞄熱量測定(D S C )可 觀察到吸熱峰之溫度所定義之數個熔點,該數個熔點包括 初期最低熔點(a )及最高熔點, 各合金粒子至少於表面部份呈示該初期最低熔點(a ), 各合金粒子於該初期最低熔點(a )或以上溫度加熱 時,各合金粒子呈示該初期最低熔點而至少其表面部份熔 化,之後,將各合金粒子冷卻至室溫,使各合金粒子之熔 化部份固化,則經加熱及固化之各合金粒子呈示高於初期 最低熔點(a )之上升最低融點(a ’ )。 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4规格(210X297公釐) -12- 516979 A7 B7 五、發明説明(1〇 ) .爲易於瞭解本發明,以下列舉本發明之基本特徵及諸 較佳型態。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 ·實質上不含鉛之合金粒子,其特徵爲:各合金粒 子呈示以微差掃瞄熱量測定(D S C )可觀察到吸熱峰之 溫度所定義之數個熔點,該數個熔點包括初期最低熔點( a )及最高熔點, 各合金粒子至少於表面部份呈示該初期最低熔點(a ), 各合金粒子於該初期最低熔點(a )或以上溫度加熱 時,各合金粒子呈示該初期最低熔點而至少其表面部份熔 化,之後,將各合金粒子冷卻至室溫,使各合金粒子之熔 化部份固化,經加熱及固化之各合金粒子呈示高於初期最 低熔點(a )之上升最低熔點(a ’ )。 2 ·上項1之合金粒子,其中該上升最低熔點(a ’ )高於該初期最低熔點(a ) 2 °C以上。 3 ·如上項1或2之合金粒子,其中該初期最低熔點 (a)在40至250 t:之範圍。 經濟部智慧財i-^g(工消费合泎ri印說 4·上項1至3中任一項之合金粒子,其中各合金粒 子包含(i )呈示4 0至2 5 0 °C範圍之初期最低熔點( a )之最低熔點合金相,及(ϋ )呈示高於2 5 0 °C之熔 點的高熔點合金相,該最低熔點合金相(i )距粒子表面 0·2r (r表合金粒子半徑)以內。 5 ·上項4之合金粒子,其中各合金粒子更具(i ’ )該加熱前呈示4 0至2 5 0 °C範圍內且高於該初期最低 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -13- 516979 Α7 Β7 五、發明説明(11 ) 熔點(a )之初期熔點(b )之低熔點合金相,該低熔點 合金相(1’ )距粒子表面0.2r(r表合金粒子半徑 )以內。 6 ·上項1至5中任一項之合金粒子,其中於微差掃 瞄熱量測定之際,呈示至少1發熱峰。 7 ·上項1至6中任一項之合金粒子,其中各合金粒 子含第1種金屬Cu及Sn,第2種金屬選自Ag、Bi 、I η及Ζ η所成群之至少2種,及第3種金屬,選自 Sb、Al、Ga、Au、Si、Ge、Co、W、T a 、Ti、Ni、Pt、Mg、Mn、Mo、Cr 及 p 所成 群之至少1種。 8 ·上項7之合金粒子,其中各合金粒子中, 該第1種金屬C ία之含量在1 〇至9 0重量%, 該第1種金屬S η之含量在5至8 0重量%, 各合金粒子含第2種金屬Ag時,Ag之含墓在 0 · 5至20重量%, 各合金fei子含第2種金屬B i時,B i之含堇在 0 · 5至1 5重量% , 各合金粒子含第2種金屬I η時,I η之含量在 0 · 5至1 5重量% , 各合金粒子含第2種金屬Ζη時,Ζη含量在1至5 重量% , 第3種金屬之合計含量在0 . 0 1至3重量% ° 9·上項1至8中任一項之合金粒子的製造方法,其 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公嫠) ---------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) Γ -14- 516979 五、發明説明(12 ) 特徵爲·· (1 )提供可形成合金,數個不同金屬或合金所成之 原料混合物, (2 )將該原料混合物於惰性氣體環境下加熱熔化, 得熔融原料混合物, (3 )將該溶融原料混合物驟冷一面造粒,得合金前 驅物粒子, (4 )該合金前驅物粒子之表面以至少1種之低熔點 金屬,藉選自鍍層法、濺鍍法、蒸鍍法、噴塗法及侵入法 所成群之方法作表面處理。 1 0 ·上項9之製造方法,其中該原料混合物含第1 種金屬Cu及Sn,第2種金屬選自Ag、 Bi、 In及 Ζ η所成群之至少2種,及第3種金屬選自S b、A 1、 Ga、Au、Si、Ge、Co、W、Ta、Ti、N i 、Pt、Mg、Mn、Mo、Cr及P所成群之至少1種 ,而該表面處理用金屬係選自Sn、 In及Bi所成群。 1 1 ·上項9之製造方法,其中更將該合金粒子於含 至少1種選自氫氣、一氧化碳氣體、甲烷氣體及硫化氫氣 體所成群之還原氣體之惰性氣體環境下加熱,而相對於該 還原氣體與惰性氣體之總體積,該還原性氣體係占 〇 . 0 0 1至4 9體積%之濃度。 12.—種導電黏合劑,其特徵爲:含 (1 )導電塡料,上項1至8中任一項之呈示初期最 低熔點(a )之合金粒子, 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) ---------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) Γ -15- 516979 A7 B7 五、發明説明(13 ) (2 )包含熱塑性樹脂及熱固性樹脂之有機黏結劑, 及 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} (3 )有機黏結劑之硬化劑 所成,該合金粒子之初期最低熔點(a )在該有機黏結劑 硬化溫度之± 5 0 t:範圍內。 13·上項12之導電黏合劑,其中該導電塡料合金 粒子之量,占合金粒子及該有機黏結劑合計重量之70至 9 5重量%,該熱塑性樹脂之量占該熱塑性樹脂及該熱固 性樹脂合計重量之3至9 7重量%,該導電塡料合金粒子 之平均粒徑在0 . 1至2 0微米,且合金粒子之含氧量在 10, OOOppm以下。 14·上項12或13之導電黏合劑,其中該熱塑性 樹脂有氫鍵性官能基,該熱固性樹脂係選自環氧樹脂、酚 醛樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚氨酯樹脂、三聚氰胺樹脂及尿 素樹脂所成群之至少1種。 15·上項12至14中任一項之導電黏合劑,其中該 熱固性樹脂對該熱塑性樹脂具相溶性。 1 6 ·上項1 5之導電黏合劑,其中該熱塑性樹脂係 苯氧基樹脂,該熱固性樹脂係環氧樹脂。 17.—種各向異性導電膜,其特徵爲:含 (1 )導電塡料上項1至8中任一項之呈示初期最低 熔點(a )之合金粒子1重量份,及 (2 )有機黏結劑0 · 0 5至3 0 0重量份 所成,該合金粒子之初期最低熔點(a )在該有機黏結劑 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -16- 516979 A7 _ B7 五、發明説明(14 ) 硬化溫度± 5 0°C之範圍內。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 18·上項17之各向異性導電膜,其中該導電塡料 合金粒子之平均粒徑在0.1至20微米,且合金粒子之 含氧量在10, OOOppm以下。 19·上項17或18之各向異性導電膜,其中該有 機黏結劑含有至少1種選自熱固性樹脂、熱塑性樹脂、光 固性樹脂、電子束硬化樹脂及光熱固性樹脂所成群之樹脂 〇 20·—種電子部件,其特徵爲:包含 (1 )於表面配置數個電極(A)而成之基板, (2 )於表面配置數個電極(B)而成之軟性絕緣膜 ,及 (3)以上項17至19之任一項的各向異性導電膜 ,而於該電極(A)及該電極(B)之間,係使兩側表面 可各面向該電極(A)及該電極(B)而配置, 電極(A)及電極(B)各係陰極及陽極,或陽極及 陰極, 配置於該電極(A)及該電極(B )間之各向異性導 電膜呈示各向異性之導電性。 2 1 .上項2 0之電子部件,其中該撓性絕緣膜上之 各電極(B)係各自獨立,選自Cu電極、A 1電極、
Au電極、Ag電極、Pt電極、Pd電極、Ag—Pd 電極、Sn-Pb電極、Sn-Pb-Bi電極、Au-Pt電極、Ni電極、鍍Au之Ni電極、Cu-Ag合 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4洗格(210X297公釐) -17- 516979 A7 ___ B7_ 五、發明説明(15 ) 金電極、Ag—Pt電極、鏟Sn/Pb焊料之Cu電極 及鍍S n/P b焊料之A 1電極所成之群。 2 2 ·上項2 0或2 1之電子部件,其中該基板係選 自印刷電路板,混成I C基板及液晶面板基板所成之群。 23·—種焊膏,其特徵爲:包含 (1)導電性塡料上項1至8中任一項,呈示初期最 低熔點(a )之合金粒子,及 (2 )助熔劑 所成,該合金粒子之初期最低熔點(a )在該助熔劑揮發 溫度±50 °C之範圍。 2 4 .用上項2 3之焊膏,於基板上構裝電子部件而 得之電子部件構裝基板。 以下詳細說明本發明。 本發明之數個合金粒子,實質上不含鉛。實質上不含 鉛意指鉛含量在0 · 0 1重量%以下。鉛含量愈少愈佳。 合金粒子之組成可用電漿發光分光分析裝置測定。鉛 含量亦可如此測定。 本發明之數個合金粒子係藉微差掃瞄熱量測定( Differential Scanning Calorimetry,D S C )中吸熱峰之溫 度鑑定,呈示包括初期最低熔點(a )及最高熔點之數個 熔點。初期最低熔點(a )以在4 0至2 5 0 °C範圍爲佳 。最高熔點以在1 1 0 0 °C以下爲佳。 DSC所得之DSC圖呈示合金粒子之吸熱峰及發熱 峰,以發熱峰之溫度爲熔點。 本紙適用中國國家標準(CNS ) A4说格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣. 訂 -18- 516979 A7 ____B7 五、發明説明(16 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 熔點個數應係對應於合金相之種類數,例如,熔點有 3時應即係有3種合金相存在。本發明中,同種合金相可 有數個存在,又,數個同種合金相亦可分散存在。但,本 發明中,各合金粒子必須至少於其表面部份呈示該初期最 低熔點(a )。本發明之合金粒子因於表面部份呈示該初 期最低熔點(a ),該合金粒子在等於初期最低熔點(a )之溫度加熱時,該合金粒子於各該表面部份互相熔化接 合。此時,隨升溫速率等測定條件,有時該合金粒子之熔 化接合溫度會有若干變化。因此,及至初期最低熔點(a )± 2 0 °C ,均視爲「等於初期最低熔點(a )之溫度」 。又,粒子表面間是否熔化接合,可藉掃瞄式電子顯微鏡 觀察。 本發明之合金粒子,將各合金粒子於其初期最低熔點 (a )或以上溫度加熱時,各合金粒子呈示初期最低熔點 (a )而至少其表面部份熔融,之後,將各合金粒子冷卻 至室溫,使各合金粒子之熔融部份固化,經加熱及固化之 各合金粒子呈示高於初期最低熔點(a )之上升最低熔點 (a ’ )。 最低熔點之上升,係如下確認。首先,加熱及固化前 作DSC取得DSC圖(下稱「第1圖」)。其次,加熱 及固化後作DSC得DSC圖(下稱「第2圖」)。若第 2圖之最低吸熱峰溫度高於第1圖之最低吸熱峰溫度,即 可確認最低熔點之上升。 而,第2圖之吸熱峰個數有時也會少於第1圖之吸熱 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -19- 516979 A7 B7 五、發明説明(17 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 峰個數。此時,於本發明中,若係第2圖之最低吸熱溫度 高於第1圖之最低吸熱峰溫度即可。例如,當第1圖之吸 熱峰溫度爲 134°C、 195°C、 338 °C 及 398 °C, 第2圖之吸熱峰溫度爲19 5°C、3 3 7 °C及3 9 8時, 第1圖中最低吸熱峰溫度1 3 4 °C即初期最低熔點(a ) ,第2圖中最低吸熱峰溫度1 9 5 °C即上升最低熔點( a,)。 本發明之合金粒子之該上升最低熔點(a ’ )係以高 於該初期最低熔點(a ) 2 °C以上爲佳,以高於3 0 °C以 上爲更佳。又,該初期最低熔點(a )係以在4 0至 2 5 0 °C之範圍爲較佳。 本發明中,各合金粒子係以含(i )呈示4 0至 2 5 0 °C範圍之初期最低熔點(a )之最低熔點合金相, 及(ϋ )呈不超過2 5 0 C之溶點的局溶點合金相,而該 最低熔點合金相(i )距粒子表面〇 . 2 Γ ( r表合金粒 子之半徑)以內爲佳。如此之合金粒子,於初期最低熔點 (a )以上,2 5 0 °C以下加熱時,上述高熔點合金相( ϋ)不溶化而留存下來。其結果,如後敘,以合金粒子作 爲導電塡料之導電黏合劑、各向異性導電膜、焊膏具優良 連結安定性。 又,本發明之合金粒子,除上述最低熔點合金相(i )及高熔點合金相(ii )外,以更具(i ’ )呈示該加熱 前在4 0至2 5 0 °C範圍且高於該初期最低熔點(a )之 初期熔點(b )之低熔點合金相,且該熔點合金相(i 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS )八4規格(21〇χ297公釐) ' -20 - 516979 A7 B7 五、發明説明(18 ) )·距粒子表面0 · 2 Γ ( Γ表合金粒子半徑)以內者爲較 佳。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 因合金粒子近乎球形,合金粒子距表面〇 . 2 r ( r 表合金粒子半徑)爲止的體積,占合金粒子體積之49% 。此由下式可知。 