JP2009283453A

JP2009283453A - 導電性ペーストおよびこれを用いた実装構造体

Info

Publication number: JP2009283453A
Application number: JP2009101095A
Authority: JP
Inventors: Naomichi Ohashi; 直倫大橋; Takayuki Higuchi; 貴之樋口; Arata Kishi; 新岸; Atsushi Yamaguchi; 敦史山口; Hideki Miyagawa; 秀規宮川
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-04-23
Filing date: 2009-04-17
Publication date: 2009-12-03
Anticipated expiration: 2029-04-17
Also published as: CN101567228A; CN101567228B; US20090269598A1; US8182923B2; JP5373464B2

Abstract

【課題】半田付けを行う際に、半田ボールの発生を抑制し、低抵抗の電気的接合を確保する。
【解決手段】フィラー成分およびフラックス成分を含み、フィラー成分は、それぞれ融点の異なる第１導電性フィラーおよび第２導電性フィラーを含み、第１導電性フィラーの融点は、第２導電性フィラーの融点よりも２０℃以上高く、フラックス成分は、それぞれ融点の異なる第１フラックスおよび第２フラックスを含み、第１フラックスの融点は、第２フラックスの融点よりも高く、第１フラックスの融点は、第２導電性フィラーの融点よりも１５℃〜４５℃高く、第２フラックスの融点は、第２導電性フィラーの融点以下である、室温での保存性に優れた導電性ペーストを提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、それぞれ融点の異なる複数の導電性フィラーおよびそれぞれ融点の異なる複数のフラックスを含む導電性ペーストおよびこれを用いた実装構造体に関する。

電気機器もしくは電子機器の回路形成技術の分野では、電子部品を基板に実装する際に、様々な導電性ペーストが用いられている。導電性ペーストは、導電性フィラーおよび樹脂成分を含む組成物であり、樹脂成分には一般的に絶縁性樹脂が用いられている。樹脂成分は導電性を示さないが、樹脂成分を硬化収縮させることにより、導電性フィラー同士が接触もしくは接近し、組成物全体としては導電性を示すようになる。

導電性ペースト中の導電性フィラーの含有量を増やし、導電性フィラー同士の接触面積もしくは接触確率を上昇させることで、導電性ペーストの抵抗を低減することができる。しかし、導電性フィラーの接触状態の改善だけでは、抵抗の低減に限界がある。また、電子部品と基板との接合を導電性ペーストで行い、熱サイクル信頼性試験を行うと、試験後の接合部の抵抗値は初期と比べて上昇する。

そこで、高融点の導電性フィラーと低融点の導電性フィラーとを併用することが提案されている。低融点の導電性フィラーは、その融点以上で、高融点の導電性フィラーに付着し、鎖状連結構造体を形成する。その結果、接合部の機械的強度が高められ、電気的接続の信頼性もある程度高められる（特許文献１）。

また、導電性ペーストを硬化させる加熱時に、導電性フィラーの表面を溶融させ、導電性フィラーの表面同士を溶着させることが提案されている。導電性フィラーの表面同士を溶着させることにより、接合部の電気的接続の信頼性がある程度高められる（特許文献２）。

一方、熱硬化性樹脂と導電性フィラーとを含み、導電性フィラーが融点２３０℃以下の低融点金属粒子からなる導電性ペーストを、回路基板のビアホール用充填剤として用いることが提案されている。低融点金属粒子は半田と同様の電気的接合を担い、熱硬化性樹脂は接合部を補強する（特許文献３）。

特開平１０−２７９９０３号公報特開２００５−８９５５９号公報特開２００５−７１８２５号公報

導電性ペーストを用いて電子部品を基板に接合する場合、半田付けの際に半田ボールが発生することがある。発明者らが行った様々な実験結果によると、導電性ペーストが２種以上の金属粒子を含む場合、半田ボールの発生量が多くなる傾向があり、この傾向はフラックスの影響を受ける。特に、熱硬化性樹脂を含み、導電性フィラーとして金属粒子を含む導電性ペーストは、一般的な半田ペーストとは異なり、熱硬化性樹脂の熱ダレが起こりやすい。よって、半田ボールが基板と部品電極との間から流出しやすい。また、低融点のフラックス成分を含む導電性ペーストは、保存性が低く、室温での粘度変化が大きいため、取り扱いが煩雑である。そこで、半田付けを行う際に、半田ボールが発生しにくく、保存性が良好であり、かつ、優れた電気的接続を確保できる導電性ペーストに対する要望が高まっている。

