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JP4134878B2 - 導体組成物および導体組成物を用いた実装基板ならびに実装構造 - Google Patents

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JP4134878B2
JP4134878B2 JP2003362291A JP2003362291A JP4134878B2 JP 4134878 B2 JP4134878 B2 JP 4134878B2 JP 2003362291 A JP2003362291 A JP 2003362291A JP 2003362291 A JP2003362291 A JP 2003362291A JP 4134878 B2 JP4134878 B2 JP 4134878B2
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真志 都外川
今井　　博和
亮 新帯
祐司 大谷
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Description

本発明は、導電性を有する導体粒子を含んでなる導体組成物、および、そのような導体組成物を用いて配線部が形成されている実装基板、ならびに、そのような導体組成物を用いて部品実装が行われている実装構造に関する。
一般に、この種の導体組成物は、導電性を有する導体粒子と溶剤とを含んでなるものである。具体的には、例えば、粒子サイズとして０．１μｍ〜１０μｍ程度のミクロンレベル、サブミクロンレベルの粒子径を有するＡｇ（銀）フィラーを、溶剤およびエポキシ樹脂等のバインダー樹脂に分散させた導電性接着剤が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、この種の導体組成物としては、平均粒径が１〜１００ｎｍである金属微粒子（フィラー）が、その表面を、当該金属微粒子に含まれる金属元素と配位可能な有機化合物で被覆されて、液体中に安定に分散したペースト組成物が提案されている（特許文献２参照）。
そして、このような導電性接着剤は、実装基板の一面上に設けられた電極上に表面実装部品を搭載する際に、表面実装部品と実装基板の電極との間に介在させられて両者の電気的な接合を行い、実装構造を構成するために用いられる。
また、この種の導体組成物は、プリント基板やセラミック基板等の実装基板における表面配線、内層配線およびビア導体を形成するために用いられている。
特開２０００−３１９６２２号公報 特開２００２−２９９８３３号公報
上述した一般的な導体組成物、例えば、上記Ａｇフィラーを含む導電性接着剤では、電極等の基材上に塗布された後、温度を加えて溶剤を蒸発させ、バインダー樹脂を硬化させることにより、基材上に配設され接合が完了する。
ここにおいて、この導電性接着剤に対する硬化処理は、通常では、溶剤を除去したり、バインダー樹脂を硬化させるのに必要な程度の低い温度（例えば、１５０℃程度）にて行われる。
このように低温処理を行った場合、処理された導電性接着剤における導通機構は、Ａｇフィラー（導体粒子）同士の接触によるものである。それによって、導電性接着剤における電気抵抗は、これらＡｇフィラー間の接触抵抗が支配的となる。
そのため、その導電性接着剤における導電率は、Ａｇ本来のもの、すなわちＡｇのバルク並みの導電率よりも、２桁程度低いものになる。さらには、導電性接着剤と基材との間の導通機構においても、基材とＡｇフィラーとの接触による導通となるため、接続の信頼性に劣るという問題があった。
このような問題に対しては、導電性接着剤（導体組成物）を処理する際に、導体粒子であるＡｇフィラーが溶融する程度の高温にて処理を行えばよいと考えられる。それによって、導電性接着剤の内部および導電性接着剤と基材との間における導通機構は、互いに融着されたＡｇフィラー同士によるものとなり、導電性接着剤においてＡｇバルク並みの導電率が得られると考えられる。
しかし、このような融着状態を実現するためには、導電性接着剤の処理温度を、例えばＡｇの融点近くの高温（８００℃程度）とする必要があり、基材となる電子部品や基板等の耐熱性などを考えると、実用的ではない。
これに対して、従来より、上記特許文献２に記載されているように、ナノメーターオーダーのフィラー（導体粒子）のみからなる導体組成物が提案されている。このものは、実質的に、粒子サイズが従来のミクロンオーダーのものより小さいナノメーターオーダーの粒子径を有するフィラーのみを、溶剤やバインダー樹脂中に分散させたものとなっている。
それによれば、フィラーのサイズをナノメーターオーダーの小さいものにしたことにより、フィラー自身の溶融温度が低温化され、上記した導体組成物において行われている低温処理と同程度の温度（例えば１５０℃程度）にて処理しても、フィラー同士の融着の実現が期待される。
しかしながら、このナノメーターオーダーのフィラーのみからなる導体組成物では、そもそもフィラー（導体粒子）が小さいため取り扱い性（ハンドリング性）が悪く、従来のミクロンオーダーのフィラーに比べてコストも高い。
また、フィラーがナノメーターオーダーと従来よりも大幅に小さいがゆえに、フィラーの溶剤やバインダー樹脂への分散性が悪い。その結果、導体組成物内においてフィラーが偏在したり、フィラー同士の融着が均一に行われなかったりする等のことにより、十分な導電率を得ることは、実際には困難であった。