〔(4τγγ3/3)-{4τγ(〇·8γ)3/3}〕/( 4τγγ3/3)=1-(0·8)3=0·49 該合金粒子中,以距粒子表面之距離爲t ( t係小於 粒子半徑之正數)之區域爲D ( t ),則該最低熔點合金 相(i )較佳係存在於對合金粒子1 0至4 0體積%之體 積分率的區域D ( t )中,更佳係存在於對合金粒子點 1 5至3 0體積%之體積分率的D ( t )中。 合金粒子之形狀,可將粒子以碳膠帶固定於鋁製試料 台,用掃瞄式電子顯微鏡觀察。 而如後敘,考慮本發明之合金粒子係用作導電塡料時 ,合金粒子之氧含量係以在10, 00Oppm以下爲佳 ,8, OOOppm以下爲較佳,6, OOOppm以下 爲更佳。 合金粒子之含氧量可用同時分析氧、氮之裝置,以惰 性氣體脈衝加熱熔解法測定。 用於本發明之合金粒子之金屬說明如下。 如上述,合金粒子實質上不含鉛。 本發明之合金粒子以含作爲第1種金屬之Cu、S η ,作爲第2種金屬之Ag、 Bi、 In、 Zn中之至少2 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -21 - 516979 A7 B7 五、發明説明(19 ) 種,作爲桌3種金屬之Sb、Al、Ga、Au、Si、 Ge、Co、W、Ta、丁 i、Ni、Pt、Mg、Μη 、Μ o、C r、P中至少1種爲佳。以下,具如此金屬組 成之合金粒子統稱爲「Cu-Sn型合金粒子」。 作爲C u - S π型合金心子之第]_種金屬之c u含量 係以10至9 0重量%爲佳,2 0至8〇重量%爲較佳, 3 0至7 0重量%爲特佳。C u含量不及;[〇重量%時, 合金粒子用於導電黏合劑時,有黏合強度不足之傾向。又 ,超過9 0重量%時,合金粒子用於導電黏合劑時,黏合 強度有不足之傾向。 作爲C u - S η型合金粒子之第1種金屬之s η之含 量,係以5至80重量%爲佳,10至60重量%爲更佳 ,20至50重量%爲特性。Sη之含量不及5重量%時 ,使用合金粒子作爲導電性黏合劑時,黏合強度有不足之 傾向。又,Sη含量超過80重量%時,使用合金粒子作 爲導電性黏合劑時,黏合強度亦有不足之傾向。並且, S η含量超過8 0重量%時,使用合金粒子作爲導電性黏 合劑時,低溫下之黏合略趨困難。 作爲第2種金屬之A g係尤爲易於與S η形成低熔點 合金相之金屬。又,Ag價昂。考慮及此,Cu-Sn型 合金粒子含Ag時,Ag含量係以〇.5至20重量%爲 佳,5至15重量%爲更佳。 作爲第2種金屬之B i係尤爲易與S η形成低熔點合 金相之金屬,乃硬脆金屬。考慮及此,Cu-Sn型合金 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4说格(210X297公釐) - - ------f 丨 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -、17 -22· 516979
粒子含B i時,B i含量係以〇 . 5至1 5重量%爲佳, 2至10重量%爲更佳。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 作爲第2種金屬之In係尤其易與sn、 Ag、 Bi 形成低溶點合金相之金屬。並且I XI價昂。考慮及此,
Cu 一 Sn型合金粒子含1]:1時,In之含量係以0.5 至1 5重量%爲佳,以2至1 0重量%爲更佳。 作爲第2種金屬之Ζη係極易氧化之金屬,直接以氧 化物使用時黏合材料之特性變差。考慮及此,Cu〜Sn 型合金粒子含Ζη時,Ζη含量係以1至5重量%爲佳, 以1至3重量%爲更佳。 第3種金屬之合計含量係以〇·〇1至3重量%爲佳 ,以0 · 0 1至1重量%爲更佳。係使用上述17種金屬 中之至少1種作爲第3種金屬,惟爲形成安定之最低熔點 合金相(i )及低熔點合金相(ϋ )等合金相,用作第3 種金屬之種類宜少。以從Au、 Ni、 Pt、 Co、 Ga 、Ge中選用3種以下爲佳。 第1種金屬Cu含量l〇至90重量%,第1種金屬 Sη含量5至80重量%,含第2種金屬Ag時Ag含量 0 · 5至20重量%,含第2種金屬B i時B i含量 0·5至15重量%,含第2種金屬In時In含量 0 · 5至15重量%,含第2種金屬Ζ η時Ζ η含量1至 5重量%,第3種金屬合計含量0.01至3重量%之 Cu-Sn型合金粒子,以下統稱爲「特定Cu-Sn型 合金粒子」。以特定Cu-Sη型合金粒子用於後敘之各 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) -23- 516979 A7 _____B7_ 五、發明説明(21 ) 向異性導電膜時,各向異性導電膜不僅耐銀遷移性(抑制 因銀之遷移造成相鄰電極間的短路之性質)佳,分散性、 與電極之連結性(易於熔化,或易於變形)佳,且可得高 電流密度及導電性)可對應液晶面板之彩色化、高密度化 ,可確保細間距電極之導通。 而本發明之合金粒子於含I η或S η時,低熔點合金 相可視爲主要係形成爲基於I η之合金相(成分金屬中 ϊ η之量最多之合金相)或基於S η之合金相(成分金屬 中Sη量最多之合金相)。 以下說明製造本發明合金粒子之1較佳方法。該方法 包含以下4步驟。 (1 )提供可形成合金,由數個不同金屬或合金所成 之原料混合物, (2 )於惰性氣體環境下將該原料混合物加熱熔化, 得熔融原料混合物, (3 )將該熔融原料混合物驟冷而一面造粒,得合金 前驅物粒子, (4 )該合金前驅物粒子之表面,以至少1種低熔點 金屬用選自鍍層法、濺鍍法、蒸鍍法、噴塗法及浸入法所 成群之方法作表面處理。 而上述方法於第4步驟後,以進行以下步驟爲佳。 (5 )該表面處理所得之該合金粒子,更於含選自氫 氣、一氧化碳氣體、甲烷氣體及硫化氫氣體所成群之至少 1還原氣體之惰性氣體環境下予以加熱,而相對於該還原 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4洗格(210X297公釐) -- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 ·. -24- 516979 A7 ____B7 五、發明説明(22 ) 氣體與惰性氣體之總積體,該還原氣體係占0 · 0 〇 1至 4 9體積%。惰性氣體係以氮氣爲佳。而熱處理之方法無 特殊限制。加熱溫度係以5 〇至1 〇 〇 °C之範圍爲佳。 本發明之方法中,係以該原料混合物含第i種金屬 Cu及Sn,第2種金屬選自Ag、Bi、 111及211所 成群之至少2種,第3種金屬選自Sb、 Al、 Ga、
Au、Si、Ge、Co、W、Ta、Ti、Ni、Pt 、Mg、Mn、Mo、Cr及P所成群之至少1種,而該 表面處理所用金屬爲選自S η、 I η及Bi所成群者爲佳 。關於上述金屬之量,則係以可得上述特定C u 一 s η型 合金粒子之組成的量爲佳。 以下說明各步驟。第1步驟中,係提供(調製)數個 不同金屬或合金所成之原料混合物。構成該原料混合物之 金屬及其量比,係直接成爲構成合金前驅體粒子之金屬及 其組成比。 第2步驟中,係將該原料混合物於惰性氣體環境下加 熱,得該原料混合物之熔融原料混合物。惰性氣體環境係 以氣氣環境爲佳。加熱方法僅須係該原料混合物溶化之溫 度,無特別限制。可於例如1,1 〇 0。〇以上行之。加熱 該原料混合物的方法之例有,將該原料混合物置入石墨坩 娟I,用高頻感應加熱裝置加熱之方法。 第3步驟中,係將該熔融原料混合物驟冷一面造粒, 以得固態之合金前驅物粒子(以下該方法統稱爲「驟冷凝 固法」)。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X29*7公釐) --------0^-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -25- 516979 A7 B7 五、發明説明(23 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 用以將該熔融原料混合物驟冷之冷媒,係以惰性氣體 爲佳。惰性氣體則以露點- 2 0 °C以下之含氨氣之惰性氣 體爲佳。露點低,即氣體中水分少之含氦氣之惰性氣體之 利用,係爲能於合金前驅體粒子內形成數個之合金相。亦 可用含微量之氫氣、一氧化碳氣體、甲烷氣體、硫化氫氣 體等的還原氣體之惰性氣體。
冷卻速率係以5 0 0 °C /秒以上爲佳,1 , 0 〇 0 °C /秒以上爲更佳。冷卻速率高,於製造成本有利。 驟冷凝固法在準安定合金相之形成上有利。準安定合 金相之存在,應與本發明之合金粒子的初期最低熔點(a )之上升有關。若造粒係於緩慢冷卻中進行,則由於合金 前驅體粒子內有數個安定合金相之析出,不得本發明之以 熱處理而初期最低熔點上升之合金粒子。 連續進行第2步驟及第3步驟之較佳方法,有氣體微 粒化法。氣體微粒化法係將該原料混合物於惰性氣體環境 下熔化,出自噴嘴之熔融物以情性氣體噴射冷卻,以得合 金前驅物粒子之方法。 第4步驟中,係將第3步驟所得之合金前驅物粒子, 以選自鍍層法、濺鎪法、蒸鏟法、噴塗法及浸入法所成群 之方法作表面處理以得合金粒子。 上述表面處理步驟,係爲以熱處理使選擇性特定金屬 熱擴散而施行。 鎪層法之例有,無電解鍍層法、電解鍍層法。無電解 鍍層法之例,有取代鍍層法。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4规格(210X297公釐) -26- 516979 A7 ____B7_ 五、發明説明(24 ) 茲以取代鍍S η爲例說明取代鍍層法。進行取代鍍 S η時,係以液溫4 0至8 0 °C,鎪液中金屬S η濃度2 至3 0克/公升爲佳,以液溫40至6 Ot,鍍液中金屬 S η濃度5至2 0克/公升爲更佳。鍍層時間可以考慮液 溫、鍍液中金屬Sη濃度、鍍層厚度等適當決定。 取代鍍層之複合化亦屬可能,此時金屬組成須考慮因 與底層金屬替換之減少部份。但當取代鍍液與某種構成金 屬之失控反應,鍍液本身因金屬分解時,合金粒子表面領 域之構成金屬其組成會難以控制之故,必須妥當選用置換 鍍液。 另一方面,使用電解鍍層法時,係以液溫10至40 t,鍍液金屬S η濃度3 0克/公升以下爲佳,以液溫 2 0至3 5 °C,鍍液金屬S η濃度5至2 0克/公升爲更 佳。又,電解鍍層中,陰極電流密度通常係0 · 0 1至 3 0安培/平方公寸之斷續通電。陰極電流密度與鍍層析 出物之組成、均勻性、粒徑、緻密性、鍍層厚度、生產時 間等有關,而陰極電流密度係〇 · 〇 5至1 0安培/平方 公寸,以0.1至5安培/平方公寸爲更佳。合金系之鑛 液,係以將鍍液調整爲鍍層析出物之合金組成與鍍液中各 金屬濃度一致爲佳。 以濺鍍法作表面處理係如以下。將上述合金前驅體粒 子置於導入有放電氣體之真空下。放電氣體之正離子在真 空下加速,衝擊金屬或合金靶材,從該靶材濺出金屬或合 金,沈積於合金前驅物粒子成爲薄膜。上述放電氣體係以 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) 衣 I 訂 I HAW. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -27- 516979 A7 B7 五、發明説明(25 ) A.r氣等濺鍍率大之惰性氣體爲佳。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 以蒸鍍法作表面處理係如以下。將上述合金前驅物粒 子置於真空下。金屬或合金於真空下加熱蒸發,被覆於合 金前驅物粒子表面。加熱方法有電阻加熱法、高頻感應加 熱法、電子束加熱法等。欲蒸鍍合金時,亦可分解爲成分 元素而蒸鍍。 以噴塗法,例如熔融噴塗法作表面處理係如以下。將 金屬或合金加熱,得熔融物。將該熔融物由噴嘴吹附於上 述合金前驅物粒子,於其表面形成被膜。 以浸入法作表面處理時,係將上述合金前驅物粒子投 入熔融金屬或合金槽中,於合金前驅物粒子表面形成被膜 〇 而,亦可施以酸處理(還原處理)、擴散防止層之形 成等之底層處理作爲上述各種表面處理步驟之前處理。 又,第3步驟與第4步驟間,亦可有將第3步驟所得 之合金前驅物粒子加分級之步驟。分級時係以分級爲平均 粒徑1 0微米以下爲佳。分級幾可用例如氣流式分級機。 經上述之第1至第4步驟及所欲之第5步驟,即得本 發明之合金粒子。 其次說明本發明之導電黏合劑。本發明之導電黏合劑 係含 (1 )作爲導電塡料之本發明之呈示初期最低熔點( a )之合金粒子, (2 )包含熱塑性樹脂及熱固性樹脂之有機黏結劑, 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -28- 516979 A7 B7 五、發明説明(26) 及. (3 )有機黏結劑之硬化劑 (讀先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 而成,該合金粒子之初期最低熔點(a )在該有機黏結劑 硬化溫度± 5 0°C之範圍內。 該合金粒子之初期最低熔點(a )係以低於該有機黏 結劑之硬化溫度爲佳。此時,將黏合時之有機黏結劑加熱 硬化之際,於有機黏結劑硬化前,導電塡料合金粒子表面 附近部份之最低熔點合金相(i )及/或低熔點合金相( i ’ )熔化。結果相鄰接之導電塡料粒子互相熔合,連結 成鏈狀。又,例如在以導電合劑黏合之際,與電極之接觸 界面上,導電塡料合金粒子與熔融低熔點合金相(i )於 電極金屬間形成金屬間化合物而牢固結合。因此,形成於 相向之電極間的導電塡料粒子之鏈狀連結構造,因金屬間 之熔化接合而形成機械上牢固並具優良電特性之連結部。 上述導電黏合劑,當合金粒子之初期最低熔點(a )從低 設定時,可於比較低溫(但仍高於初期最低熔點(a )之 溫度)形成機械上牢固並具優良電特性之連結部。 又,當該合金粒子之初期最低熔點(a )高於該有機 黏結劑之硬化溫度時,各合金粒子達該初期最低熔點(a ),即至少有表面部份熔融前,該有機黏結劑即已硬化。 但因加熱後之冷卻合金粒子呈現上升最低熔點(a’ ), 導電黏合劑有耐熱可靠性佳之優點。 本發明之導電黏合劑中,用作導電塡料之合金粒子的 平均粒徑係以0·1至20微米爲佳,0.5至10微米 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4规格(210X297公ft ) -29- 516979 A7 ____B7 五、發明説明(27 ) 爲更佳,1至8微米爲特佳。 