本発明は、導電性ペーストを用いて半田付けを行う際に、半田ボールの発生を抑制することを１つの目的とする。本発明は、また、導電性ペーストの室温での保存性を向上させることを目的とする。

上記課題に鑑み、本発明は、フィラー成分およびフラックス成分を含む導電性ペーストであって、フィラー成分は、それぞれ融点の異なる第１導電性フィラーおよび第２導電性フィラーを含み、第１導電性フィラーの融点は、第２導電性フィラーの融点よりも２０℃以上高く、フラックス成分は、それぞれ融点の異なる第１フラックスおよび第２フラックスを含み、第１フラックスの融点は、第２フラックスの融点よりも高く、第２フラックスの融点は、第２導電性フィラーの融点以下である導電性ペーストに関する。ここで、第１フラックスの融点は、第２導電性フィラーの融点よりも１５℃〜４５℃高い。

第１フラックスの融点は、第１導電性フィラーの融点以下であることが好ましい。
第１導電性フィラーの融点が、１２０〜１４０℃である場合、第２導電性フィラーの融点は、１２０℃以下であることが好ましい。
第１導電性フィラーの融点が、１９０〜２３０℃である場合、第２導電性フィラーの融点は、１００〜１４０℃であることが好ましい。

本発明の好ましい態様において、第１フラックスおよび第２フラックスの合計に占める第２フラックスの割合は、５０質量％以下であり、かつ、第１導電性フィラーおよび第２導電性フィラーの合計に占める第２導電性フィラーの質量％の１．５倍以上である。

本発明の好ましい態様において、第１導電性フィラーおよび第２導電性フィラーの合計に占める第１導電性フィラーの割合は、７５〜９０質量％であり、８０〜９０質量％が好ましく、８５〜９０質量％が特に好ましい。

本発明の好ましい態様において、導電性ペーストに含まれる第１導電性フィラーおよび第２導電性フィラーの合計量は、７５〜９０質量％である。

第１導電性フィラーおよび第２導電性フィラーの少なくとも一方は、ＳｎおよびＢｉを含むことが好ましく、第１導電性フィラーおよび第２導電性フィラーの両方が、ＳｎおよびＢｉを含むことが更に好ましい。

第１導電性フィラーが、ＳｎおよびＢｉを含む場合、第１導電性フィラーにおけるＢｉの含有量は０．５〜６０ｍｏｌ％であることが好ましい。
第２導電性フィラーが、ＳｎおよびＢｉを含む場合、第２導電性フィラーにおけるＢｉの含有量は５５〜７０ｍｏｌ％であることが好ましい。

本発明の好ましい態様において、導電性ペーストは、更に、熱硬化性樹脂成分と、硬化剤成分とを含む。

本発明は、また、基板と、基板に実装された電子部品と、基板に電子部品を接合する上記の導電性ペーストとを含む実装構造体に関する。

本発明の導電性ペーストを用いることにより、リフロー炉などで半田付けを行う際に、半田ボールの発生を従来よりも低減することができ、加えて優れた電気的接合を確保することができる。本発明の導電性ペーストは、室温での保存性にも優れている。

本発明の導電性ペーストを含む実装構造体の一例を示す概略断面図である。

本発明の導電性ペーストは、フィラー成分およびフラックス成分を含み、フィラー成分は、それぞれ融点の異なる第１導電性フィラーおよび第２導電性フィラーを含み、フラックス成分は、それぞれ融点の異なる第１フラックスおよび第２フラックスを含む。ここで、第１導電性フィラーの融点は、第２導電性フィラーの融点よりも２０℃以上高く、第２フラックスの融点は、第２導電性フィラーの融点以下である。第１フラックスの融点は、第２フラックスの融点よりも高く、第２導電性フィラーの融点よりも１５℃〜４５℃高いものとしている。