そこで、本発明は上記問題に鑑み、低温処理にてＡｇのバルク並みの導電率を容易に確保することのできる導体組成物およびそのような導体組成物を用いた実装基板、ならびにそのような導体組成物を用いた実装構造を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、導電性を有する導体粒子（３０ａ）と溶剤とを含んでなる導体組成物において、導体粒子（３０ａ）は、結晶サイズが１０ｎｍ以下である低結晶化Ａｇフィラー（３１）からなるものであることを特徴としている。
ここで、低結晶化Ａｇフィラー（３１）の結晶サイズとは、１つのフィラー（粒子）の中における結晶粒のサイズであり、この結晶サイズが１０ｎｍ以下であるとは、Ｘ線回折にて測定した結果によるものである。
従来では、通常、この種の導体組成物に用いられるＡｇフィラーの結晶サイズは数十ｎｍ以上であり、本発明のＡｇフィラー（３１）は、それよりも小さい結晶サイズを有するもの、すなわち従来よりも低結晶化されたものである。
本発明者の検討によれば、詳細なメカニズムは不明であるが、結晶サイズが１０ｎｍ以下である低結晶化Ａｇフィラー（３１）からなる導体粒子（３０ａ）とすることにより、導体粒子（３０ａ）の粒子サイズがミクロンオーダーであっても、上記した従来のナノメーターオーダーのフィラーのみからなる導体組成物と同レベルの低温処理にて、Ａｇが融着もしくは焼結して高い導電率を得ることができる。
つまり、本発明によれば、低温処理にてＡｇのバルク並みの高い導電率を容易に確保することのできる導体組成物を提供することができる。
また、請求項１に記載の発明では、導体粒子（３０ａ）は、低結晶化Ａｇフィラー（３１）をコア粒子として、このコア粒子の表面にナノメーターオーダーのＡｇ微粒子（３３）が付着したものであることを特徴としている。
このように、低結晶化Ａｇフィラー（３１）の周囲にナノメーターオーダーのＡｇ微粒子（３３）を設けることにより、ナノメーターオーダーとしたことによってＡｇ微粒子（３３）が低温度で溶融するという効果が発揮され、低温処理による高導電率の実現がさらに促進される。つまり、本発明では、より低温での処理が可能となるため、好ましい。
さらに、請求項１に記載の発明では、低結晶化Ａｇフィラー（３１）の粒子サイズは、粒子径が０．１μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴としている。
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の導体組成物において、低結晶化Ａｇフィラー（３１）は、球状もしくはフレーク状であることを特徴としている。
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の導体組成物において、Ａｇ微粒子（３３）は、その粒子径が１ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲内のものであることを特徴としている。
請求項４に記載の発明では、請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の導体組成物において、Ａｇ微粒子（３３）の付着量は、低結晶化Ａｇフィラー（３１）に対して５０重量％以下であることを特徴としている。
上記請求項１〜請求項４の発明のように、低結晶化Ａｇフィラー（３１）のサイズや形状、Ａｇ微粒子（３３）のサイズや量を具体化することができる。
請求項５に記載の発明では、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の導体組成物が、導体粒子（３０ａ）および溶剤とともにバインダー樹脂（３２）が含まれており、導電性接着剤として適用されるものであることを特徴としている。
また、請求項６に記載の発明では、一面に電極（１１）を有する実装基板（１０）と、実装基板（１０）の電極（１１）上に搭載された表面実装部品（２０）とを備え、電極（１１）と表面実装部品（２０）とが導体組成物（３０）を介して接合されている導体組成物を用いた実装構造において、導体組成物は、導電性を有する導体粒子（３０ａ）を含んでなるものであり、導体粒子（３０ａ）は、結晶サイズが１０ｎｍ以下である低結晶化Ａｇフィラー（３１）からなるものであることを特徴としている。
本発明によれば、上記請求項１に記載の発明と同様に、結晶サイズが１０ｎｍ以下である低結晶化Ａｇフィラー（３１）からなる導体粒子（３０ａ）とすることにより、導体粒子（３０ａ）の粒子サイズがミクロンオーダーであっても、上記した従来のナノメーターオーダーのフィラーのみからなる導体組成物と同レベルの低温処理にて、Ａｇが融着もしくは焼結して高い導電率を得ることができる。
つまり、本発明によれば、低温処理にてＡｇのバルク並みの抵抗を容易に確保することのできる導体組成物を用いた実装構造を提供することができる。
また、請求項６に記載の発明では、導体粒子（３０ａ）は、低結晶化Ａｇフィラー（３１）をコア粒子として、このコア粒子の表面にナノメーターオーダーのＡｇ微粒子（３３）が付着したものであることを特徴としている。
それによれば、上記請求項１に記載の発明と同様の理由から、より低温での処理が可能となる好ましい導体組成物を用いた実装構造が提供される。
さらに、請求項６に記載の発明では、低結晶化Ａｇフィラー（３１）の粒子サイズは、粒子径が０．１μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴としている。
請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の導体組成物を用いた実装構造において、低結晶化Ａｇフィラー（３１）は、球状もしくはフレーク状であることを特徴としている。
請求項８に記載の発明では、請求項６または７に記載の導体組成物を用いた実装構造において、Ａｇ微粒子（３３）は、その粒子径が１ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲内のものであることを特徴としている。
請求項９に記載の発明では、請求項６〜請求項８のいずれか１つに記載の導体組成物を用いた実装構造において、Ａｇ微粒子（３３）の付着量は、低結晶化Ａｇフィラー（３１）に対して５０重量％以下であることを特徴としている。
請求項１０に記載の発明では、請求項６〜請求項９のいずれか１つに記載の導体組成物を用いた実装構造において、導体組成物（３０）は、導体粒子（３０ａ）および溶剤とともにバインダー樹脂（３２）が含まれており、導電性接着剤として適用されるものであることを特徴としている。
また、請求項１１に記載の発明では、導体組成物によって表面配線（１４）、内層配線（１３）およびビア導体（１２）が形成されている導体組成物を用いた実装基板において、導体組成物は、導電性を有する導体粒子（３０ａ）を含んでなるものであり、導体粒子（３０ａ）は、結晶サイズが１０ｎｍ以下である低結晶化Ａｇフィラー（３１）からなるものであることを特徴としている。
本発明によれば、上記請求項１に記載の発明と同様に、結晶サイズが１０ｎｍ以下である低結晶化Ａｇフィラー（３１）からなる導体粒子（３０ａ）とすることにより、導体粒子（３０ａ）の粒子サイズがミクロンオーダーであっても、上記した従来のナノメーターオーダーのフィラーのみからなる導体組成物と同レベルの低温処理にて、Ａｇが融着もしくは焼結して高い導電率を得ることができる。
つまり、本発明によれば、低温処理にてＡｇのバルク並みの抵抗を容易に確保することのできる導体組成物を用いた実装基板を提供することができる。
また、請求項１１に記載の発明では、導体粒子（３０ａ）は、低結晶化Ａｇフィラー（３１）をコア粒子として、このコア粒子の表面にナノメーターオーダーのＡｇ微粒子（３３）が付着したものであることを特徴としている。
それによれば、上記請求項１に記載の発明と同様の理由から、より低温での処理が可能となる好ましい導体組成物を用いた実装基板が提供される。
さらに、請求項１１に記載の発明では、低結晶化Ａｇフィラー（３１）の粒子サイズは、粒子径が０．１μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴としている。
請求項１２に記載の発明では、請求項１１に記載の導体組成物を用いた実装基板において、低結晶化Ａｇフィラー（３１）は、球状もしくはフレーク状であることを特徴としている。
請求項１３に記載の発明では、請求項１１または１２に記載の導体組成物を用いた実装基板において、Ａｇ微粒子（３３）は、その粒子径が１ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲内のものであることを特徴としている。
請求項１４に記載の発明では、請求項１１〜請求項１３のいずれか１つに記載の導体組成物を用いた実装基板において、Ａｇ微粒子（３３）の付着量は、前記低結晶化Ａｇフィラー（３１）に対して５０重量％以下であることを特徴としている。
請求項１５に記載の発明では、請求項１１〜請求項１４のいずれか１つに記載の導体組成物を用いた実装基板において、導体組成物は、前記導体粒子（３０ａ）および前記溶剤とともにバインダー樹脂（３２）が含まれており、導電性接着剤として適用されるものであることを特徴としている。
なお、上記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。
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、以下の各実施形態相互において、同一もしくは均等の部分には図中、同一符号を付してある。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る導体組成物を用いた実装構造の要部を示す概略断面図である。
実装基板１０の上に表面実装部品２０が搭載され、実装基板１０の電極１１と表面実装部品２０の電極２１とが導体組成物としての導電性接着剤３０を介して電気的に接続されている。なお、以下、実装基板１０の電極１１を基板電極１１、表面実装部品２０の電極２１を部品電極２１ということにする。
実装基板１０は、プリント基板やセラミック基板、あるいはリードフレーム等を採用することができ、特に限定されるものではない。基板電極１１は、実装基板１０の一面に形成されており、例えば、Ａｇ（銀）、ＡｇＳｎ（銀とスズの合金）およびＡｇＰｄ（銀とパラジウムの合金）等のＡｇ系金属や、Ｃｕ（銅）およびＣｕＮｉ（銅とニッケルの合金）等のＣｕ系金属や、Ｎｉ系金属、あるいはＡｕ（金）等の材料を用いた厚膜やめっきから構成されたものである。
表面実装部品２０としては、コンデンサや抵抗、半導体素子等の電子部品を採用することができる。図示例では、表面実装部品２０はチップコンデンサを用いた例として示してある。また、部品電極２１は金属からなるものである。部品電極２１の金属としては、Ａｕ系金属、Ａｇ系金属、Ｎｉ系金属、Ｓｎ系金属等が用いられるが、ここでは、一例としてＳｎ系金属が用いられている。