本發明之合金粒子如上述係近似球狀,而即以經物理 變形者用作導電塡料,亦可達本發明之效果。導電塡料係 鱗片狀時,其平均徑(有長徑、短徑時係兩者平均値)係 以1至1 5微米爲佳。 導電塡料之氧含量(即合金粒子之氧含量)會對使用 時之連結安疋性、黏結劑中之分散性造成影響。氧含量係 以在10, OOOppm以下爲佳,8, OOOppm以 下爲更佳,6, OOOppm以下爲特性。若超過 1 0 , 0 0 0 p p m則導電性趨於不足。 如上述,有機黏結劑含熱固性樹脂及熱塑性樹脂。有 機黏結劑中熱塑性樹脂之量,占熱固性樹脂及熱塑性樹脂 之合計重量,係以在3至9 7重量%爲佳。熱塑性樹脂之 量少於3重量%時,有後敘重工性不足之傾向。熱塑性樹 脂之量超過9 7重量%時,黏合強度不足,有不得導電性 的長期安定性之傾向。 該導電塗料(合金粒子)之量,占該導電塡料及該有 機黏結劑合計重量,係以70至95重量%爲佳。導電塡 料不足70重量%時,有導電性不足之傾向。而當導電塡 料含量超過9 5重量%時,有工作性、與半導晶片密合性 不足之傾向。 熱固性樹脂之例有,環氧樹脂、酚醛樹脂、聚醯亞胺 樹脂、聚氨酯樹脂、三聚氰胺樹脂、尿素樹脂。 環氧樹脂之例,有雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) !:----ρΐ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂 -30- 516979 A7 _ B7 ___ 五、發明説明(28 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 樹脂、(甲酚)淸漆型環氧樹脂、鹵化雙酚型環氧樹脂、 閭苯二酚型環氧樹脂、四羥基苯乙烷型環氧樹脂、聚醇聚 二醇型環氧樹脂、甘油三醚型環氧樹脂、聚烯烴型環氧樹 脂、環氧化大豆油、環戊二烯化二氧、乙烯基環己烯化二 氧等。其中以雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、( 甲酚)淸漆型環氧樹脂爲佳。 亦可用1分子中有1個以上環氧丙基之液態環氧化合 物。此類化合物之例有,苯氧基單環氧丙醚、雙酚A二環 氧丙醚、聚丙二醇二環氧丙醚、環己二醇二環氧丙醚、力口 氫雙酚A二環氧丙醚、新戊二醇二環氧丙醚、甘油二環氧 丙醚、N,N —二環氧丙基苯胺、N, N -二環氧丙基甲 苯胺、三羥甲基丙烷三環氧丙醚、甘油三環氧丙醚及液態 聚矽氧烷二環氧丙醚。其中以新戊二醇二環氧丙醚、甘油 二環氧丙醚、三羥甲基丙烷三環氧丙醚爲佳。 熱塑性樹脂無特殊限制,但以具氫鍵官能基者爲佳。 具氫鍵性官能基之熱塑性樹脂其特優之理由雖屬未明,但 應係與金屬間因氫鍵結合而潤濕良好之故。 具氫鍵性之官能基,有例如氫基、醯胺基、脲基、醯 亞胺基、酯基、醚基、硫醚基、磺基、酮基。 有上述官能基之熱塑性樹脂,有例如苯氧基樹脂、熱 塑性聚氨酯、聚乙烯醇縮丁醛、聚醯胺、熱塑性聚醯亞胺 、聚醯胺醯亞胺、聚碳酸酯、聚苯醚、聚乙烯醚、聚碾、 聚乙烯醇、聚乙烯甲縮醛、聚醋酸乙烯酯、甲基丙醯樹脂 、離子型樹脂等。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210χ297公釐) -31 · 516979 A7 _____B7 五、發明説明(29 ) .熱塑性樹脂係以玻璃轉移溫度3 0 0 °C以下者爲佳。 若玻璃轉移溫度超過3 0 0 °C,用作導電性黏合劑時須有 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 超過3 0 0 °C之高溫,會有黏合之構件劣化等問題而不佳 〇 玻璃轉移溫度3 0 0 °C以下之熱塑性樹脂,其較佳例 有苯氧基樹脂、熱塑性聚氨酯、聚乙烯醇縮丁醛。其中以 苯氧基樹脂爲特佳。 爲更提高黏合強度,係以選擇熱固性樹脂與熱塑性樹 脂能相溶之組合,使用相溶之混合比例爲佳。如此的樹脂 組合之例有,熱固性樹脂環氧樹脂與熱塑性樹脂苯氧基樹 脂的1 : 0 . 5以下之比例。而本發明中,相溶係指二者 之樹脂不用溶劑而混合時無白濁,或二者之樹脂在溶解於 溶劑之狀態下混合後,乾燥去除溶劑之狀態下無白濁者。 該有機黏合劑之硬化劑,有例如環氧硬化劑、樹脂系 硬化劑。 經濟邹智慧时l^w工消贫合作社印製 環氧硬化劑者,可用一般之環氧硬化劑。有例如脂族 多胺系之三乙四胺、間二甲苯二胺等,芳族胺之間苯二胺 、二胺基苯碩等,三級胺之苯甲基二甲胺、二甲胺基甲基 苯等,酸酐之鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐等,三氟 化硼胺錯合物之B F 3 -哌啶錯合物等。又,雙酚A等雙 酚化合物亦可。 亦可用雙氰胺、2 -乙基一 4 一甲基咪唑、參(甲胺 基)矽烷等。 樹脂系硬化劑之例有,由亞麻酸二聚物及乙二胺等製 本紙張用中關家標準(CNS ) ( 21GX 297公釐) ' -32- 516979 A7 ___B7 五、發明説明(3〇 ) 成之聚醯胺樹脂,二端有巯基之聚硫樹脂,淸漆系酚醛樹 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 上述硬化劑可單獨使用,或2種以上組合使用。 有機黏結劑硬化劑之添加量隨硬化劑之種類而異。例 如,酸酐類欲以化學計量論與環氧丙基反應時,可由環氧 當量決定最適添加量。觸媒性反應時,一般爲3至3 0重 量% 〇 有機黏結劑與硬化劑於室溫反應性高時,可於即將使 用前將含硬化劑之液體混入導電性黏合劑,亦可封入 1 0 0微米左右之明膠等之膠囊而予微囊化。 本發明之導電黏合劑中可用硬化促進劑、阻燃劑、流 平劑、觸變性賦予劑、沈降防止劑、偶合劑、單環氧基化 合物、顏料、消泡劑、防蝕劑等作爲添加物。 爲調整本發明之導電黏合劑之黏度,可單獨或組合使 用單環氧基化合物或例如二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯烷 酮、丁酮、甲基溶纖劑、甲基卡必醇、卡必醇、卡必醇醋 酸酯、醋酸甲基溶纖劑酯、甲苯等溶劑。所得溶液或膏狀 物之黏度,從工作性而言,係以5 , 0 0 0至 400, 000毫帕•秒爲佳,20, 000至 70, 000毫帕•秒爲更佳。 含上述特定C u - S η型合金粒子作爲導電塡料之本 發明導電黏合劑,其用以連結電子部件等與基板時可予重 工。本發明中,導電黏合劑之可重工,係指於銅板上塗布 厚7 0至1 0 〇微米、寬2毫米、長2毫米之導電黏合劑 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(2ΙΟΧ297公釐) -33- 516979 A7 B7 五、發明説明(31 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ,載置銅片(2毫米X 2毫米X 1毫米)硬化得硬化物,於 烤箱以1 8 Ot加熱1 0分鐘後,以鑷子拉拔時銅片可從 銅板脫離。 以下說明本發明之導電黏合劑之製造方法。本發明之 導電黏合劑,可將上述各種成分用球磨機、輥硏機、行星 式混合機等各種混練機,以常法混練而得。混練時間係例 如6 0分鐘。可於室溫進行混練。 以下說明導電黏合劑之使用方法。導電黏合劑係塗布 於印刷電路板,經加熱黏合。 塗布方法無限。其例有網印、配料機塗布、噴墨塗布 〇 加熱溫度若係可使有機黏結劑充分硬化之溫度(一般 在1 0 0至2 3 0 t ),無熱劣化之範圍即無特殊限制。 而爲使固態硬化劑熔化,亦可在低於上述加熱溫度之 溫度進行預熱。 其次說明本發明之各向異性導電膜。 經濟部智慧时4^5貝工消费合itfi印說 本發明之各向異性導電膜係含 (1 )導電塡料本發明之呈示初期最低熔點(a )之 合金粒子1重量份,及 (2)有機黏結劑0·05至300重量份,較佳者 爲0 · 1至250重量份,更佳者爲0 . 5至200重量 份而成,該合金粒子之初期最低熔點(a )在該有機黏結 劑硬化溫度之± 5 0°C範圍內。 本發明之各向異性導電膜中,該合金粒子之初期最低 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(21〇X297公釐) -34- 516979 A7 B7 五、發明説明(32 ) 熔.點(a )係以低於該有機黏結劑之硬化溫度爲佳。此時 ,例如於電極間配置該各向異性導電膜所成,後敘本發明 之電子部件之製造中,使有機黏結劑加熱硬化,將該各向 異性導電膜連結於該電極之際,於有機黏結劑硬化前,導 電塡料合金粒子之表面部份之最低熔點合金相(i )及/ 或低熔點合金相(i ’ )熔化。結果相鄰的導電塡料粒子 互相熔合連結成鏈狀。又,與電極之接觸界面,導電塡料 粒子之熔融最低熔點合金相(i )及/或低熔點合金相( i ’ )與電極金屬之間形成金屬間化合物而牢固結合。因 此,形成於對向電極間之導電塡料粒子的鏈狀連結構造, 因金屬間之熔化接合而成機械上牢固,並具優良電特性之 連結部。 上述各向異性導電膜,當合金粒子之初期最低熔點( a )從低設定時,可於較低溫(但仍高於初期最低熔點( a)之溫度)形成機械上牢固,且具優良電特性之連結部 〇 又,當該合金粒子之初期最低熔點(a )高於該有機 黏結劑之硬化溫度時,各合金粒子於該初期最低熔點(a ),即至少其表面部份熔融前,該有機黏結劑即已。但, 經加熱後之冷卻因合金粒子呈示上升最低熔點(a ’ ), 各向異性導電膜具耐熱可靠性佳之優點。 用於本發明之各向異性導電膜之導電塡料合金粒子之 平均粒徑,係以1至20微米爲佳,1至10微米爲更佳 ,2至5微米爲特佳。平均粒徑超過20微米時,例如以 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) ! :----ρΐ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -35- 516979 A7 B7 五、發明説明(33) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 各向異性導電膜用於上述具電極之電子部件時,所含粒子 過大,破壞時與鄰近之電極接觸,有發生漏電之傾向而不 佳。平均粒徑不及1微米時,電極間導電塡料小於電極厚 度而接觸不良,再者,導電塡料間之凝集變大分散極其困 難。 用於本發明之各向異性導電膜之作爲導電塡料之合金 粒子,其含氧量係以10,OOOppm以下爲佳, 8, OOOppm以下爲更佳,5, OOOppm以下爲 特佳。超過10, OOOppm則可能因氧化膜造成導電 不良。 用於本發明之各向異性導電膜之導電塡料,當係使用 上述之特定Cu - S η型合金粒子時,不僅耐銀遷移性佳 ,因分散性、與電極之連結性(易熔或易變形)佳,於細 間距配置電極亦可得高電流密度及導電性,使用含該各向 異性導電膜之上述電子部件於例如液晶面板之製造,即可 達成液晶面板之彩色化、高密度化。 也就是說,本發明之各向異性導電膜,接點之電阻小 ,具適當柔性,加壓連結時亦無電極之不規則變形,導電 塡料熔化或變形,可確保充足之接觸面積時,對必須具分 散性之高密度間距有相當優良之特性。 用於本發明之各向異性導電膜之導電塡料,其形狀若 近似球狀即無特殊限制。遠離球狀時(極爲橢圓等時), 存在於電極(基板電極及晶片電極)間之導電塡料中,易 於產生不具與兩電極之直接或間接電接點之組合。 本&張尺度適用中g|固家料(CNS )八4胁(21GX297公釐) 一 -36- 516979 A7 B7 五、發明説明(34 ) --------衣-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .用於本發明之各向異性導電膜之有機黏結劑,係以含 至少1種選自熱固性樹脂、光固性樹脂、電子束硬化型樹 脂、熱塑性樹脂、光熱固性樹脂所成群之樹脂爲佳。 熱固性樹脂之例,有環氧樹脂、酚醛樹脂、聚醯胺樹 脂、聚矽氧樹脂、聚氨酯樹脂、聚醯亞胺樹脂及熱固型壓 克力樹脂。環氧樹脂有雙酚A型環氧樹脂、脂環式環氧樹 脂、鏈狀環氧樹脂、環氧丙烯酸酯樹脂、酚醛型環氧樹脂 、雙酚F型環氧樹脂、溴化雙酚A型環氧樹脂、脂肪酸改 質環氧樹脂、聚烯醚型環氧樹脂、二環氧丙酯型環氧樹脂 、雜環型環氧樹脂。 必要時可用已知之反應稀釋劑。已知的反應稀釋劑有 例如,二環氧丙醚、乙二醇二環氧丙醚、1, 3-丁二醇 二環氧丙醚、二乙二醇氧丙醚。 必要時可用已知硬化劑作爲該有機黏結劑之硬化劑。 已知之硬化劑,有例如脂族二胺(環氧樹脂與脂族多胺之 加成聚合物)、多胺及芳族二胺(間苯二胺、二胺基二苯 甲烷、二胺基二苯碩)、酸酐(甲基降冰片烯二酸酐、六 氫酸酐、苯均四酸酐、路易士酸絡合物)、尿素、酚、三 聚氰胺、酚系化合物、巯系化合物。 爲促進硬化反應,亦可使用反應促進劑。反應促進劑 有例如,三級胺、胺鹽、咪唑系硬化劑(2 -乙基- 4 ( 5)—甲基咪唑、1 一氰基乙基—2 — 4 (5) —甲基咪 唑、2-十七基咪唑、2-甲基咪唑吖嗪、2-十一基咪 唑、液態高活性咪唑)、雙氰胺、苯并胍胺。 本紙伕尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(21〇χ297公釐) -37- 516979 A7 B7 五、發明説明(35 ) 聚矽氧樹脂之例有,以下構造式 -(R 2 S i Ο ) π - (式中,R示甲基或苯基。) 之樹脂。 酚醛樹脂之例,有可溶型酚醛樹脂、淸漆型酚醛樹脂 。可溶型酚醛樹脂之例,有酚甲醛型可溶樹脂、烷基酚可 溶型酚樹脂、二甲苯樹脂改質可溶型酚樹脂、松脂改質酣 醛樹脂。 聚醯胺樹脂,有綜合型聚醯胺、雙馬來醯亞胺系樹脂 、加成型聚醯亞胺樹脂。 聚氨酯樹脂以用能形成氨酯之氨酯預聚物爲佳。以使 用末端活性基經活性氫化合物阻蔽之阻蔽異氰酸酯爲主體 者爲佳。 