半田付けの際、第２導電性フィラーの融点以下では、第２フラックスによる第２導電性フィラーの還元が進行する。ある程度還元された第２導電性フィラーは、その融点に達すると、素早く溶融し、電子部品や基板に設けられた電極に濡れ広がる。その際、溶融した第２導電性フィラーは、より高い融点を有する第１導電性フィラーの粒子表面にも濡れ広がる。これにより、第１導電性フィラーの一部が第２導電性フィラーに溶け込み、電気的接合の信頼性が高められる。次に、第１フラックスがその融点に達すると、第１フラックスにより、第１導電性フィラーと第２導電性フィラーとの溶融および複合化が促進される。その結果、フィラー成分全体の電極に対する濡れ広がりが促進され、半田ボールの流出が抑制される。

第２フラックスの融点が、第２導電性フィラーの融点よりも高くなると、第２導電性フィラーがその融点に達するまでに、第２導電性フィラーの還元がほとんど進行しない。よって、第２導電性フィラーは、素早く溶融して電極や第１導電性フィラーの粒子表面に濡れ広がることができない。

第１導電性フィラーの融点は、第２導電性フィラーの融点よりも２０℃以上高くする必要がある。第１導電性フィラーと第２導電性フィラーの融点の差が２０℃未満では、それぞれ融点の異なる複数の導電性フィラーを用いる意味が薄れ、電気的接合の信頼性を高める効果が十分に得られず、接合部にボイドが発生する場合がある。

第１フラックスの融点は、第２フィラーの融点よりも１５℃〜４５℃高いことが好ましく、３０℃〜４４℃高いことが更に好ましい。第１フラックスの融点が第２導電性フィラーの融点＋１５℃以内では、第２導電性フィラーの融点付近で、ほとんどのフラックス成分が消費されてしまう場合がある。よって、第１導電性フィラーを還元するためのフラックス成分を十分に確保することができず、半田ボールの発生を低減する効果が小さくなる。一方、第１フラックスの融点が第２導電性フィラーの融点＋４５℃より高い場合、溶融した第２導電性フィラーと第１導電性フィラーとの複合化が十分に進行しない場合がある。

第１フラックスおよび第２フラックスの合計に占める第２フラックスの割合は、５０質量％以下であることが好ましい。第２フラックスの割合が、５０質量％を超えると、第１フラックスの量が相対的に少なくなる。よって、第１導電性フィラーの溶融の際に、第１導電性フィラーを還元する第１フラックスを十分に確保できず、半田ボールの発生量を低減する効果が小さくなる場合がある。

また、第１フラックスおよび第２フラックスの合計に占める第２フラックスの割合は、第１導電性フィラーおよび第２導電性フィラーの合計に占める第２導電性フィラーの質量％の１．５倍以上であることが好ましい。すなわち、第１フラックスおよび第２フラックスの合計に占める第２フラックスの割合がＸ質量％であり、第１導電性フィラーおよび第２導電性フィラーの合計に占める第２導電性フィラーの割合がＹ質量％であるとき、１．５Ｙ≦Ｘが満たされることが好ましい。

１．５Ｙ≦Ｘが満たされることにより、第２導電性フィラーがその融点以上で溶融し、隣接する第１導電性フィラーの表面に濡れ広がる際に、フィラー間で金属原子の拡散が起こる。よって、第２導電性フィラーと第１導電性フィラーとの複合化が促進される。一方、Ｘ＜１．５Ｙになると、第１導電性フィラーの還元が十分に進まない場合があり、半田ボールの発生量を低減する効果が小さくなる。

導電性ペーストに含まれる第１導電性フィラーおよび第２導電性フィラーの合計量は、７５〜９０質量％が好適である。導電性ペーストに含まれる第１導電性フィラーおよび第２導電性フィラーの合計量が７５質量％より少なくなると、導電性フィラー同士の接触確率が小さくなり、半田ボールの発生量が著しく増加する場合がある。なお、導電性ペーストに含まれる第１導電性フィラーおよび第２導電性フィラーの合計量が９０質量％以下になると、特に半田ボールが発生しやすくなる。よって、本発明は、導電性ペーストに含まれる第１導電性フィラーおよび第２導電性フィラーの合計量が９０質量％以下の場合に特に有効である。