ここで、図２は、硬化前状態の導電性接着剤（導体組成物）３０を模式的に示す図である。導電性接着剤３０は、導電性を有する導体粒子３０ａと溶剤と、さらにバインダー樹脂３２を含んでなる導体組成物である。ここで、図２では、溶剤は省略してある。
導体粒子３０ａは、結晶サイズが１０ｎｍ以下である低結晶化Ａｇフィラー３１からなるものである。
そして、図１、図２に示す例では、本実施形態の好ましい形態として、導体粒子３０ａは、低結晶化Ａｇフィラー３１をコア粒子として、このコア粒子である低結晶化Ａｇフィラー３１の表面にナノメーターオーダーのＡｇ微粒子３３が付着したものである。
そして、図１では、このような導電性接着剤３０を用いて、基板電極１１と部品電極２１とが導電性接着剤３０を介して接続された状態が示されている。この状態は、図２に示される導電性接着剤３０において、溶剤が揮発しバインダー樹脂３２が硬化した状態である。
そして、図１に示されるような基板電極１１と部品電極２１とが導電性接着剤３０を介して接続された状態においては、Ａｇ微粒子３３同士が溶融または焼結して融着もしくは焼結の状態にて電気的に接続されている。また、基板電極１１および部品電極２１とＡｇ微粒子３３との間も溶融または焼結したＡｇ微粒子３３によって融着もしくは焼結された状態となることによって、電気的に接続されている。
ここで、低結晶化Ａｇフィラー３１の結晶サイズが１０ｎｍ以下であることは、Ｘ線回折にて測定した結果によるものである。従来では、通常、この種の導体組成物に用いられるＡｇフィラーの結晶サイズは数十ｎｍ以上であり、本実施形態のＡｇフィラー３１は、それよりも小さい結晶サイズを有するもの、すなわち従来よりも低結晶化されたものである。
具体的には、例えば、低結晶化Ａｇフィラー３１は、球状もしくはフレーク状のものにすることができ、低結晶化Ａｇフィラー３１の粒子サイズは、粒子径が０．１μｍ以上２０μｍ以下のものにすることができる。
また、本例において、低結晶化Ａｇフィラー３１に付着しているＡｇ微粒子３３としては、例えば、その粒子径が１ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲内にあるものを採用することができる。そして、Ａｇ微粒子３３の付着量は、低結晶化Ａｇフィラー３１に対して０重量％を超えて５０重量％以下程度にすることができる。
また、溶剤としては、通常の導電性接着剤に適用されるような溶剤を用いることができる。例えば、溶剤としては、テルピネオールなどの溶剤を採用することができる。
また、この導電性接着剤３０において、樹脂３２は主剤、硬化剤、還元剤、ナノ粒子用分散剤およびナノ粒子用捕捉剤が混合されたものである。
なお、還元剤は必要に応じて混合されるものであり、無いものであってもよい。また、ナノ粒子用分散剤およびナノ粒子用捕捉剤は、本例におけるナノメーターオーダーのＡｇ微粒子３３を用いた場合に必要なものであり、このＡｇ微粒子３３が無い導体粒子３０ａの場合には、無くてもよい。
主剤としては、エポキシ系樹脂およびそれを含む混合材料から選択されたものを採用することができ、硬化剤としては、アミン系化合物、フェノール化合物およびこれらの混合材料から選択されたものを採用することができる。
還元剤は、導電性接着剤３０の硬化温度（通常１００℃〜２００℃程度）以下の温度にて部品電極２１の表面に形成されている金属酸化膜を還元する化合物であり、例えば、アルコール系、有機酸系、イミダゾール系化合物等から選択されたものを採用できる。
より具体的に、還元剤としては、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、グリセロール、テトラエチレングリコール、ジエチレングリコール、リピトール等を採用することができる。
また、上述したように、本例では、好ましい導電性接着剤３０として、結晶サイズが１０ｎｍ以下である低結晶化Ａｇフィラー３１をコア粒子として、このコア粒子である低結晶化Ａｇフィラー３１の表面にナノメーターオーダーのＡｇ微粒子３３が付着したものを用いている。
このような導電性接着剤３０は、次のようにして作製することができる。低結晶化Ａｇフィラー３１とＡｇ微粒子３３との混合物を溶液または気体中で加熱することにより、Ａｇ微粒子３３の低結晶化Ａｇフィラー３１の表面への焼結による融着または付着等を行う。これにより、Ａｇ微粒子３３が表面に配置された低結晶化Ａｇフィラー３１が形成される。
なお、後で行う導電性接着剤３０の硬化時にＡｇ微粒子３３の融着・焼結反応が進むことができるように、この溶液または気体中での加熱の温度は、少なくとも導電性接着剤３０の硬化温度よりも低くし、Ａｇ微粒子３３の焼結を微量にしておく。
そして、Ａｇ微粒子３３が表面に配置された低結晶化Ａｇフィラー３１を、バインダー樹脂３２を構成する主剤、硬化剤、必要に応じて還元剤、さらにナノ粒子用分散剤、ナノ粒子用捕捉剤、ならびに溶剤と一緒に混合する。こうして、本例の導電性接着剤３０ができあがる。
このようにして作製された本例の導電性接着剤３０を用いて、表面実装部品２０を基板１０に接続する方法について述べる。図３は、上記図１に示す実装構造の組み付け方法を示す工程図である。
まず、導電性接着剤供給工程では、上記導電性接着剤３０を、マスク印刷またはディスペンスにより実装基板１０の基板電極１１上に供給する。次に、部品組み付け工程では、基板電極１１と部品電極２１とを位置あわせした状態で実装基板１０の上に表面実装部品２０を搭載する。