熱塑性樹脂有熱塑性壓克力樹脂、縮可醛樹脂、氯乙 烯樹脂、聚氨樹脂、聚酞酸乙二醇酯樹脂、聚乙烯樹脂、 聚丙烯樹脂、聚苯乙烯樹脂、ABS樹脂、聚碳酸酯樹脂 、聚醯胺樹脂、不飽和聚酯樹脂、酞酸二烯丙酯樹脂、含 氟樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚醚醯亞胺樹脂、聚醚醚酮樹脂 、聚醚醚酮樹脂、聚醚碩樹脂、聚酞酸丁二醇酯樹脂、聚 醯胺醯亞胺樹脂、改質聚苯醚樹脂、AAS樹脂、AES 樹脂、ACS樹脂、AS樹脂等。 光固性樹脂係用光啓始劑將光聚合性低聚物或光聚合 性單體聚合而得之樹脂。光固性樹脂係用光啓始劑硬化。 光聚合性低聚物之例有,於低分子量反應性分子(分 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 衣------訂------· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -38- 516979 A7 B7 五、發明説明(36 ) 子.量數百至數千),聚酯、環氧、聚氨酯等骨幹用官能基 ,2以上之丙烯醯基、甲基丙烯醯基加成者。具體例有環 氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烁 酸酯。 光聚合性單體之較佳例有,每分子有1丙烯醯基 (CH2=CHC〇一)或甲基丙烯醯基 (c Η 2 = C (CH3) CO —)之單官能(甲基)丙烯酸 酯,有2以上丙烯醯基或甲基丙烯醯基之多官能(甲基) 丙烯酸酯,有乙烯基(CH2=CH -)之單體。 單官能丙烯酸酯之例有丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸烯 丙酯、(甲基)丙烯酸苯甲酯、丙烯酸異冰片酯、(甲基 )丙烯酸環己酯、丙烯酸N, N—二甲胺基乙酯、甲基丙 烯酸環氧丙酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸聚乙烯酯、甲基丙 烯酸三氟乙酯。 多官能丙烯酸酯之例,有1, 4-丁二醇二丙烯酸酯 、1, 6-已二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、新 戊二醇丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯 酸酯、雙酚A二乙氧基二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯 、三羥甲基丙烷三丙烷酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯等。 有乙烯基之反應性單體有例如,苯乙烯、乙烯甲苯、 醋酸乙烯酯、N-乙烯基吡咯烷酮等。 上述光聚合性低聚物,係倂用光聚合性單體及光啓始 劑。光啓始劑係以吸收紫外線易於產生自由基之物質爲佳 。可用苯乙酮系、噻噸酮系、苯偶因系、過氧化物系之已 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) ——-I^----f丨 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 ·丨 -39- 516979 A7 B7 五、發明説明(37 ) 知物質。有例如,二乙氧基苯乙酮、4-苯氧基二氯苯乙 酮、苯偶因、苯偶因甲醚、苯偶因異丙醚、苯甲基二甲基 縮酮、二苯基酮、4-苯基二苯基酮、丙烯醯化二苯甲酮 、噻噸酮、2-乙基蒽醌等。 用光啓始劑時,若倂用光啓始助劑,可較單以光啓始 劑時更促進啓始反應,提高硬化反應之效率。 光啓始助劑之,有脂族、芳族胺等已知之光啓始助劑 。有例如三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、米蚩酮、4, 4 一二乙胺苯酮等。 又,必要時可添加抗氧化劑(例如,亞麻酸、棕櫚酸 、油酸、硬脂酸、亞油酸等高碳數脂肪酸及其之銅鹽,苯 并三唑、甲苯基三唑等三唑化合物,聚合磷酸鹽、烷醇胺 ),觸變劑、分散劑(矽烷偶合劑、鋁偶合劑、鉻偶合劑 等)。 亦可用已知之可塑劑。此時,相對於導電塡料1 〇 〇 重量份,以添加0·0001至15重量份爲有效。 光熱固性樹脂指以光及熱固化之樹脂。光熱固性樹脂 之例,有包含熱固性樹脂及光固性樹脂之樹脂。 各向異性導電膜可係完全乾燥或硬化狀態,但以半硬 化狀態者爲佳。 各向異性導電膜之寬度可依連結電極之大小、數目等 決定。通常在0·1至100毫米。以0.2至50毫米 爲佳,0.3至10毫米爲更佳。 各向異性導電膜之長度無特殊限制。將數十米長之膜 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) !:----身_, (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧时4.¾員工消費合泎f£印製 -40- 516979 A7 ----El_ 五、發明説明(38 ) 依所需裁切使用爲佳。 各向異性導電膜之厚度係以3至2 0 0微米爲佳。 本發明之各向異性導電膜,可用已知方法製造。例如 ,以選定量之導電塡料、有機黏結劑、有機溶劑及其它添 加劑置入容器,以常法混練,塗布於基膜上,乾燥使有機 溶劑揮發而製造。乾燥後可於塗膜上貼合覆蓋膜。 本發明之各向異性導電膜中,導電塡料係以高度分散 於有機黏結劑中爲佳。 本發明之各向異性導電膜,例如於後敘之電子部件中 ,對軟性絕緣膜上之連結電極與連結基板之基板電極,係 僅在通過該連結電極與該基板電極之直線方向發揮電導通 作用。 本發明之各向異性導電膜,其本身不必具導電性,毋 寧係以具絕緣性者爲佳。例如,夾置於撓性絕緣膜上之連 結電極與連結基板之基板電極之間,以加壓、加熱能僅於 電極與對向電極方向具導電性即可,膜本身不必具有導電 性。若有導電性則會有鄰接電極間之短路發生。 其次說明具有本發明之電極的電子部件。 本發明之電子部件係 (1 )數個之電極(A)配置於表面所成之基板, (2 )數個之電極(B)配置於表面所成之軟性絕緣 膜,及 (3 )本發明之各向異性導電膜,於該電極(A)及 該電極(B )之間,配置爲可使兩側表面各面向該電極( 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) ' 一 -41 - !:----f, (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 516979 A7 B7 五、發明説明(39 ) A.)及該電極(B)而成。 該軟性絕緣膜上之該連結電極(B )與該連結基板上 之該基板電極(A),係經各向異性導電膜電極連結。 彰:性絕緣膜之寬度係依用途決定。軟性絕緣膜之厚度 係以5至5, 0〇〇微米爲佳,5至500微米爲更佳, 5至200微米爲特佳。 軟性絕緣膜可用已知之軟性絕緣膜。 例如,可用選自聚醯亞胺、聚酞酸乙二醇酯、聚酞酸 丁二醇酯、聚芳酯、聚醯胺醯亞胺、聚醯胺、聚乙烯、氧 化鋁、聚丙烯、聚苯硫醚、聚碩、聚苯醚、聚醚酮、聚醚 醚酮、四氟乙烯、環氧、氮化鋁所成群之至少1種。 軟性絕緣膜上之連接電極(B ),係指軟性絕緣膜上 直接或經黏合劑形成導體電路、I C電路、L S I晶片構 裝等已知電路,或表面構裝所成部件之外部連結用導體部 份,或電連結於連結基板之導體部份。軟性絕緣膜上,必 要時亦可構裝電容器、電阻、LSI、 1C、 MCM等之 晶片部件。 軟性絕緣膜上之各連結電極(B )係各自獨立,以選 自Cu電極、A1電極、Au電極、Ag電極、Pt電極 、Pd 電極、Ag — Pd 電極、Sn — Pb 電極、Sn -Pb — Bi電極、Au — Pt電極、Ni電極、鍍Au之 Ni電極、Cu - Ag合金電極、Ag — Pt電極、鍍 Sn/Pb焊料Cu電極、鍍Sn/Pb焊料A 1電極所 成群者爲佳。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格( 210X25)7公釐) — I:----f 丨 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -麟· 經濟部智慧財產笱員工消費合作钍印製 -42- 516979 A7 __ B7_ 五、發明説明(40 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 連結電極(B)之寬或徑,通常大於連結基板之基板 電極(A)之尺寸6至5,000微米,以10至 1,000微米左右爲佳。連結電極(B)之厚度無特殊 限制,但以0 . 5至2 0 0微米左右爲佳。 連結基板無特殊限制,可用已知者。已知基板之較佳 例有選自玻璃、紙酚醛樹脂、玻纖環氧樹脂、聚醯亞胺樹 脂、氧化鋁、氮化鋁、神津石、模來石、無定形矽、單晶 矽、多晶矽、鋁、鎳、鍚化合物、搪瓷、聚醯胺樹脂、聚 苯醚樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚醚酮、四氟乙烯樹脂、聚醚 碩樹脂、聚芳酯、聚酞酸乙二醇酯及聚醚醚酮樹脂之至少 1種硬質或軟性基板。 連結基板係以使用液晶面板基板、印刷電路板、及混 成I C基板之任一爲佳。 經齊部智慧时4^5貝工消費合泎ii印說 用作液晶面板基板時,係以玻璃爲材質之基板爲佳。 玻璃可用已知的玻璃材料,但以選自鹼硼矽酸鋅、硼矽酸 鈉、鹼石灰、低鹼硼矽酸、硼矽酸鋇、硼矽酸、胺基硼矽 酸、胺基矽酸、9 6%矽酸、熔融石英玻璃、合成石英玻 璃等之玻璃爲佳。 用作印刷電路板之時,係以材質爲紙酚醛樹脂、玻纖 環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂等之基板爲佳。 玻璃基板之厚度係以0·01至40毫米爲佳。而玻 璃基板亦可有多層。多層時,通常係在2 0層以下。 連結基板之基板電極(A)係以選自I TO ( I n -S η -氧化物)、氧化錫、氧化銦、摻氟氧化錫、鍍S η 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) ' -43- 516979 A7 B7 _ 五、發明説明(41 ) 之·Α1、鍍Sn/Pb焊料之Al、Pd所成群之至少1 種爲佳。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 液晶面板用之基板電極(A ),係以選自I T〇( ί η - S η -氧化物)、氧化錫、氧化銦等之至少1種爲 佳。 液晶面板用之基板電極(Α),可用濺鍍、蒸鍍等已 知方法製造。又,印刷電路板時,其基板電極(A ),可 於基板上以導體之蝕刻、導電膏印刷等形成電路之已知方 法製造。 基板電極(A)係以氧化物薄膜、金屬或合金箔之狀 態爲佳。 基板電極(A)之厚度係以〇 · 〇2至500微米左 右爲佳,0 · 09至200微米爲更佳,0 · 1至100 微米爲最佳。基板電極(A)之寬度係以6至1,〇〇〇 微米左右爲佳。電極間距係以6微米以上爲佳,1 0微米 以上爲更佳。 連結電極(B)與基板電極(A)之距離係以〇.3 微米以上30微米以下爲佳,1微米以上30微米以下爲 更佳,1微米以上25微米以下爲特佳。 本發明之電子部件,可藉軟性絕緣膜上之連結電極( B)與連結基板之基板電極(A),經本發明之各向異性 膜作電極連結而製造。該方法可用已知方法。以下說明其 一例。 首先,將各向異性導電膜貼合於連結基板之基本電極 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -44- 516979 A7 __B7 __ 五、發明説明(42 ) (A )上。必要時,可於5 0至1 2 0 °C左右之低溫, 0 · 1至7百萬帕左右之壓力暫時壓合。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 其次,使軟性絕緣膜之連結電極(B )與連結基板之 基板電極(A)對位,用加熱器於6 0至2 5 Ot左右之 溫度,0 _ 2至1 5百萬帕左右加壓壓合。壓力係以 0·2至10百萬帕爲佳,0·6至5百萬帕爲更佳。 本發明之各向異性導電膜以膏狀物塗布使用時,可用 網印、配料機之技術,印刷塗布於基板電極(A )上(亦 含電極部以外之部份)。此時印刷或塗布厚度宜在5至 50微米左右。含溶劑或揮發成分時,充分乾燥後對位於 軟性絕緣膜上之連結電極(B),於5 0至2 5 Ot左右 之溫度,0·1至12百萬帕左右之壓力加壓連結。 如此而得之電子部件,連結電極(B )及基板電極( A )之間的導電塡料中,至少存在有熔融之具直接或間接 的連結電極(B )與基板電極(A)之電接點的導電塡料 。在低於通常之低溫條件下加壓、加熱處理時,電子部件 之有關組成的導電塡料,於加壓時亦可多少有變形。球狀 粒子經變形,接點之接觸面積變大。有變形時,雖亦取決 於連結電極(B)與基板電極(A)之距離,可壓扁至連 結電極(B)與基板電極(A)之距離爲最近之〇·3微 米。此時,經壓扁之導電塡料橫向變寬必須不至於產生與 相鄰電極之接點,宜依相鄰電極或端子間之間距加以控制 〇