第１導電性フィラーおよび第２導電性フィラーの合計に占める第１導電性フィラーの割合は、７５〜９０質量％であることが好ましい。第１導電性フィラーの割合が９０質量％より多いと、第２導電性フィラーがその融点で溶融した際、隣接する第１導電性フィラーに濡れ広がる第２導電性フィラーの量が少なくなる。よって、半田ボールの発生量を低減する効果が小さくなる。一方、第１導電性フィラーの割合が７５質量％より少ないと、第２導電性フィラーがその融点で溶融した際、隣接する第１導電性フィラーと複合化する第２導電性フィラーの量が多くなる。よって、第２導電性フィラーの融点近くで、多くのフィラー成分が溶融してしまい、複数種の導電性フィラーを用いることによる効果が小さくなる。第１導電性フィラーおよび第２導電性フィラーの合計に占める第１導電性フィラーの割合は、８０〜９０質量％であることが更に好ましく、８５〜９０質量％であることが特に好ましい。

本発明の導電性ペーストは、それぞれ融点の異なる複数のフラックスを含む。このような導電性ペーストは、単独のフラックスを含む導電性ペーストに比べて、室温における保存性が向上する。フラックスは、室温でも、導電性フィラーとある程度反応する。ただし、融点の高いフラックスは、導電性フィラーとの反応性も低くなる。よって、複数のフラックスを含む導電性ペーストの場合、室温で導電性フィラーと反応するフラックスの割合が減少するため、ライフが長くなる。

第１導電性フィラーおよび第２導電性フィラーの少なくとも一方は、Ｓｎを含む合金粒子であることが好ましい。合金粒子は、Ｓｎの他に、Ｂｉ、Ｉｎ、ＡｇおよびＣｕよりなる群から選ばれる少なくとも１種を含むことが好ましく、半田材料が特に好ましい。半田材料としては、具体的には、Ｓｎ−Ｂｉ系合金、Ｓｎ−Ｉｎ系合金、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｉｎ系合金、Ｓｎ−Ａｇ系合金、Ｓｎ−Ｃｕ系合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ系合金、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｂｉ系合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ系合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ系合金、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｉｎ系合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ系合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ−Ｉｎ系合金などを挙げることができる。なかでも、フィラー同士の濡れ性に優れた導電性ペーストを得る観点から、ＳｎとＢｉを含む半田材料が特に好ましい。第１導電性フィラーがＳｎとＢｉを含む場合、Ｂｉの含有量は０．５〜６０ｍｏｌ％であることが好ましい。また、第２導電性フィラーがＳｎとＢｉを含む場合、Ｂｉの含有量は５５〜７０ｍｏｌ％であることが好ましい。

合金粒子は、球状粒子であることが好ましい。球状粒子は、所定組成の合金を調製した後、その合金をアトマイズ法、転動造粒法等で粒状化することにより得られる。球状粒子の平均粒径（体積基準の粒度分布におけるメディアン径）は、一般に２０〜４０μｍである。

上記のような合金粒子から、第１導電性フィラーおよび第２導電性フィラーとして、融点の異なる２種以上の合金粒子を選択する。
第１導電性フィラーとしては、導電性ペーストを加熱硬化させる温度以下の融点を持つ合金粒子が選択される。第１導電性フィラーは、導電性ペーストを加熱硬化させる温度よりも約１０℃〜２０℃低い融点を持つ合金粒子がよい。

第２導電性フィラーとしては、第１導電性フィラーよりも融点の低い合金粒子が選択される。導電性ペーストの加熱時の昇温速度に揺らぎがある場合でも、第１導電性フィラーと第２導電性フィラーの溶融開始のタイミングに差ができるように、第１導電性フィラーと第２導電性フィラーの融点は、互いに２０℃以上の差を有することが必要である。

例えば、第１導電性フィラーの融点が１２０〜１４０℃である場合、第２導電性フィラーの融点は１２０℃以下であることが好ましく、７０〜１２０℃であることが特に好ましい。また、第１導電性フィラーの融点が１９０〜２３０℃である場合、第２導電性フィラーの融点は１００〜１４０℃であることが好ましい。

第１フラックスおよび第２フラックスとしては、導電性ペーストを加熱硬化させる温度域で、被着体である電極や合金粒子表面の酸化膜を除去する還元力を有する有機酸、アミンのハロゲン塩、アミン有機酸塩などが用いられる。例えばＪＩＳＺ３２８３に記載されているようなロジンまたは変性ロジンを主剤とし、所望により活性化成分としてアミンのハロゲン塩、有機酸、アミン有機酸塩などを含むフラックスを用いることができる。