ここまでの工程は、常温雰囲気で行われ、導電性接着剤３０は硬化前（未硬化）の状態である。本例では、この状態の導電性接着剤３０では、上記図２に示すように、ナノメーターオーダーの粒子すなわちナノ粒子であるＡｇ微粒子３３をナノ粒子用分散剤が被覆し、Ａｇ微粒子３３の焼結を防いでいる。そのため、バインダー樹脂３２中の低結晶化Ａｇフィラー３１は、バインダー樹脂３２中に一様に分散している。
次に、導電性接着剤硬化工程では、１００℃〜２００℃程度の硬化温度にて導電性接着剤３０を加熱し、硬化させる。それにより、表面実装部品２０と実装基板１０との接続が完了し、上記図１に示す実装構造ができあがる。
この硬化工程では、次に述べるような作用が進行する。硬化時の熱によって、バインダー樹脂３２中に還元剤を含有させた場合には、この還元剤により、部品電極２１の表面に初期的に形成されていた酸化膜が除去される。
また、この硬化工程では、ナノ粒子であるＡｇ微粒子３３を用いた本例の場合には、ナノ粒子用分散剤、ナノ粒子用捕捉剤によって、Ａｇ微粒子３３を被覆しているナノ粒子用分散剤を、ナノ粒子用捕捉剤がトラップする。
そして、硬化時の熱により、低結晶化Ａｇフィラー３１に付着しているＡｇ微粒子３３が溶融または焼結し、部品電極２１の表面および基板電極１１の表面とＡｇ微粒子３３とが融着もしくは焼結すると同時に、Ａｇ微粒子３３同士が溶融または焼結することで互いに融着もしくは焼結する。
つまり、図１に示すように、部品電極２１、低結晶化Ａｇフィラー３１（導体粒子３０ａ）、基板電極１１の三者の間でＡｇ微粒子３３の融着もしくは焼結による導通形態が形成される。
なお、本実施形態では、導体粒子３０ａは、結晶サイズが１０ｎｍ以下である低結晶化Ａｇフィラー３１のみからなるものであって、ナノメーターオーダーのＡｇ微粒子３３が無いものであってもよい。
その場合には、上記した導電性接着剤硬化工程において、バインダー樹脂３２の硬化温度、例えば１００℃〜２００℃程度の硬化温度にて、低結晶化Ａｇフィラー３１の融着または焼結が起こる。それによって、低結晶化Ａｇフィラー３１同士および低結晶化Ａｇフィラー３１と各電極１１、２１の間が、融着もしくは焼結された状態となって電気的に接続される。
このことについては、実験的に確認しており、詳細なメカニズムは不明であるが、結晶サイズが１０ｎｍ以下である低結晶化Ａｇフィラー３１からなる導体粒子３０ａとすることにより、硬化時の熱処理によって低結晶部が結晶化して安定化しようとする挙動に基づくものではないかと考えられる。
それにより、導体粒子３０ａの粒子サイズすなわち低結晶化Ａｇフィラー３１の粒子サイズがミクロンオーダーであっても、上記した従来のナノメーターオーダーのフィラーのみからなる導体組成物と同レベルの低温処理（例えば１５０℃程度）にて、Ａｇが融着もしくは焼結して高い導電率を得ることができる。
つまり、本実施形態によれば、導電性を有する導体粒子３０ａと溶剤とを含んでなる導体組成物としての導電性接着剤３０において、導体粒子３０ａを、結晶サイズが１０ｎｍ以下である低結晶化Ａｇフィラー３１からなるものとすることにより、低温処理にてＡｇのバルク並みの導電率を容易に確保することのできる導体組成物としての導電性接着剤３０を提供することができる。
また、本実施形態の好ましい形態すなわち図１、図２に示される例では、導体粒子３０ａは、低結晶化Ａｇフィラー３１をコア粒子として、このコア粒子の表面にナノメーターオーダーのＡｇ微粒子３３を付着させた導体組成物としての導電性接着剤３０が提供される。
このように、低結晶化Ａｇフィラー３１の周囲にナノメーターオーダーのＡｇ微粒子３３を設けることにより、ナノメーターオーダーとしたことによってＡｇ微粒子３３が低温度で溶融するという効果が発揮される。
これは、ナノメーターオーダーのＡｇ微粒子３３がその表面積を低減して安定化しようとする挙動に基づくものと考えられる。それにより、低温処理による高導電率の実現がさらに促進され、より低温での処理によって導体粒子３０ａにおける融着が可能となり、好ましい。
例えば、従来の導体組成物においては、圧接により接触しているＡｇフィラー間の接触抵抗が支配的であり、その導電率は導体組成物の体積固有抵抗として、１０-4Ω・ｃｍ以上であった。
それに対して、図１に示される本実施形態の導電性接着剤（導体組成物）３０においては、その体積固有抵抗は５×１０-6〜５×１０-5Ω・ｃｍ程度となり、導電率は大幅に向上している。
また、本実施形態では、一面に電極１１を有する実装基板１０と、実装基板１０の電極２１上に搭載された表面実装部品２０とを備え、電極１１と表面実装部品２０とが導体組成物としての導電性接着剤３０を介して接合されている導体組成物を用いた実装構造において、導電性接着剤３０における導体粒子３０ａは、結晶サイズが１０ｎｍ以下である低結晶化Ａｇフィラー３１からなることを特徴とする導体組成物を用いた実装構造が提供される。
それにより、低温処理にてＡｇのバルク並みの抵抗を容易に確保することのできる導体組成物を用いた実装構造を提供することができている。
また、本実施形態の好ましい形態では、導体粒子３０ａを、低結晶化Ａｇフィラー３１をコア粒子として、このコア粒子の表面にナノメーターオーダーのＡｇ微粒子３３を付着させた実装構造とすることにより、より低温での処理が可能となる好ましい導体組成物を用いた実装構造が提供される。