導電塡料之變形率,係以軟性絕緣膜上連結電極(B 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -45· 經濟邹智慧时4%β工消費合作a印製 516979 A7 _____B7 五、發明説明(43 ) ).與基板電極(A )間之距離,與軟性絕緣膜或基板與水 平方向之粒子的最長長度之比(絕緣膜或基板與水平方向 /電極一電極間)在〇 · 1至3 0爲佳。 如此而得之電子部件的電極-電極間之連結電阻通常 係在1 0 0歐姆以下。連結電阻愈低愈佳。 使用上述電子部件,可以組裝液晶面板、印刷電路基 板、電漿顯示器、感熱頭、薄膜開關。 液晶面板時,液晶之驅動方式可用單純矩陣驅動方式 、主動矩陣驅動方式者。顯示方式之例,有主動矩陣方式 、強介電性液晶顯示方式F L C或S S F L C方式,高分 子分散液晶方式,相轉移方式,動態掃描方式,T N方式 及組合TFT方式。主動矩陣方式中,有用二極體作切換 元件以Μ I Μ (金屬-絕緣體-金屬)提升對比之方式。 當然,可用於能充分對應黑白、彩色之顯示器。又,液晶 面板之電極連結間距可在5至5 0 0微米左右。 又,本發明之各向異性導電膜,可用於軟性絕緣膜之 連結於印刷電路基板。軟性絕緣膜可用絕緣膜上形成導體 電路、晶片部件(電容器、電阻、L S I等)而構裝者。 被連結之印刷電路基板,可係已知之印刷電路基板。有例 如,混成I C、經銅箔蝕刻處理者、導電膏以網印法形成 電路者及多層樹脂基板(例如2至2 0層)。基板上之導 體電極,係以藉蝕刻法、加成法形成之銅箔(例如,5至 5 0微米厚)爲佳。 軟性絕緣膜(例如軟性印刷電路板)之連結於印刷電. 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) " ' <46- IIII^----ρΐ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 516979 A7 B7 五、發明説明(44 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 路基板上之電極,用本發明之各向異性導電膜行之,印刷 電路板上之微細印刷配線(例如在3 0至4 0 0微米)亦 可確保充分導通。此時,印刷電路板上無論如何之連結電 極均有導電塡料柔性配合,基板上之電極少有損傷。連結 法用上述連結方法即可。 以下說明本發明之焊膏。本發明之焊膏係含 (1 )作爲導電塡料之本發明之呈示初期最低熔點( a)之合金fei子,及 (2 )助熔劑 而成,該合金粒子之初期最低熔點(a )在該助熔劑揮發 溫度± 5 0 °C範圍之內。 助熔劑可用樹脂系助熔劑、水溶性助熔劑、免淸洗型 助熔劑等,以用活化樹脂助熔劑爲特佳。 活化樹脂助熔劑係以松脂系天然樹脂或其改質樹脂爲 主要成分,添加活化劑、有機溶劑、黏度調整劑、其它添 加劑而成。一般,改質樹脂係用聚合松脂、酚醛樹脂改質 松脂等,活化劑用無機系及有機系助熔劑,其中尤以胺鹽 酸鹽、有機酸系助熔劑,有機溶劑則用卡必醇系、醚系物 〇 而,隨導電塡料之種類亦可使用無機系助熔劑。 助熔劑可依用途選用液態助熔劑、膏狀助熔劑、水溶 性助熔劑等。助熔劑亦有含有機溶劑者。 焊膏中之助熔劑,爲達焊膏之均勻組成印刷,穩定形 成塗膜,或迴焊後導電塡料粒子間及導電塡料與基板間之 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X29*7公釐) -47- 516979 A7 __B7_ 五、發明説明(45 ) 一體化,須以足量使用。助熔劑之量,對導電塡料之重量 ,通常係在5重量%以上,7重量%以上爲較佳,10重 量%以上5 0重量%以下爲更佳。 而,助熔劑隨導電塡料比例之增加,在無印刷、塗布 性劣化之範圍內,其添加量必須增加。 本發明之焊膏中,該合金粒子之初期最低熔點(a ) 係以低於該助熔劑之揮發溫度爲佳。此時,連結時助熔劑 加熱揮發之際,於助熔劑揮發之前,導電塡料合金粒子表 面附近部份之最低熔點合金相(i )及/或低熔點合金相 (i ’ )熔化。結果,相鄰導電塡料粒子互相熔接連結成 鏈狀。又,與電極之接觸界面,導電塡料粒子之低熔點合 金相在與電極金屬之間形成金屬間化合物而牢固結合。因 此,形成於對向電極間之導電塡料粒子之鏈狀構造,因金 屬間之熔化接合而形成機械上牢固且呈示優良電特性之連 結部。 £ Ψ I 1才 i
I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 上述焊膏,當合金粒子之初期最低熔點(a )係從低 設定時,可以較低溫(但高於初期最低熔點(a )之溫度 )形成機械上牢固且呈示優良電特性之連結部。 又,該合金粒子之初期最低熔點(a )高於該助熔劑 之揮發溫度時,各合金粒子於該初期最低熔點(a ),即 至少其表面部份熔融前,該助熔劑即已揮發。但因加熱後 之冷卻,合金粒子呈現上升最低熔點(a ’ ),焊膏具耐 熱可靠性佳之優點。 本發明之焊膏可用已知方法製造。例如可將上述導電 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -48- 516979 A7 B7 五、發明説明(46 ) 塡料、助熔劑及其它添加劑置入選定量容器,混練製造。 必要時,爲調整黏度亦可添加少量有機溶劑。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明之電子部件構裝基板(電構造體)說明如下。 本發明之電子部件構裝基板,係用上述焊膏將電子部件構 裝於基板上而得。該基板與該電子部件係藉該焊膏作電連 結。 基板可用已知者。具體例有印刷電路板。 構裝於基板上之電子部件有已知之電子部件。其具體 例有半導體封裝、電容器、電阻等表面構裝電子部件。 本發明之電子部件構裝基板可用已知方法製造。茲說 明其1例。 首先,提供基板、構裝於該基板上之電子部件,及焊 膏。其次於基板上,利用網印刷或調合塗布,以塗布焊膏 成選定圖樣。其次將電子部件安置於該圖樣上。再於氮迴 焊爐中使焊膏熔化、固化,連結電子部件之電極於基板。 如此得本發明之電子部件構裝基板。 而經氮迴焊爐中之焊膏熔融、固化,會生成助熔劑殘 渣。必要時可將助熔劑殘渣加以清洗。淸洗劑可用最近採 用之水性淸洗劑,以往所用之烴系淸洗劑,氟氯碳系淸洗 劑、氯系淸洗劑,界面活性劑系淸洗劑等。 發明之最佳實施形態 以下藉實施例及比較例詳細說明本發明,唯本發明不 限於等實施例。 本紙張尺度適用中國國家標率(CNS ) A4規格(210X297公釐) -49- 516979 A7 ___B7 五、發明説明(47 ) 實施例及比較例中,測定及評估係如下進行。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) (1)微差掃瞄熱量測定(DSC) 將粒子置入鋁池中,在氮氣環境下(流量5 〇毫升 分鐘),以2°C /分鐘之升溫速率升溫至60()t:後保持 1 0分鐘,以此條件進行D S C。測定裝置係用d s C — 50 (日本(股)島津製作所製)。進行該DSC得 D S C圖。圖中呈不吸熱峰(吸收峰)及發熱峰。吸熱峰 表溶點。對熱量1焦耳/克以上之所有峰均進行定量。又 ,因上述測定裝置的測定精度之關係,1焦耳/克以下熱 量之峰不予定量。 測定裝置之校正,係利用銦之熔點1 5 6 · 6 °C及辞 之熔點4 1 9 °C之2點。 (2 )粒子形狀 經濟部智慧时4¾員工消費合作钍印契 粒子形狀係以碳膠帶將粒子固定於鋁製試料台,用掃 猫式電子顯微鏡(日本(股)日立製作所製S — 2 了 0 G )觀察。 (3 )粒子表面間之接合 以掃瞄式電子顯微鏡(日本(股)日立製作所製S_ 2 7 0 0 )觀察,判斷粒子表面間有無接合。 (4 )平均粒徑 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -50- 516979 A7 ___B7 五、發明説明(48 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 用雷射繞射型粒徑分布測定裝置(日本日本雷射(股 )製,hel〇s&r〇d〇s )測定平均粒徑。測定値係用體積粒 徑分布,以平均粒徑體積累計標準之50%値表示。 (5 )粒子組成 粒子之組成係用感應結合型電漿發光分光分析裝置( 日本精工儀器(股)製,SPS — 1 700HVR型)測 定。 (6 )粒子之含氧量 粒子之含氧量係用氧、氮同步分析裝置(日本(股) 堀場製作所製,E M G A 6 5 0 ),以惰性氣脈衝加熱熔 化法測定。 (7)導電黏合劑之剪切強度 鋼板上以導電黏合劑塗布成厚7 0至1 0 0微米、寬 2毫米、長2毫米,以5銅片(2毫米X 2毫米X 1毫米) 搭載,於8 0 °C 3 0分鐘、2 3 0 t 1小時硬化得硬化物 。使銅板垂直豎立放置該硬化物,將推拉計之末端按抵銅 片,銅片脫落時之強度爲剪切強度。 (8 )重工性 上述硬化物於1 8 0 t烤箱加熱1 0分鐘後,隨即用 鑷子拉拔銅片,觀察是否脫落。脫落時具重工性,不脫落 本紙浪尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -51 - 516979 Α7 Β7 五、發明説明(49 ) 時無重工性。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) (9 )體積固有電阻値 於FR-4基板上,以導電黏合劑保持膜厚50至 10 0微米塗布成寬1公分,長7公分,於8 0 t: 3 0分 鐘、2 3 Ot: 1小時硬化得導體。該導體之1公分的電阻 値(R )以數位多用電表測定,代入下式算出。 體積固有電阻値(歐姆一公分)=rx tx 1 〇_4 (其中R表電阻値(歐姆),t表膜厚(微米)。) (1 0 ) 5 0 0小時後之體積固有電阻値 將上述導體試樣置入設定成溫度8 5 t、濕度8 5 % 之恆溫恆濕槽,測定5 0 0小時後之體積固有電阻値。 (1 1 )電子部件鄰接電極間之絕緣性 將電子部件置入設定成溫度8 5 °C、濕度8 5 %之恆 溫恆濕槽,放置1 0 0 0小時後,軟性絕緣膜上配置之數 個電極之中,鄰接電極間之電阻値1〇8歐姆以上者之個數 ,依以下標準評估。 ◎ : 1 0 0個其電阻値1 〇8歐姆以上, △ : 5 0至9 9個其電阻値1 〇δ歐姆以上, X : 49個以下其電値1〇8歐姆以上。 (1 2 )電子部件環境試驗後電阻値變化率之好壞 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐〉 -52- 經濟部智慧財產苟員工消費合作钍印製 516979 A7 B7 五、發明説明(5〇 ) 環境試驗(85 °C 30分鐘、55 °C3〇分鐘之循環 進行1 , 0 0 0次)後電阻値變化率依以下標準評估。 ◎:變化率2 0 %以內, X :變化率超過20%。 實施例1 提供Cu粒子6 · 5公斤(純度99重量%以上)、 311粒子1.5公斤(純度9 9重量%以上)、Ag粒子 1 · 0公斤(純度99重量%以上)、Bi粒子0 · 5公 斤(純度99重量%以上)、In粒子0.5公斤(純度 9 9重量%以上)所成之混合物。將該混合物置入石墨坩 堝,以99體積%以上之氨爲石墨坩堝之環境氣體。用高 頻感應加熱裝置(日本富士電波工機(股)製,閘流體反 向器高頻感應加熱裝置)將石墨坩堝中之混合物加熱至 1,4 0 0 °C熔化混合物得熔融混合物。 將該熔融混合物由石墨坩堝末端導入氦氣環境下之噴 霧槽內,由設在石墨坩堝末端附近之噴嘴噴出氦氣(純度 99體積%以上,氧濃度0 · 1體積%,壓力2 . 5百萬 帕表壓)進行微粒化,藉此熔融混合物於冷卻速率約 2,6 0 0 °C /秒一面冷卻一面造粒,得合金前驅物粒子 。所得合金前驅物粒子係球狀。 該合金前驅物粒子以氣流式分級機(日本日淸工程( 股)製,TC 一 15N)分級爲1〇微米以下。分級後合 前驅物粒子之平均粒徑爲3·6微米,含氧毚胃 本張/Ltii用中關家鮮(CNS )八4驗(21GX297公釐) "^ -53- I 訂 I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 516979 A7 _B7 五、發明説明(51 ) 4_,500ppm〇 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 該合金前驅物粒子以取代鍍S η液(日本奧野製藥工 業(股)製,SUBSTER_SN-5 ),於Sn濃度5克/公升, 5 0°C/1 5分鐘進行鍍層。藉此得合金粒子。鍍層後僅 以水淸洗。水淸洗後之合金粒子以乙醇交換後以真空乾燥 機(日本TAB AYE SPEC (股)製,真空烤箱LHV— 112 )於6 0 t乾燥(乾燥時乾燥機內壓力爲- 7 0公分汞柱 )° 合金粒子之平均粒徑爲3·6微米。合金粒子係球狀 。合金粒子之含氧量爲4, 800ppm。又,合金粒子 之組成係Cu 55.7重量%, Sn 25.2重量% ,A g 10.1 重量 %,Bi 5.1 重量 %, In 3 . 9重量%,Pb 0 · 001重量%以下。由所測定 之各金屬組成,平均粒徑以球換算,考慮取代鍍層機制及 各元素之增減,從密度計算Sη鍍層之相當厚度,得 0.1微米。鍍層相當厚度之體積分率爲16%。 作合金粒子之DSC。結果示於圖1 (a)於146 嶝濟部皙慧时i笱員工消費合作fi印紫 °C、4 3 8 °C、4 9 9 QC、5 6 6 °C 有吸熱峰(熔點)存 在,於199 °C、261 °C有發熱峰存在。對應於199 °C發熱峰之合金相,推測係經取代鍍S η而出現之S η / C u系準安定合金相。對應於2 6 1°C發熱峰之合金相, 推測係經微粒化出現之B i / A g系準安定合金相。 於合金粒子試樣之初期最低熔點(a ) 1 4 6 °C加熱 時,確認粒子間其表面互相熔化接合。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -54- 516979 A7 B7 五、發明説明(52 ) DSC後合金粒子之含氧量爲4,70〇PPm,低 於DSC前之4, 800ppm。 置該合金粒子於氧化鋁基板上,以最高溫2 7 〇°C於 氮迴焊爐(日本光洋LINDBERG (股)製,網帶式連結爐 )加熱將合金粒子熔化,之後固化。 作熔化、固化後的合金粒子之DSC。結果示於圖1 (b)合金粒子於262 °C(上升最低熔點(a’ )、 438 °C、499 °C、 566 °C有吸熱峰,而無發熱峰。 亦即,熔化、固化前存在於1 4 6 °C之吸熱峰,1 9 9 t 及2 6 1 °C之發熱峰已消失。又,熔化、固化前後作比較 ,則合金粒子之最低熔點上升1 1 6 °C。 熔化、固化後合金粒子之含氧量爲4, 700ppm 實施例2 提供C u粒子5 · 0公斤(純度9 9重量%以上)、 311粒子2.9公斤(純度99重量%以上)、入2粒子 1·0公斤(純度99重量%以上)、Bi粒子0.5公 斤(純度99重量%以上)、In粒子0.5公斤(純度 99重量%以上)、Zn粒子0 · 1公斤(純度99重量 %以上)所成之混合物。置該混合物於石墨坩堝,其環境 氣體爲9 9體積%以上之氦。用高頻感應加熱裝置(日本 富士電波工機(股)製,閘流體反向器高頻感應加熱裝置 )將石墨坩堝中之混合物加熱至1 , 4 0 0 °C使混合物熔 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) 1!!----ρΐ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -55- 516979 A7 B7 五、發明説明(53 ) 化得熔融混合物。 該熔融金屬由堪渦末端導入氨氣環境下之噴霧槽內, 從設在坩堝末端附近之噴嘴噴出氨氣(純度9 9體積%, 以上,氧濃度0·1體積%,壓力2·5百萬帕表壓)進 行微粒化,藉此熔融混合物以約2 , 6 0 0。<: /秒之速率 冷卻一面造粒,得合金前驅物粒子。所得合金前驅物粒子 係球狀。 該合金前驅物粒子用氣流式分級機(日本日淸工程( 股)製,TC一15N)分級成10微米以下。分級後合 金前驅物粒子之平均粒徑爲3·6微米,含氧量 4,5 0 0 ρ P m 〇 該合金前驅物粒子以取代鍍S η液(日本奧野製藥工 業(股)製,SUBSTER-SN 5),於Sn濃度5克/公升, 50 °C/1 5分鐘進行鍍層。藉此得合金粒子。鍍層後僅 以水淸洗。水洗後之合金粒子以乙醇交換,以真空乾燥機 (曰本TAB AYE SPEC (股)製,真空烤箱LHV-1 12 )於6 乾燥(乾燥時乾燥機內壓力爲一 7 0公分汞柱 )° 合金粒子之平均粒徑爲3.6微米。合金粒子爲球形 ,含氧量4, 800ppm。又,合金粒子之組成係 C u 40. 8 重量%、Sn 39·2 重量%、 A g 10.0 重量%、Bi 5·1 重量%、