有機酸としては、例えば飽和脂肪族モノカルボン酸であるラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸；不飽和脂肪族モノカルボン酸であるクロトン酸；飽和脂肪族ジカルボン酸であるシュウ酸、Ｌ（-）-リンゴ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸；不飽和脂肪族ジカルボン酸であるマレイン酸、フマル酸；芳香族系カルボン酸であるフタルアルデヒド酸、フェニル酪酸、フェノキシ酢酸、フェニルプロピオン酸；エーテル系ジカルボン酸であるジグリコール酸、その他の有機酸であるアビエチン酸、アスコルビン酸などが挙げられる。

アミンのハロゲン塩としては、アミン塩酸塩であるエチルアミン塩酸塩、ジエチルアミン塩酸塩、ジメチルアミン塩酸塩、シクロヘキシルアミン塩酸塩、トリエタノールアミン塩酸塩、グルタミン酸塩酸塩；アミン臭化水素酸塩であるジエチルアミン臭化水素酸塩、シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩などが挙げられる。

上記の材料から、第１フラックスおよび第２フラックスとして、融点の異なる２種以上の材料を選択する。
第１フラックスとしては、第２導電性フィラーの融点よりも１５℃〜４５℃高い融点を有するものを選択することが重要である。
第２フラックスとしては、第２導電性フィラーの融点以下の融点を有するものを選択することが重要である。

本発明の導電性ペーストは、更に、熱硬化性樹脂成分と、硬化剤成分とを含むことができる。
熱硬化性樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、オキセタン樹脂などを含むことができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうちでは、特にエポキシ樹脂が好適である。

エポキシ樹脂としては、ビスフェノール型エポキシ樹脂、多官能エポキシ樹脂、可撓性エポキシ樹脂、臭素化エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、高分子型エポキシ樹脂などを用いることができる。具体的には、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂などが好適に用いられる。これらを変性させたエポキシ樹脂も用いられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

上記のような熱硬化性樹脂と組み合わせて用いる硬化剤としては、チオール系化合物、変性アミン系化合物、多官能フェノール系化合物、イミダゾール系化合物、酸無水物系化合物などを用いることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。硬化剤は、導電性ペーストの使用環境や用途に応じて、好適なものが選択される。

本発明の導電性ペーストは、更に、粘度調整のため、もしくはチクソ性を付与するための添加剤を含むことができる。添加剤としては、様々な無機系あるいは有機系の材料を用いることができる。無機系材料としては、例えばシリカ、アルミナなどが用いられる。有機系材料としては、例えば低分子量のアミド化合物、ポリエステル系樹脂、ヒマシ油の有機誘導体などが用いられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

本発明の好ましい一態様において、導電性ペーストに含まれる材料の配合は、熱硬化性樹脂成分１００重量部あたり、第１導電性フィラーと第２導電性フィラーの合計量が４００〜７００重量部、硬化剤成分が１〜１００重量部、第１フラックスおよび第２フラックスの合計量が１〜２０重量部、粘度調整／チクソ性付与添加剤が１〜２０重量部である。ただし、本発明はこの配合に限定されない。

本発明において、実装構造体は、基板と、基板に実装された電子部品と、基板に電子部品を接合する導電性ペーストとを含む。図１に、実装構造体の一例を示す。実装構造体１は、基板２および電子部品３を具備し、基板２および電子部品３は、それぞれ電極２ａおよび電極３ａを有する。導電性ペースト４は、これら電極間の電気的接合を担う。電子部品としては、例えば、ＣＣＤ素子、フォログラム素子、チップ部品等が挙げられるが、特に限定はない。このような実装構造体は、例えばＤＶＤ、携帯電話、ポータブルＡＶ機器、デジタルカメラ等の機器に内蔵されている。