また、本実施形態では、一例として、表面実装部品２０の部品電極２１として、従来では接続抵抗の低抵抗化が困難であったＳｎ系金属が用いられているが、本実施形態の導電性接着剤３０を用いれば、このＳｎ系金属を用いた部品電極２１における接続において、低抵抗化を容易に実現することができる。
（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態に係る導体組成物を用いた実装構造を示す概略断面図である。主として、上記実施形態と相違する点に付いて述べる。
実装基板１０の上に表面実装部品２０が搭載され、実装基板１０の基板電極１１と表面実装部品２０の部品電極２１とが導体組成物としての導電性接着剤３０を介して電気的に接続されている。ここで、導電性接着剤３０は上記実施形態と同様のものである。
本実施形態では、実装基板１０は樹脂からなる積層基板であり、樹脂からなる複数の樹脂層１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを積層して焼成してなるものである。
この実装基板１０には各種の配線部１２〜１４が形成されており、この配線部１２〜１４は、実装基板１０の内部に形成されたビア導体１２および内層配線１３と、実装基板１０の一面（図４中の上面）に位置する表面配線１４とから構成されている。
ビア導体１２は、各樹脂層１０ａ〜１０ｄに形成されたビアホールに設けられており、内層配線１３は、各樹脂層１０ａ〜１０ｄの間に形成されている。そして、これら各配線部１２〜１４は互いに電気的に接続されている。また、表面配線１４は基板電極１１と電気的に接続されている。
ここで、本実施形態では、ビア導体１２、内層配線１２および表面配線１４は、導電性を有する導体粒子を含む導体組成物から構成されている。そして、この導体組成物は、導体粒子が結晶サイズが１０ｎｍ以下である低結晶化Ａｇフィラーからなるものである。
具体的には、上記図２に示した導体組成物３０において、バインダー樹脂３２をほとんど含まないものであって、低結晶化Ａｇフィラー３１と溶剤とを含んでなる導体組成物が用いられている。なお、基材などとの高い密着性が必要な場合には、例えば、エポキシ系樹脂などを数重量％添加したものであってもよい。
そして、この導体組成物を用いて印刷法によるパターニングや熱処理を行う等により、上記のビア導体１２、内層配線１２および表面配線１４が形成される。これら配線部１２〜１４においては、導体組成物は溶剤が揮発し、低結晶化Ａｇフィラー３１同士が融着もしくは焼結することにより導通状態が確保されている。
また、この本実施形態の導体組成物においても、導体粒子３０ａは、低結晶化Ａｇフィラー３１をコア粒子として、このコア粒子の表面にナノメーターオーダーのＡｇ微粒子３３が付着したものが好ましい（図２参照）。
この好ましい形態の導体組成物を用いて、上記のビア導体１２、内層配線１２および表面配線１４が形成された場合には、上記図１に示したのと同様に、導体組成物は、溶剤が揮発しＡｇ微粒子３３同士が溶融または焼結して融着もしくは焼結の状態にて電気的に接続されている。
本実施形態においても、例えば、低結晶化Ａｇフィラー３１は、球状もしくはフレーク状のものにすることができ、低結晶化Ａｇフィラー３１の粒子サイズは、粒子径が０．１μｍ以上２０μｍ以下のものにすることができる。
また、本実施形態においても、低結晶化Ａｇフィラー３１に付着しているＡｇ微粒子３３としては、例えば、その粒子径が１ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲内にあるものを採用することができる。そして、Ａｇ微粒子３３の付着量は、低結晶化Ａｇフィラー３１に対して０重量％を超えて５０重量％以下程度にすることができる。
また、溶剤としては、通常の導電性接着剤に適用されるような溶剤を用いることができる。例えば、溶剤としては、テルピネオールなどの溶剤を採用することができる。
また、図４に示される実装構造において、表面実装部品２０としては特に限定するものではなく、上記実施形態と同様のものを採用することができる。例えば、表面実装部品２０としては、モールドされたコンデンサやダイオード、セラミックコンデンサなどを採用することができる。本例では、表面実装部品２０としてモールドされたコンデンサを示している。
次に、上記図４に示される実装構造の形成方法について述べる。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は本形成方法における実装基板１０の製造方法を示す工程図である。
まず、図５（ａ）〜（ｃ）に示されるように、複数の樹脂層としての樹脂シート１０ａ〜１０ｄの各々に穴１００をあけ、その穴１００に本実施形態の導体組成物、すなわち導体粒子３０ａと溶剤とを含んでなる導体組成物を、スクリーン印刷等により充填してビア導体１２を形成する。
次に、各樹脂シート１０ａ〜１０ｄの表面に、スクリーン印刷等により同じく導体組成物を所望のパターンに印刷する。こうして、図５（ｄ）に示されるように、ビア導体１２、内層配線１３、表面配線１４からなる配線部１２〜１４を形成する。
次に、図５（ｅ）に示されるように、このようにして作られた樹脂シート群を積層して加圧することで一体化させ、積層体１１０を形成する。そして、この積層体１１０を焼成することにより、実装基板１０の基板本体部が出来上がり、各配線部１２〜１４が焼成される。
こうして焼成を行った後、表面配線１４の部分に、めっきや厚膜印刷を行うことにより基板電極１１を形成する。こうして、実装基板１０ができあがる。