In 3.9重量%、 Zn 1.0重量%,而 P b 0 · 0 0 1重量%以下。由所測定之各金屬組成之 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -56- 516979 A7 _______B7__— 一 五、發明説明(54 ) 結果,平均粒徑以球換算,考慮取代鑛層之機制及各元素 之增減,從密度算出S η鍍層之相當厚度,得〇 · 1微米 。鍍層相當厚度之體積分率爲1 6重量%。 作合金粒子之DSC。結果示於圖2(a)於134 °C、 1 9 5 °C、 3 3 8 °C、3 9 8 t有吸熱峰(熔點)存 在,於1 8 1°C有發熱峰存在。對應於1 8 1°C發熱峰之 合金相,推測係經取代S η鍍層而出現之S n / C u系準 安定合金相。 於合金粒子試樣之初期最低熔點(a ) 1 3 4 °C加熱 時,確認粒子間粒子表面互相熔化接合。 DSC後合金粒子之含氧量爲4, 700ppm,低 於DSC前之4, 800ppm。 置該合金粒子於氧化鋁基板上,以最高溫2 3 0°C之 氮迴焊爐(日本光洋LINDBERG (股)製,網帶式連續爐 )加熱將合金粒子熔化,之後固化。 · 作熔化、固化後之合金粒子之D S C。結果示於圖2 (b )合金粒子於1 9 5 °C (上升最低熔點(a ’ ))、 3 3 7 °C、3 9 8 °C有吸熱峰,無發熱峰。即,熔化、固 化前之1 4 6 °C吸熱峰、1 8 1 °C之發熱峰已消失。而熔 化、固化前後作比較,合金粒子之最低熔點上升6 1 °C。 熔化、固化後合金粒子之含氧量爲4,7 0 0 p p m 實施例3 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(21〇><297公釐) -----f — (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 0. -57- 516979 A7 B7 五、發明説明(55 ) {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} .用實施例1之合金前驅物粒子(分級平均粒徑3.6 微米之合金前驅物粒子),以旋轉鍍層裝置(日本上村:C 業(股)製,FLOW THROUGH PLATER RP-1 )作電解鍍 Sn,得合金粒子。Sn鍍液係去除Pb成分之Sn/ P b共晶焊料鍍液。電鍍溫度2 5 t,電流密度0 · 1安 培/平方公寸,時間3分鐘。陽極材料用Sn,陰極材料 用丁 i合金。電鍍前處理僅只水洗。電鍍後僅以水淸洗。 水淸洗後之合金粒子以乙醇交換後,用真空乾燥機(日本 TABAYESPEC (股)製,真空烤箱LHV— 112)於 6 0 °C乾燥(乾燥時乾燥機內壓力爲一 7 0公分汞柱)。
所得合金粒子平均粒徑爲3 · 8微米。合金粒子爲球 狀,含氧量4, 800ppm。合金粒子之組成係CU 經濟部智慧时4^8工消費合作社印製 54. 8 重量%、Sn 28.5 重量%、A g 8.4 重量%、Bi 4·3重量%、 I η 4.0重量%,而 Ρ b 0 . 0 0 1重量%以下。由所測定之各金屬組成之 結果,平均粒徑以球換算,考慮電解電鍍機制,從密度算 出Sn鍍層相當厚度,得〇.1微米。鍍層相當厚度之體 積分率爲1 5 %。 所得合金粒子於還原氣體氫氣2體積%及氮氣9 8體 積%之混合氣體環境下,於5 0至1 0 0°C加熱1 5分鐘 。加熱後合金粒子之含氧量爲4, 400ppm。較之在 含微量還原氣體之惰性氣體環境下,粒子表面氧化物層減 少。又,加熱後合金粒子之組成係Cu 54 . 8重量% 、Sn 28·5重量%、Ag 8.4重量%、 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) -58- 516979 A7 B7 ______ 五、發明説明(56 ) B i 4·3重量%、In 4. 0重量%,而 P b 0.001重量%以下。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 作合金粒子之D S C。結果係示於圖3 ( a )。於 146 °C. 438 °C. 499 °C. 566 °C 有吸熱峰(熔 點)存在,於199 °C、26 It有發熱峰存在。對應於 1 9 9°C之發熱峰的合金相,推測係因電解鍍S η而出現 之S n/C u系準安定合金相。對應於2 6 1°C發熱峰之 合金相,推測係因微粒化而出現之B i / A g系準安定合 金相。 於合金粒子之試樣的初期最低熔點(a ) 1 4 6 °C加 熱時,可確認粒子間粒子表面互相熔化接合。 DSC後合金粒子之含氧量爲4, 70〇PPm,低 於DSC前之4, 800ppm。 置該合金粒子於氧化銘基板上,以最高溫2 7 0 °C於 氮迴焊爐(日本光洋LINDBERG (股)製,網帶式連結爐 )加熱將合金粒子熔化,之後固化。 經濟部皙慧財4笱8工消費合作社印奴 作熔化、固化後之合金粒子之D S C。結果係示於圖 3 (b)合金粒子於262 °C (上升最低熔點(a’ )) 、438 °C、499 °C、566 °C有吸熱峰,無吸熱峰。 即,熔化、固化前1 4 6 °C之吸熱峰,1 9 9 °C及2 6 1 t之發熱峰已消失。又,熔化、固化前後之比較,合金粒 子之最低熔點上升1 1 6 °C。 熔化、固化後合金粒子之含氧量爲4, 40Oppm 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -59- 516979 經濟部智慧財4苟員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明(57 ) 實施例4 實施例1之合金粒子(平均粒徑3 · 6微米)9 00 重量份,苯氧基樹脂(美國P APHEN (股)製PKHC )之二 甲基甲醯胺(DMF) 3 0重量%溶液16 · 7重量份, 及雙酚A型環氧樹脂(日本旭化成環氧(股)製, AER2664 ) 9 5重量份以三輥機混練約1小時成膏狀。加 入3 6重量份之微囊型環氧硬化劑(日本旭化成環氧(股 )製,NOVACURE HX3613 ),以金屬匙混練5分鐘得導電 黏合劑。該導電黏合劑中,合金粒子係用作導電塡料。 該導電黏合劑之剪切強度爲215牛頓,體積固有電 阻値爲2 · 1 X 1 0 - 5歐姆·公分,5 0 0小時後之體積 固有電阻値爲2 · 2χ 1 0_5歐姆•公分。又,導電黏合 劑可重工。 由上述結果可知,該導電黏合劑兼具導電性及強度, 又具重工性,而且導電性長期穩定。 實施例5
實施例2之合金粒子(平均粒徑3 · 6微米)9 0 0 重量份,苯氧基樹脂(美國Ρ ΑΡΗΕΝ (股)製PKHC )之 DMF 30重量%溶液16·7重量份,及雙酚Α型環 氧樹脂(日本旭化成環氧(股)製,AER2664 ) 9 5重量 份以三輥機混練約1小時成膏狀。加入3 6重量份之微囊 型環氧硬化劑(日本旭化成環氧(股)製,NOVACURE 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 衣1T (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -60- 516979 A7 B7 _ 五、發明説明(58 ) HX3613),以金屬匙混練5分鐘,得導電黏合劑。該導電 黏合劑中,合金粒子係用作導電塡料。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 該導電黏合劑之剪切強度爲203牛頓,體積固有電 阻値爲5 · 2χ 10_5歐姆·公分,500小時後之體積 固有電阻値爲5 · 6χ 1 0_5歐姆•公分。並且,導電黏 合劑可重工。 由上述結果可知,該導電黏合劑兼具導電性及強度, 且具重工性,更具長期穩定之導電性。 實施例6 用實施例1及2之合金粒子(平均粒徑3 · 6微米) ,以表1之組成製作合計7種摻雜液。由各摻雜液如下得 合計7種各向異性導電膜。於刮刀塗布機設置寬2 9 0毫 米之白色Ρ Ε Τ膜基膜,塗布範圍寬2 0 0毫米、長 500毫米,以〇 · 5米/10秒(相當於3米/分鐘) 之速率塗布摻雜液,得各向異性導電膜。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 各向異性導電膜以乾燥機(日本TABAYESPEC (股) 製,熱風乾燥機LC — 122)於65 °C 10分鐘乾燥。 乾燥後以透明Ρ Ε T膜爲覆蓋膜加以貼合。 所製作之各向異性導電膜1至7,各依以下方法得電 子部件1至7。將各向異性導電膜切成各種必要大小,剝 除透明覆蓋膜,對位於基板上1 〇 〇個電極並排之處所, 於溫度8 0 °c、時間3秒、壓力0 · 5百萬帕用壓合頭暫 時壓合。之後,剝除白色基膜,更將軟性絕緣膜之連結電 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) -61 - 516979 A7 B7 五、發明説明(59 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 極對位於基板電極,於溫度2 0 0 °C、時間1 0秒用壓力 3百萬帕之壓合頭正式壓合。使電極間距(電極間距離) 爲40至200微米(參照表2)。如此得電子部件1至 7。所得電子部件1至7中,連結電極與對向電極間之距 離爲2至7微米。 所得電子部件1至7之形態示於表2。連結電極與對 抗基板電極間之電阻値,軟性絕緣膜絕緣性之好壞,環境 試驗後的電阻値變化率之好壞,示於表3。 實施例7 實施例1之合金粒子(平均粒徑3 · 6微米)8 6重 量份,T A S助熔劑(日本SOLDER COAT (股)製,焊膏 用助熔劑)1 4重量份混練製成焊膏。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 該焊膏,於體積固有電阻値測定用之圖樣化F R - 4 基板,於氮迴焊爐(日本光洋LINDBERG (股)製,網帶 式連接爐)以最高溫度2 3 0 °C硬化作評估(如同上述實 施例4及5之評估),得體積固有電阻値爲3χ 1 0_5歐 姆·公分。 於1 0毫米X 3 0毫米X 1毫米厚之銅板,塗布所製作 之焊膏成1 0毫米X 7毫米寬,塗布後之焊膏上貼合1 〇 毫米X 3 0毫米X 1毫米厚之銅板,以最高溫2 7 0°C於氮 迴焊爐硬化。用該銅板,於空氣中從2 5 °C至3 2 5 °C以 3t:/分鐘之升溫速率加熱(1 〇 〇分鐘),於32 5 °C 保持3 0分鐘,此條件下使銅板荷重1 〇 〇克,進行連結 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -62- 516979 A7 B7 五、發明説明(6〇) 部之落下試驗。 結果,銅板相疊之連結部終無脫落發生。 實施例8 實施例7之焊膏用網印機(日本MICRO TEC (股)製 ,高精密網印機,附照相機),網印於以銅箔印刷成電容 器用電極圖樣之F R - 4基板上。以鑷子載置5個 1 6 0 8號大小之電容器,於氮迴焊爐(日本光洋 LINDBERG (股)製,網帶式連接爐)以最高溫2 7 0 °C硬 化。硬化後之電容器試以鑷子拉拔,但不脫落。 比較例1 提供S η粒子9 · 2 3公斤(純度9 9重量%以上) 、Cu粒子0.05公斤(純度99重量%以上)、Bi 粒子0 · 3公斤(純度99重量%以上)、Ag粒子 0 . 32公斤(純度99重量%以上)及In粒子 0 . 1 0公斤(純度9 9重量%以上)之混合物。置該混 合物於石墨坩堝,以99體積%以上之氦爲其環境氣體。 用高頻感應加熱裝置(日本富士電波工機(股)製,閘流 體反向器高頻感應加熱裝置)將石墨坩堝中之混合物加熱 至1 , 1 0 0 t ,使混合物熔化得熔融混合物。 其次,將該熔融混合物由石墨坩堝之末端導入氦氣環 境下之噴霧槽內後,從設於石墨坩堝末端附近之噴嘴噴出 氨氣(純度99體積%以上,氧濃度0·1體積%,壓力 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 -63- 516979 Α7 Β7 五、發明説明(61 ) 2·5百萬帕表壓)進行微粒化。藉此熔融混合物以約 2 , 6 0 0 °C/秒之冷卻速率冷卻一面造粒,得合金前驅 物粒子。