以下の実施例および比較例では、表１に示す配合で材料を混合して、導電性ペーストを調製し、半田付け時の半田ボールの発生量と保存性を評価した。
以下に材料の詳細を示す。
（１）第１導電性フィラー：各表に記載の合金粒子Ａ
（２）第２導電性フィラー：各表に記載の合金粒子Ｂ
ただし、
ＳｎＢｉ：Ｓｎ₄₂Ｂｉ₅₈
ＳｎＡｇＣｕ：Ｓｎ_96.5Ａｇ₃Ｃｕ_0.5
ＳｎＩｎ：Ｓｎ₄₈Ｉｎ₅₂
ＳｎＣｕ：Ｓｎ_99.25Ｃｕ_0.75
ＳｎＢｉＩｎ：Ｓｎ₂₀Ｂｉ₆₅Ｉｎ₁₅
（３）第１フラックス：各表に記載のフラックスＡ
（４）第２フラックス：各表に記載のフラックスＢ
（５）熱硬化性樹脂：ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、商品名「エピコート８０６」、ジャパンエポキシレジン株式会社製
（６）硬化剤：イミダゾール系硬化剤、商品名「キュアゾール２Ｐ４ＭＺ」、四国化成工業株式会社製
（７）添加剤：ヒマシ油系添加剤、商品名「ＴＨＩＸＣＩＮＲ」、エレメンティス・ジャパン社製

導電性ペーストの評価は、以下の要領で行った。
（半田ボール発生量）
セラミック基板上に、φ３ｍｍの開口部を有する厚さ０．２ｍｍのメタルマスクを用いて、導電性ペーストを印刷した。印刷された導電性ペーストを、基板とともに、１６０℃の加熱オーブン内に導入し、１０分間加熱し、導電性ペーストを硬化させた。その後、導電性ペーストの硬化物を、基板とともに、常温まで冷却した。その後、硬化物を顕微鏡で観察し、半田ボール発生量を評価した。
半田ボール発生量は、比較例２の結果を「中（medium）」とし、これを基準に相対的に比較した。

（保存性）
セラミック基板上に導電性ペーストを印刷後、大気中、２５℃で１時間放置した。その後、印刷された導電性ペーストを、基板とともに、１６０℃の加熱オーブン内に導入し、１０分間加熱し、導電性ペーストを硬化させ、サンプルＸを得た。一方、セラミック基板上に導電性ペーストを印刷後、直ちに、１６０℃の加熱オーブン内に導入し、１０分間加熱し、導電性ペーストを硬化させ、サンプルＹを得た。
サンプルＸとサンプルＹの半田ボールの発生量を比較した。発生量の差が小さい場合ほど、導電性ペーストの保存性は良好である。保存性（ライフ）は、比較例２の結果を「△（medium）」とし、これを基準に相対的に比較した。○：long、×：short

《実施例１〜２および比較例１〜６》
第１フラックスの融点と第２フラックスの融点の差が評価結果に与える影響について調べた。表２Ａに示す重量割合で合金粒子Ａおよび合金粒子Ｂをそれぞれ用い、同じく表２Ａに示す重量割合でフラックスＡおよびフラックスＢをそれぞれ用いた。評価結果を表２Ｂに示す。

実施例１〜２および比較例１〜６の全てにおいて、融点１３８℃の合金粒子Ａおよび融点１００℃の合金粒子Ｂを用いた。よって、実施例１〜２および比較例１〜６は、第１導電性フィラーの融点が第２導電性フィラーの融点よりも２０℃以上高いという条件（条件１）を満たす。

実施例１〜２および比較例６では、フラックスＢの融点（９８℃）は、合金粒子Ｂの融点（１００℃）よりも低くなっている。よって、実施例１〜２および比較例６は、第２フラックスの融点が第２導電性フィラーの融点以下であるという条件（条件２）を満たす。一方、比較例１では、フラックスＢの融点（１０５℃）は、合金粒子Ｂの融点（１００℃）よりも高くなっており、条件２を満たさない。

実施例１〜２では、フラックスＡの融点は、合金粒子Ｂの融点（１００℃）よりも３５℃もしくは４２℃高くなっている。よって、第１フラックスの融点が第２導電性フィラーの融点よりも１５℃〜４５℃高いという条件（条件３）を満たす。一方、比較例６では、フラックスＡの融点（１０５℃）は、合金粒子Ｂの融点（１００℃）よりも５℃だけ高くなっており、条件３を満たさない。