この実装基板１０は、導体組成物によって表面配線１４、内層配線１３およびビア導体１２が形成されている導体組成物を用いた実装基板において、導体組成物は、導電性を有する導体粒子３０ａを含んでなるものであり、導体粒子３０ａは、結晶サイズが１０ｎｍ以下である低結晶化Ａｇフィラー３１からなるものである。
次に、実装基板１０の一面上へ電子部品３０を実装する。この実装方法は上記図３に示される方法と同様である。
すなわち、導電性接着剤供給工程では、導電性接着剤３０を、マスク印刷またはディスペンスにより実装基板１０の基板電極１１上に供給する。次に、部品組み付け工程では、基板電極１１と部品電極２１とを位置あわせした状態で実装基板１０の上に表面実装部品２０を搭載する。
次に、導電性接着剤硬化工程では、１００℃〜２４０℃程度の硬化温度にて導電性接着剤３０を加熱し、硬化させる。それにより、表面実装部品２０と実装基板１０との接続が完了し、上記図４に示す実装構造ができあがる。
ところで、本実施形態では、上記実施形態と同様に、導電性を有する導体粒子３０ａと溶剤とを含んでなる導体組成物において、導体粒子３０ａを、結晶サイズが１０ｎｍ以下である低結晶化Ａｇフィラー３１からなるものとした導体組成物およびそのような導体組成物としての導電性接着剤３０が提供される。
また、本実施形態においても、上記実施形態と同様に、一面に電極１１を有する実装基板１０と、実装基板１０の電極１１上に搭載された表面実装部品２０とを備え、電極１１と表面実装部品２０とが導体組成物を介して接合されている導体組成物を用いた実装構造において、導体組成物は、導電性を有する導体粒子３０ａを含んでなるものであり、導体粒子３０ａを、結晶サイズが１０ｎｍ以下である低結晶化Ａｇフィラー３１からなるものとした導体組成物を用いた実装構造が提供される。
さらに、本実施形態では、導体組成物によって表面配線１４、内層配線１３およびビア導体１２が形成されている導体組成物を用いた実装基板１０において、導体組成物は、導電性を有する導体粒子３０ａを含んでなるものであり、導体粒子３０ａを、結晶サイズが１０ｎｍ以下である低結晶化Ａｇフィラー３１からなるものとした導体組成物を用いた実装基板１０が提供される。
本実施形態によれば、上記実施形態と同様に、結晶サイズが１０ｎｍ以下である低結晶化Ａｇフィラー３１からなる導体粒子３０ａとすることにより、導体粒子３０ａの粒子サイズがミクロンオーダーであっても、上記した従来のナノメーターオーダーのフィラーのみからなる導体組成物と同レベルの低温処理にて、Ａｇが融着もしくは焼結して高い導電率を得ることができる。
つまり、本実施形態によれば、低温処理にてＡｇのバルク並みの抵抗を容易に確保することのできる導体組成物、および導体組成物を用いた実装構造ならびに導体組成物を用いた実装基板を提供することができる。
また、本実施形態においても、好ましい形態、すなわち導体粒子３０ａを、低結晶化Ａｇフィラー３１をコア粒子として、このコア粒子の表面にナノメーターオーダーのＡｇ微粒子３３を付着させた場合には、ナノメーターオーダーとしたことによってＡｇ微粒子３３が低温度で溶融するという効果が発揮される。
なお、本実施形態では、実装基板１０の例として樹脂の積層基板を示したが、セラミック積層基板であってもかまわない。その構成や基板の製法は、上記した樹脂積層基板の構成や製法に準じるものである。
（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、表面実装部品としてチップコンデンサやモールドコンデンサを用いた例を図示してあるが、表面実装部品としてはコンデンサや抵抗、半導体素子、ＩＣパッケージ等の部品等を採用することができる。例えば、銅からなるリードを電極として有するモールドダイオード部品を表面実装部品として採用してもよい。
また、上記実施形態では、実装基板１０上に表面実装部品２０を搭載し、実装基板１０の電極１１と表面実装部品２０の電極２１とを導電性接着剤３０を介して接続しているが、このように実装を行った後、さらにパッケージ工程を行ってもよい。
例えば、図示しないが、図１に示される実装構造において、さらに基板（部品実装基板）にＡｌからなる放熱板を貼り付け、さらにこの放熱板とケースを接着し、その後シリコーンゲルで封止した構造としてもよい。
ただし、パッケージ形態は、上記のものに限定されるものではなく、シリコーンゲルはあってもなくてもよいし、他の防湿コート材料に置き換えてもよい。
また、例えば、上記図１において、表面実装部品２０の実装基板１０への接続部またはその周辺部をアンダーフィル樹脂によって補強するようにしてもよい。また、モールド樹脂による封止構造を採用してもよい。
本発明の第１実施形態に係る導体組成物を用いた実装構造の要部を示す概略断面図である。 硬化前状態の導電性接着剤（導体組成物）を模式的に示す図である。 図１に示す実装構造の組み付け方法を示す工程図である。 本発明の第２実施形態に係る導体組成物を用いた実装構造を示す概略断面図である。 図４に示す実装構造における実装基板の製造方法を示す工程図である。
符号の説明
１０…実装基板、１１…実装基板の電極（基板電極）、１２…ビア導体、
１３…内層配線、１４…表面配線、２０…表面実装部品、
３０…導体組成物としての導電性接着剤、３０ａ…導体粒子、
３１…低結晶化Ａｇフィラー、３２…バインダー樹脂、３３…Ａｇ微粒子。

Claims (15)