所得合金前驅物粒子係球狀。 該合金前驅物用氣流分級機(日淸工程(股)製, TC一15N)分級成1〇微米以下。分級後合金前驅物 粒子之平均粒徑爲3·7微米。分級後合金前驅物粒子之 含氧量爲4, 500ppm。 作該合金前驅物粒子之D S C。結果僅於2 0 8 °C有 1吸熱峰。 該合金前驅物粒子以取代S η鏟液(日本奧野製藥工 業(股)製,SUBSTER SN-5)於5 (KC/3 0分鐘進行鍍 層,藉此得合金粒子。鍍層後僅以水淸洗。水淸洗後之合 金粒子以乙醇交換後,以真空乾燥機(日本TAB AYE SPEC (股)製,真空烤箱L Η V - 1 1 2 )於6 0 °C乾燥(乾 燥時乾燥機內壓力爲- 7 0公分汞柱)。 合金粒子之平均粒徑爲3·7微米。又,因合金粒子 之Sη鍍層當量厚度爲〇·1微米,故Sη鍍層當量厚度 之體積分率爲16%。合金粒子之含氧量爲4, 800 ppm。又,合金粒子之組成係Cu 0 · 0 1重量%以 下、Sn 93·1 重量%、A g 3·2 重量%、Β i 3·0重量%、 In 0.7重量%而?6 0.001 重量%以下。 作該合金粒子之D S C。結果僅於2 0 8 °C有1吸熱 峰。取代S η鍍層無法形成表面相。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) *1Τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -64- 516979 A7 B7___ 五、發明説明(62 ) DSC係合金粒子之含氧量爲4, 700ppm。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 置該合金粒子於氧化鋁基板上,於最高溫度2 3 0 °C 以氮迴焊爐(日本光洋LINDBERG (股)製,網帶式連接 爐)加熱將合金粒子熔化,之後固化。 作熔化、固化後之合金粒子之DSC。結果僅於 2 0 8 °C有1吸熱峰。與熔化、固化前比較,熔點無變化 。熔化、固化後之合金粒子因完全熔化成爲一體目視可見 〇 熔化、固化後之合金粒子其含氧量爲4, 700 p p m 〇 比較例2 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 提供Sn粒子8 · 9公斤(純度9 9重量%以上)、 Zn粒子〇 · 8公斤(純度99重量%以上)、B i粒子 0 · 3公斤(純度9 9重量%以上)之混合物。置該混合 物於石墨坩堝,以9 9體積%以上之氦爲石墨坩堝之環境 氣體。用高頻感應加熱裝置(日本富士電波工機(股)製 ,閘流體反向器高頻感應加熱裝置)將石墨坩堝中之混合 物加熱至7 0 0 °C,熔化混合物得熔融混合物。 其次,該熔融混合物由石墨坩堝末端導入氦氣環境下 之噴霧槽內後,從設在石墨坩堝末端附近之噴嘴噴出氦氣 (純度9 9體積%以上,氧濃度0 · 1體積%,壓力 2 · 5百萬帕表壓)進行微粒化,藉此,熔融混合物以 2,6 0 0°C/秒之冷卻速率冷卻一面造粒,得合金前驅 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格{ 210X297公釐) " " -65- 516979 A7 -——_ B7 五、發明説明(63 ) 物粒子。所得合金前驅物粒子係球狀。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 該合金前驅物粒子用氣流式分級機(日本日淸工程( 股)製,TC-15N)分級爲1〇微米以下。分級後合 金前驅物粒子之平均粒徑爲3·7微米。又,分級後合金 前驅物粒子含氧量爲4, 50〇ppm。 作該合金前驅物粒子之D S C。結果僅於1 9 3°C有 1吸熱峰。 該合金前驅物粒子以取代S η鍍液(日本奧野製藥工 業(股)製,SUBSTER SN-5 ),於Sn濃度5克/公升, 5 0°C / 1 5分鐘進行鍍層。但將合金前驅物粒子置入鍍 液中時,推測鍍液分解而起泡,無法鍍層。試作取代S η 鍍後合金前驅物粒子之含氧量爲4, 800ppm。又, 試作取代S η鑛後合金則驅物粒子之組成係s η 88·8重量%、Bi 3·1重量%、Zn 8.1重 量%而?匕 0.001重量%以下。 對無法鍍層之合金前驅物粒子作D S C。結果,僅於 1 9 3 °C有1吸熱峰。D S C測定後之合金前驅物粒子之 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 含氧量爲4, 700ppm。 該合金前驅物粒子幾無鍍層當量厚度之體積分率。 置該合金前驅物粒子於氧化鋁基板上,於最高溫 2 3 0 t以氮迴焊爐(日本光洋LINDBERG (股)製,網 帶式連接爐)加熱將合金前驅物粒子熔化,之後固化。 對熔化、固化後之合金前驅物粒子作D S C。結果僅 於1 9 3 °C有1吸熱峰。與熔化、固化前比較,熔點無變 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -66- 516979 A7 B7_ 五、發明説明(64 ) 化。熔化、固化後之合金粒子因完全熔化而成一體目視可 知。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 熔化、固化後合金前驅物粒子之含氧量爲4,7 0 0 p p m 〇 比較例3 市售水微粒化銅粉(日本之日本微粒加工(股)製, SF-Cu)(銅1〇〇%)以氣流式分級機分級,平均 粒徑一致。分級後含氧量爲1, 800ppm。該銅粉 9 0 0重量份及苯氧基樹脂I美國P APHEN (股)製PKHC )之DMF 30重量%溶液333·3重量份以三輥機 混練約1小時成膏狀。以金屬匙混練5分鐘得導電黏合劑 〇 該導電黏合劑之剪切強度2 3牛頓,體積固有電阻値 2 · 2χ 1 (^3歐姆•公分。強度、導電性均不足,而 5 0 0小時後體積固有電阻値之變化率高達5 9%。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 比較例4 市售水微粒化銅粒(日本之日本微粒加工(股)製, S F - C u )(銅100%)以氣流式分級機分級,平均 粒徑一致。分級後之水微粒化銅粉之含氧量爲1,8 00 ppm。用該銅粒,以表4之組成製作合計7種摻雜液。 以各摻雜液如下述得合計7種各向異性導電膜。設置寬 2 9 0毫米之白色P ET膜於刮刀塗布機作爲基膜,塗布 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -67- 516979 A 7 B7 五、發明説明(65 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 範圍爲寬200毫米、長500毫米,以0·5米/10 秒(相當於3米/分鐘)之速度塗布摻雜液,得各向異性 導電膜。 各向異性導電膜以乾燥機(日本TABAYESPEC (股) 製,熱風乾燥機LC 一 122)於6 5 °C乾燥10分鐘。 乾燥後以透明P E T膜爲覆蓋膜貼合。 再以所製作之各向異性導電膜8至14各依以下方法 得電子部件8至1 4。各向異性導電膜切成各種必要大小 ,剝除透明覆蓋膜,對位於連結基板上1 0 0個電極並列 之處,於溫度8 0 °C、時間3秒,用壓力0 . 5百萬帕壓 合頭暫時壓合。之後,剝除白色基膜,更將軟性絕緣膜之 連結電極對位於基板電極,於溫度2 0 0 °C、時間1 0秒 、壓力3百萬帕用壓合頭正式壓合。以電極間距(電極間 距離)40至200微米爲之(參照表4)。如此得電子 部件8至1 4。所得電子部件8至1 4中,連結電極與對 向電極間之距離爲2至7微米。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 所得電子部件8至1 4之形態示於表5。又,連結電 極與對抗基板電極間之電阻値,軟性絕緣膜之絕緣性好壞 ,環境試驗後電阻値變化率之好壞示於表6。 比較例5 用市售S n / P b共晶焊膏(日本NIPPON HANDA ( 股)製,CREAM HANDA: Grade RX263-110H0(E)),如同 實施例7進行評估。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -68- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 516979 A7 ______B7____ 五、發明说明(66 ) 該焊膏以體積固有電阻値測定用圖樣化之F R - 4基 板,於氮迴焊爐(日本光洋LINDBERG (股)製,網帶式 連接爐)以最高溫度2 3 0 °C硬化作評估,於評估基板之 銅箔部(RF-4基板絕緣部)Sn/Pb粒子完全熔化 (FR - 4基板絕緣部無連結之狀態),銅箔間之導通評 估無法進行。 又,於1 0毫米X 3 0毫米X 1毫米厚之銅板,以1 0 毫米X 7毫米寬度塗布焊膏,貼合並於最高溫度2 7 0 °C 以氮迴焊爐硬化。用該基板,於空氣中2 5 t起以3 °C / 分鐘之升溫速率加熱,當達到1 8 9°C時,從銅板之重疊 連結部剝落。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X29*7公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
-69- 516979 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明(67 ) 表1 導電塡料 有機粘結劑 添加劑 膜 讎 重量份 麵 重量份 翻 重量份 No 實施例1 1 環氧樹脂(雙酚A型)" 12 咪唑硬化劑8) 0.3 1 實施例1 1 環氧樹脂(雙酚F型)2) 50 脂族胺硬化劑9) 0.2 2 矽烷偶合劑10) 0.01 實施例1 1 酚醛樹脂(甲酚型)3) 170 抗氧化劑u) 0.04 3 鈦偶合劑12) 0.003 實施例2 1 環氧樹脂(環氧丙烯酸酯)4) 3 酸酐13) 0.05 4 鋁偶合劑14) 0.03 實施例2 1 聚酰亞胺樹脂(加成型f 1 矽烷偶合劑〗。) 0.05 5 抗氧化劑 0.1 丙酮17) 0.05 己烷18) 0.02 丁基卡必醇19) 0.04 實施例2 1 聚酯樹脂(聚酞酸乙二醇酯)6) 0.2 矽烷偶合劑10) 0.0001 6 可塑劑】》 0.003 乙基卡必醇2Q) 0.05 實施例2 1 環氧樹脂(脂肪酸改質f 1 芳族二胺16) 0.003 7 鈦偶合劑12) 0.05 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格< 210X297公釐) -70- 516979 A7 ___B7 五、發明説明(68 ) 註: 1) 環氧樹脂(雙酚A型):日本旭化成環氧(股)製AER2600; (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 2) 環氧樹脂(雙酚F型):日本旭電化工業(股)製EP-4900; 3) 酚醛樹脂(可溶性):曰本大曰本油墨化學工業(股)製SUPER BEKASIT E 1001; 4) 環氧樹脂(環氧丙烯酸酯):日本日本油脂(股)CP-50; 5) 聚酰亞胺樹脂(加成型):日本日本聚酰亞胺(股)製KELIMIDE 601; 6) 聚酯樹脂(聚酞酸乙二醇酯):日本日本優尼智加(股)製UE-3230; 7) 環氧樹脂(脂肪酸改質):曰本ACR(股)製R-1307; 8) 咪唑硬化劑··日本旭化成環氧(股)製NOVACURE HX-3941HP; 9) 脂肪酸胺硬化劑:日本ACR(股)製H-3615; 10) 矽烷偶合劑:日本信越SILICONE(股)製KBM-403; 11) 抗氧化劑:日本和光純藥(股)製焦掊酚(試藥); 12) 酞偶合劑:日本味之素(股)製KR-TTS; 13) 酸酐:日本ACR(股)製H-3326; 14) 鋁偶合劑:日本味之素(股)製AL-H; 15) 可塑劑:日本和光純藥(股)製鄰苯二甲酸二辛酯(試藥); 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 16) 芳族二胺:日本日本化藥(股)製KAYAHARD A-A; 17) 丙酮:日本和光純藥(股)製 18) 己烷:日本和光純藥(股)製 19) 丁基卡必醇:日本和光純藥(股)製 20) 乙基卡必醇:日本和光純藥(股)製 本紙張尺度適用中國國家標準(_爾(靡赠) 516979 五、發明説明(69 )
表2 電子 各向異性 軟性絕緣膜 基板 電極間距 部件 導電膜 材料 連結電極 材質 基板電極 微米 1 1 聚酰亞胺 Cu 玻璃 ITO 200 2 2 聚酰亞胺 A1 玻璃 ΓΓΟ 40 3 3 聚酞酸乙二醇酯 Cu 紙酚醛樹脂 Cu 200 4 4 聚苯硫酸 Au 玻纖環氧樹脂 銅鑛Sn 50 5 5 聚酰亞胺 Cu 鍍 Sn 聚苯醚 A1 100 6 6 聚醚酮 Ni 鍍 Au 聚酰亞胺 銅鍍Sn/Pb 60 7 7 氧化鋁 Ag-Pd 氮化氧化鋁 Ag-Pd 120 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -72- 516979 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明(7〇 )
表3 評價 No 電子 部件 電阻値 歐姆 絕緣性 好壞 環境試驗後之變化率好壞 用途 1 1 1 ◎ 2% ◎ 液晶面板 2 2 2 ◎ 1.5% ◎ 液晶面板 3 3 0.05 ◎ 1% ◎ 印刷電路板 4 4 0.1 ◎ 3.5% ◎ 印刷電路板 5 5 0.02 ◎ 2% ◎ 軟性印刷電路板 6 6 0.03 ◎ 2.2% ◎ 軟性印刷電路板 7 7 0.08 ◎ 1% ◎ 混成1C (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(21 OX297公釐) -73- 516979