実施例１〜２および比較例６では、フラックスＡおよびフラックスＢを１：１の重量比で併用した。よって、実施例１〜２および比較例６は、第１フラックスおよび第２フラックスの合計に占める第２フラックスの割合が５０質量％以下であるという条件（条件４）を満たす。また、この値は、合金粒子Ａおよび合金粒子Ｂの合計に占める合金粒子Ｂの質量％の約４倍に相当する。よって、実施例１〜２および比較例６は、第１フラックスおよび第２フラックスの合計に占める第２フラックスの割合が第１導電性フィラーおよび第２導電性フィラーの合計に占める第２導電性フィラーの質量％の１．５倍以上であるという条件（条件５）も満たす。

なお、実施例１〜２および比較例１〜６の全てにおいて、合金粒子Ａおよび合金粒子Ｂの合計に占める合金粒子Ｂの割合は、１２．６質量％である。よって、実施例１〜２および比較例１〜６は、第１導電性フィラーおよび第２導電性フィラーの合計に占める第１導電性フィラーの割合が７５〜９０質量％であるという条件（条件６）を満たす。

条件１〜６の全てを満たす実施例１、２の導電性ペーストは、半田ボールの発生量が少なく、保存性も優れていた。これは、フラックスＡおよびＢが、それぞれ合金粒子ＡおよびＢの還元に有効に作用したためと考えられる。なお、導電性ペーストが１種のみのフラックスを含む場合、フラックスは第１および第２導電性フィラーの一方だけに作用し、他方の導電性フィラーは未還元状態となるか、もしくは再酸化されるものと考えられる。よって、半田ボールの発生量は多くなると考えられる。
また、条件２を満たさない導電性ペースト（比較例１）は、合金粒子Ｂがその融点に達するまでに、合金粒子Ｂの還元がほとんど進行しないため、半田ボールの発生量を低減しにくくなると考えられる。

保存性は、融点の異なる複数のフラックスを含む導電性ペーストでは、比較的良好であった。融点の異なる複数のフラックスを含む導電性ペーストでは、室温で反応するフラックスの量が低減されるため、保存性が向上すると考えられる。一方、１種のフラックスだけしか含まない導電性ペーストはライフが短くなった。

《実施例３〜５および比較例７〜１７》
第１導電性フィラーの融点と第２導電性フィラーの融点との差が評価結果に与える影響を調べた。表３Ａに示す重量割合で合金粒子Ａおよび合金粒子Ｂをそれぞれ用い、同じく表３Ａに示す重量割合でフラックスＡおよびフラックスＢをそれぞれ用いた。評価結果を表３Ｂに示す。

比較例７〜１７と実施例３〜５との対比より、第１導電性フィラーの融点と第２導電性フィラーの融点が２０℃、８１℃または８９℃離れている場合でも、条件１〜６を満たす場合には、半田ボールの発生量が低減し、保存性も良好となることが判明した。
また、比較例１３より、第２フラックスの融点は第２導電性フィラーの融点以下である必要があることが確認できた。
更に、比較例１２、１５より、第１フラックスの融点は第２導電性フィラーの融点
＋１５℃〜＋４５℃の範囲内とすることが有効であることも確認できた。

《実施例６〜９》
第１フラックスおよび第２フラックスの合計に対する第２フラックスの割合が評価結果に与える影響を調べた。表４Ａに示す重量割合で合金粒子Ａおよび合金粒子Ｂをそれぞれ用い、同じく表４Ａに示す重量割合でフラックスＡおよびフラックスＢをそれぞれ用いた。評価結果を表４Ｂに示す。

実施例１、６、７と実施例８、９との対比より、フラックスＡおよびフラックスＢの合計に占めるフラックスＢの割合（Ｘ質量％）と、合金粒子Ａおよび合金粒子Ｂの合計に占める合金粒子Ｂの割合（Ｙ質量％）とが、１．５Ｙ≦Ｘを満たす場合に良好な結果が得られることがわかる。また、フラックスＡおよびフラックスＢの合計に占めるフラックスＢの割合（Ｘ質量％）が５０質量％以下である場合に、良好な結果が得られることがわかる。また、実施例１および６より、２０質量％≦Ｘ≦５０質量％および２Ｙ≦Ｘを満たすことが最も好ましいことがわかる。