  1. 導電性を有する導体粒子（３０ａ）と溶剤とを含んでなる導体組成物において、前記導体粒子（３０ａ）は、結晶サイズが１０ｎｍ以下である低結晶化Ａｇフィラー（３１）からなるものであり、
    前記導体粒子（３０ａ）は、前記低結晶化Ａｇフィラー（３１）をコア粒子として、このコア粒子の表面にナノメーターオーダーのＡｇ微粒子（３３）が付着したものであり、
    前記低結晶化Ａｇフィラー（３１）の粒子サイズは、粒子径が０．１μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする導体組成物。
  2. 前記低結晶化Ａｇフィラー（３１）は、球状もしくはフレーク状であることを特徴とする請求項１に記載の導体組成物。
  3. 前記Ａｇ微粒子（３３）は、その粒子径が１ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲内のものであることを特徴とする請求項１または２に記載の導体組成物。
  4. 前記Ａｇ微粒子（３３）の付着量は、前記低結晶化Ａｇフィラー（３１）に対して５０重量％以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の導体組成物。
  5. 前記導体粒子（３０ａ）および前記溶剤とともにバインダー樹脂（３２）が含まれており、導電性接着剤として適用されるものであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の導体組成物。
  6. 一面に電極（１１）を有する実装基板（１０）と、
    前記実装基板（１０）の前記電極（１１）上に搭載された表面実装部品（２０）とを備え、
    前記電極（１１）と前記表面実装部品（２０）とが導体組成物（３０）を介して接合されている導体組成物を用いた実装構造において、
    前記導体組成物は、導電性を有する導体粒子（３０ａ）を含んでなるものであり、
    前記導体粒子（３０ａ）は、結晶サイズが１０ｎｍ以下である低結晶化Ａｇフィラー（３１）からなるものであり、
    前記導体粒子（３０ａ）は、前記低結晶化Ａｇフィラー（３１）をコア粒子として、このコア粒子の表面にナノメーターオーダーのＡｇ微粒子（３３）が付着したものであり、
    前記低結晶化Ａｇフィラー（３１）の粒子サイズは、粒子径が０．１μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする導体組成物を用いた実装構造。
  7. 前記低結晶化Ａｇフィラー（３１）は、球状もしくはフレーク状であることを特徴とする請求項６に記載の導体組成物を用いた実装構造。
  8. 前記Ａｇ微粒子（３３）は、その粒子径が１ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲内のものであることを特徴とする請求項６または７に記載の導体組成物を用いた実装構造。
  9. 前記Ａｇ微粒子（３３）の付着量は、前記低結晶化Ａｇフィラー（３１）に対して５０重量％以下であることを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１つに記載の導体組成物を用いた実装構造。
  10. 前記導体組成物（３０）は、前記導体粒子（３０ａ）および前記溶剤とともにバインダー樹脂（３２）が含まれており、導電性接着剤として適用されるものであることを特徴とする請求項６ないし９のいずれか１つに記載の導体組成物を用いた実装構造。
  11. 導体組成物によって表面配線（１４）、内層配線（１３）およびビア導体（１２）が形成されている導体組成物を用いた実装基板において、
    前記導体組成物は、導電性を有する導体粒子（３０ａ）を含んでなるものであり、
    前記導体粒子（３０ａ）は、結晶サイズが１０ｎｍ以下である低結晶化Ａｇフィラー（３１）からなるものであり、
    前記導体粒子（３０ａ）は、前記低結晶化Ａｇフィラー（３１）をコア粒子として、このコア粒子の表面にナノメーターオーダーのＡｇ微粒子（３３）が付着したものであり、
    前記低結晶化Ａｇフィラー（３１）の粒子サイズは、粒子径が０．１μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする導体組成物を用いた実装基板。
  12. 前記低結晶化Ａｇフィラー（３１）は、球状もしくはフレーク状であることを特徴とする請求項１１に記載の導体組成物を用いた実装基板。
  13. 前記Ａｇ微粒子（３３）は、その粒子径が１ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲内のものであることを特徴とする請求項１１または１２に記載の導体組成物を用いた実装基板。
  14. 前記Ａｇ微粒子（３３）の付着量は、前記低結晶化Ａｇフィラー（３１）に対して５０重量％以下であることを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれか１つに記載の導体組成物を用いた実装基板。
  15. 前記導体組成物は、前記導体粒子（３０ａ）および前記溶剤とともにバインダー樹脂（３２）が含まれており、導電性接着剤として適用されるものであることを特徴とする請求項１１ないし１４のいずれか１つに記載の導体組成物を用いた実装基板。
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