A B 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明(71 ) 表4 導電塡料 有機粘結劑 添加劑 膜 _ 重量份 讎 重量份 讎 重量份 No Cu粉 1 環氧樹脂(雙酚A型) 12 咪唑硬化劑 0.3 8 Οι粉 1 環氧樹脂(雙酚F型) 50 脂臓胺硬化劑 0.2 9 矽烷偶合劑 0.01 Cu粉 1 酚醛樹脂(可溶性) 170 抗氧化劑 0.04 10 鈦偶合劑 0.003 Cu粉 1 環氧樹脂(環氧丙烯酸酯) 3 酸酐 0.05 11 鋁偶合劑 0.03 Cu粉 1 聚酰亞胺樹脂(加成型) 1 矽烷偶合劑 0.05 12 抗氧化劑 0.1 丙酮 0.05 己烷 0.02 丁基卡必醇 0.04 Cu粉 1 聚酯樹脂(聚酞酸乙二醇酯) 0.2 矽烷偶合劑 0.0001 13 可塑劑 0.003 乙基卡必醇 0.05 Cu粉 1 環氧樹脂(脂肪酸改質) 4 芳族二胺 0.003 14 鈦偶合劑 0.05 (註)有機粘結劑、添加劑之製造公司名、商品名請參照表1之註 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -74- 516979
7 7 A B 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明(72 ) 表5 電子 各向異性 軟性絕緣膜 基板 電極間距 部件 導電膜 材料 連結電極 材質 基板電極 微米 8 8 聚酰亞胺 Cu 玻璃 ΓΓΟ 200 9 9 聚酰亞胺 A1 玻璃 ΓΓΟ 40 10 10 聚酞酸乙二醇酯 Cu 紙酚醛樹脂 Cu 200 11 11 聚苯硫醚 Au 玻纖環氧樹脂 Cu 鍍 Sn 50 12 12 聚酰亞胺 Cu 鍍 Sn 聚苯醚 A1 100 13 13 聚醚酮 Ni 鍍 Au 聚酰亞胺 Cu 鍍 Sn/Pb 60 14 14 氧化鋁 Ag-Pd 氮化氧化鋁 Ag-Pd 120 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -75- 516979
A B 五、發明説明(73 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
表6 評價 No 電子 部件 電阻値 _ 絕緣性 好壞 環境試驗後之變化率好壞 用途 8 8 80 ◎ 400% X 液晶面板 9 9 2 X 10% ◎ 液晶面板 10 10 0.05 △ 55% X 印刷電路板 11 11 0.5 Δ 70% X 印刷電路板 12 12 0.3 ◎ 200% X 軟性印刷電路板 13 13 0.5 ◎ 150% X 軟性印刷電路板 14 14 0.4 Δ 90% X 混成1C (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210><297公釐) -76- 516979 A7 B7 五、發明説明(74 ) 產業上之利用可能性 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明之合金粒子不含毒性強之鉛,係安全性高之導 電塡料,可良好用於導電黏合劑、各向異性導電膜及焊膏 等之製造。並且,於例如半導體元件或電子部件等與電子 電路板以加熱處理作電連結(構裝)之際,本發明之合金 粒子當作導電塡料用於導電黏合劑或焊膏時,不僅在低於 以往之溫度作加熱處理亦可牢固連結半導體元件或電子部 件等至電子電路板,並因加熱處理最低熔點上升,所得構 裝品再次加熱處理時亦無連結部之熔化,故能防止半導體 元件或電子部件等之位置滑移(即,該導電黏合劑或該焊 膏之耐熱可靠性優)。再者,上述導電黏合劑或焊膏,暴 露於高溫下亦可保半導體元件或電子部件等與電子電路板 間之間隙。又,含本發明之合金粒子的各向異性導電膜, 用在製造於數個電極間配置各向異性膜所成之電子部件時 ,以加熱處理使各向異性導電膜連結於該電極之際,不僅 在低於以往之溫度作加熱處理即可牢固連結,並且於細間 距配置電極亦可得高電流密度及導電性之故,以所得電子 部件用於例如液晶面板之製造時,液晶面板之彩色化、高 密度化即成可能。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -77-

Claims (1)

  1. 516979 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍1 1 · 一種合金粒子,其實質上不含鉛,其特徵爲:各 合金粒子呈示以微差掃瞄熱量測定(D S C )觀察到吸熱 峰之溫度所定義之數個熔點,該數個熔點包括初期最低熔 點(a )及最高熔點, 各合金粒子至少於表面部份呈示該初期最低熔點(a ), 各合金粒子在該初期最低熔點(a )或以上之溫度加 熱,藉此各合金粒子呈示該初期最低熔點(a )而至少使 表面部份熔化,之後將各合金粒子冷卻至室溫,藉此使各 粒子之熔融部份固化,則經加熱及固化之各合金粒子呈示 高於初期最低熔點(a )之上升最低熔點(a ’ )。 2·如申請專利範圍第1項之合金粒子,其中該上升 最低熔點(a ’ )高於該初期最低熔點(a ) 2 °C以上。 3·如申請專利範圍第1或2項之合金粒子,其中該' 初期最低熔點(a )在4 0至2 5 0它之範圍。 4.如申請專利範圍第1或2項之合金粒子,其中各 合金粒子含(i )呈示4 0至2 5 0 °C範圍之初期最低熔 點(a )之最低熔點合金相,及(U )熔點超過2 5 0 °C 之高熔點合金相,該最低熔點合金相(i )係在距粒子表 面0·2r (r表合金粒子之半徑)之距離以內。 5·如申請專利範圍第4項之合金粒子,其中各合金 粒子另有(i’ )該加熱前,呈示40至250 t:範圍內 且高於該初期最低熔點(a )之初期熔點(b )的低熔點 合金相,該低熔點合金相(i ’ )在距粒子表面0 · 2 r 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 ^1. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -78- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 516979 Β8 C8 D8_ 穴、申請專利乾圍2 (Γ表合金粒子之半徑)之距離以內。 6 ·如申請專利範圍第1或2項之合金粒子,其中作 微差掃瞄熱量測定之際,呈示至少1發熱峰。 7·如申請專利範圍第1或2項之合金粒子,其中各 合金粒子含作爲第1種金屬之Cu及S η,作爲第2種金 屬之選自Ag、Bi、 I η及Zn所成群之至少2種,作 爲第3種金屬之選自Sb、 Al、 Ga、 Au、 Si、 Ge、Co、W、Ta、Ti、Ni、Pt、Mg、Mn 、1^[〇、(:1*及?所成群之至少1種。 8·如申請專利範圍第7項之合金粒子,其中各合金 粒子中 該第1種金屬C U之含量爲1 0至9 0重量%, 該第1種金屬S η之含量爲5至8 0重量%, 各合金粒子含該第2種金屬Ag時,Ag含量爲 0 · 5至20重量%, 各合金粒子含該第2種金屬Bi時,Bi含量爲 〇 _ 5至1 5重量% , 各合金粒子含該第2種金屬In時,In含量爲 〇 · 5至1 5重量%, 各合金粒子含該第2種金屬Ζ η時,Ζ η含量爲1至 5重量% , 第3種金屬之合計含量爲0·01至3重量%。 9·一種如申請專利範圍第1或2項之合金粒子之製 造方法,其特徵爲: 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
    -79- 516979 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍3 (1) 提供可形成合金,由數個不同金屬或合金所成 之原料混合物, (2) 將該原料混合物於惰性氣體環境下加熱熔化得 熔融原料混合物, (3) 將該熔融原料混合物驟冷一面造粒得合金前驅 物粒子, (4 )該合金前驅物粒子表面以至少1種低熔點金屬 ,用選自鍍層法、濺鍍法、蒸鎪法、噴塗法及浸入法所成 群之方法作表面處理。 1〇·如申請專利範圍第9項之製造方法,其中該原 料混合物含作爲第1種金屬之C u及S η,含作爲第2種 金屬之選自Ag、 Bi、 In及Ζη所成群之至少2種, 含作爲第3種金屬之選自Sb、 Al、 Ga、 Au、 Si 、Ge、Co、W、Ta、Ti、Ni、Pt、Mg、 Μη、Mo、Cr及P所成群之至少1種,用於該表面處 理之金屬係選自Sn、 In及Bi所成群。 1 i •如申請專利範圍第9項之製造方法,其中更將 該合金粒子於含至少1種選自氫氣、一氧化碳氣體、甲院 氣體及硫化氫氣體所成群之還原性氣體之惰性氣體環境下 加熱,而相對於該還原性氣體與惰性氣體之總體積,該還 原性氣體係占0 · 0 〇 1至4 9體積%之濃度。 12.—種導電黏合劑,其特徵爲:含 (1)導電塡料,如申請專利範圍第1或2項之呈示 初期最低熔點(a )之合金粒子, 本紙張尺度適用中國國家標率(CNS ) A4規格(210 X 297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂--- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 •80- 516979 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8夂、申請專利範圍4 (2 )包含熱塑性樹脂及熱固性樹脂之有機黏結劑, 及 (3 )有機黏結劑之硬化劑 該合金粒子之初期最低熔點(a )在該有機黏結劑硬化溫 度土 50 °C之範圍內。 1 3 ·如申請專利範圍第1 2項之導電黏合劑,其中 該導電塡料合金粒子量,占合金粒子及該有機黏結劑合計 重量之70至95重量%,該熱塑性樹脂量占該熱塑性樹 脂及該熱固性樹脂合計重量之3至9 7重量%,該導電塡 料合金粒子平均粒徑爲0.1至20微米,且合金粒子之 氧含量在10,OOOppm以下。 1 4 .如申請專利範圍第1 2項之導電黏合劑,其中 該熱塑性樹脂含有具氫鍵性之官能性,該熱固性樹脂係選 自環氧樹脂、酚醛樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚氨酯樹脂、三 聚氰胺樹脂及尿素樹脂所成群之至少1種。 1 5 .如申請專利範圍第1 2項之導電黏合劑,其中 該熱固性樹脂對該熱塑性樹脂具相溶性。 1 6 .如申請專利範圍第1 5項之導電黏合劑,其中 該熱塑性樹脂爲苯氧基樹脂,該熱固性樹脂爲環氧樹脂。 17.—種各向異性導電膜,其特徵爲:含 (1 )導電性塡料,如申請專利範圍第1或2項之呈 示初期最低熔點(a )之合金粒子1重量份,及 (2 )有機黏結劑0 · 0 5至3 0 0重量份 該合金粒子之初期最低熔點(a )在該有機黏結劑硬化溫 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨瓣 訂! _· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210 X 297公釐) -81 - 516979 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍5 度± 5 0°C之範圍內。 18·如申請專利範圍第17項之各向異性導電膜, 其中該導電塡料合金粒子之平均粒徑爲0·1至20微米 ,且合金粒子之氧含量在10, OOOppm以下。 19·如申請專利範圍第17項之各向異性導電膜, 其中該有機黏結劑含至少1種選自熱固性樹脂、熱塑性樹 脂、光固性樹脂、電子束硬化性樹脂及光熱固性樹脂所成 群之樹脂。 20·—種電子部件,其特徵爲:包含 (1 )數個電極(A)配置於表面所成之基板, (2 )數個電極(B)配置於表面所成之撓性絕緣膜 ,及 (3 )如申請專利範圍第1 7項之各向異性導電膜, 其於該電極(A)及該電極(B)之間,兩側表面係配置· 成可與該電極(A)及該電極(B)各相面對, 電極(A)及電極(B)各爲陰極及陽極,或陽極及 陰極, 配置於該電極(A)及該電極(B)之間的各向異性 導電膜呈示各向異性導電性。 2 1 .如申請專利範圍第2 0項之電子部件,其中該 撓性絕緣膜上之各電極(B )係各自分別選自C u電極、 A1電極、Au電極、Ag電極、Pt電極、Pd電極、 Ag — Pd 電極、Sn — Pb 電極、Sn — Pb — Bi 電 極、Au — Pt電極、Ni電極、Ni鍍Au電極、Cu 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210 X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
    -82- 516979 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍6 一Ag合金電極、Ag-Pt電極、Cu鍍Sn/Pb焊 料電極及A 1鍍S n/P b焊料電極所成群。 2 2 ·如申請專利範圍第2 0或2 1項之電子部件, 其中該基板係選自印刷電路板、混成IC基板及液晶面板 所成之群。 23.—種焊膏,其特徵爲:含 (1 )導電塡料,如申請專利範圍第1或2項之呈示 初期最低溶點(a )之合金粒子,及 (2 )助熔劑 該合金粒子之初期最低熔點(a )在該助熔劑揮發溫度 ± 5 0 °C之範圍內。 24 · —種電子部件構裝基板,其特徵爲:使用如申 請專利範圍第2 3項之焊膏,將電子部件構裝於基板上而 得0 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
    «丨 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -83 -
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