フラックスＢの割合が上記の範囲より少ないと、合金粒子Ｂの溶融時に、溶融した合金粒子Ｂに合金粒子Ａが溶け込む際に、フラックスＢの量が不足する場合があり、半田ボールが多くなると考えられる。一方、フラックスＢの割合が上記の範囲より多いと、合金粒子Ａの融点時に合金粒子Ａを還元するフラックスＡの量が不足する場合があり、半田ボールが多くなると考えられる。

本発明の導電性ペーストは、広範な用途に適用できるが、特に電気機器もしくは電子機器が備える実装構造体を構成する際に有用である。例えば、ＣＣＤ素子、フォログラム素子、チップ部品等の電子部品を基板に接合して実装構造体を構成する際に、本発明の導電性ペーストが用いられる。このような実装構造体を内蔵した電気機器もしくは電子機器としては、例えばＤＶＤ、携帯電話、ポータブルＡＶ機器、デジタルカメラ等が挙げられる。

１実装構造体
２基板
３電子部品
４導電性ペースト

Claims

フィラー成分およびフラックス成分を含む導電性ペーストであって、
前記フィラー成分は、それぞれ融点の異なる第１導電性フィラーおよび第２導電性フィラーを含み、
前記第１導電性フィラーの融点は、前記第２導電性フィラーの融点よりも２０℃以上高く、
前記フラックス成分は、それぞれ融点の異なる第１フラックスおよび第２フラックスを含み、
前記第１フラックスの融点は、前記第２フラックスの融点よりも高く、
前記第１フラックスの融点は、前記第２導電性フィラーの融点よりも１５℃〜４５℃高く、
前記第２フラックスの融点は、前記第２導電性フィラーの融点以下である、導電性ペースト。
前記第１フラックスの融点は、前記第１導電性フィラーの融点以下である、請求項１記載の導電性ペースト。
前記第１導電性フィラーの融点が、１２０〜１４０℃であり、
前記第２導電性フィラーの融点が、１２０℃以下である、請求項１または２記載の導電性ペースト。
前記第１導電性フィラーの融点が、１９０〜２３０℃であり、
前記第２導電性フィラーの融点が、１００〜１４０℃である、請求項１または２記載の導電性ペースト。
前記第１フラックスおよび前記第２フラックスの合計に占める前記第２フラックスの割合が、５０質量％以下であり、かつ、前記第１導電性フィラーおよび第２導電性フィラーの合計に占める前記第２導電性フィラーの質量％の１．５倍以上である、請求項１〜４のいずれかに記載の導電性ペースト。
前記第１導電性フィラーおよび前記第２導電性フィラーの合計に占める前記第１導電性フィラーの割合が、７５〜９０質量％である、請求項１〜５のいずれかに記載の導電性ペースト。
前記第１導電性フィラーおよび前記第２導電性フィラーの合計に占める前記第１導電性フィラーの割合が、８０〜９０質量％である、請求項６記載の導電性ペースト。
前記第１導電性フィラーおよび前記第２導電性フィラーの合計に占める前記第１導電性フィラーの割合が、８５〜９０質量％である、請求項７記載の導電性ペースト。
前記第１導電性フィラーが、ＳｎおよびＢｉを含む、請求項１〜８のいずれかに記載の導電性ペースト。
前記第１導電性フィラーにおけるＢｉの含有量が０．５〜６０ｍｏｌ％である、請求項９記載の導電性ペースト。
前記第２導電性フィラーが、ＳｎおよびＢｉを含む、請求項１〜１０のいずれかに記載の導電性ペースト。
前記第２導電性フィラーにおけるＢｉの含有量が５５〜７０ｍｏｌ％である、請求項１１記載の導電性ペースト。
前記第１導電性フィラーおよび前記第２導電性フィラーの両方が、ＳｎおよびＢｉを含む、請求項１〜１２のいずれかに記載の導電性ペースト。
更に、熱硬化性樹脂成分と、硬化剤成分とを含む、請求項１〜１３のいずれかに記載の導電性ペースト。
基板と、前記基板に実装された電子部品と、前記基板に前記電子部品を接合する請求項１〜１４のいずれかに記載の導電性ペーストとを含む、実装構造体。