JP2001297627A

JP2001297627A - 導電材

Info

Publication number: JP2001297627A
Application number: JP2000115864A
Authority: JP
Inventors: 秀次 ▲桑▼島; Hideji Kuwajima; Junichi Kikuchi; 純一菊池
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2000-04-12
Filing date: 2000-04-12
Publication date: 2001-10-26

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】高導電性及び高熱伝導性に優れる導電材を提
供する。【解決手段】銅粉又は銅合金粉の表面が大略銀又は銀
合金で被覆された略球状複合導電粉と凝集性を有する銀
を主成分とした粉末とを含む混合導電粉７５〜９５重量
％及びエポキシ樹脂等のバインダ組成物２．５〜５重量
％を含有してなる導電材であって、略球状複合導電粉が
１０μｍ以下で、銀を主成分とした粉末が０．５μｍ以
下であれば、高熱伝導性及び導電性に優れる点で好まし
く、又略球状複合導電粉と銀を主成分とした粉末との配
合割合は、重量比で略球状複合導電粉：銀を主成分とし
た粉末が９９：１〜８５：１５であれば、流動性、導電
性、熱伝導性等の点で好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高導電性及び高熱
伝導性の接着に使用される導電材や基板の表裏回路など
の層間接続に使用される導電材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱伝導性が要求される導電材に
は、高熱伝導性金属粉又は高熱伝導性無機粉をエポキシ
樹脂などのバインダ組成物に分散させた導電材が用いら
れていた。また電気伝導性が要求される導電材には、高
熱伝導性金属粉である銀粉、アルミニウム粉、銅粉等が
用いられていた。

【０００３】ダイボンディングなどの接着に用いられる
導電材は、導電性と共に高い熱伝導性が求められるた
め、銀粉の配合割合を多くして使用されることが多かっ
た。しかし、銀粉の配合割合が多くなると、銀粉が高価
であることから導電材も高価になる欠点があった。また
りん片の寸法が大きく薄い場合には隠蔽力が大きく、溶
剤の乾燥の際にボイドが残り易い欠点もあった。

【０００４】さらに、ダイボンディングなどの用途で
は、導電材をシリンジなどから圧力を加えて押し出す際
の流動性及び押し出された導電材が安易に流れ出さない
粘性挙動が要求される。一方、ビルドアップ法による多
層配線板は、充填性（流動性）が高いこと及び導電性が
高く、その信頼性も高いことが要求される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】請求項１、２、３及び
４記載の発明は、高導電性及び高熱伝導性に優れる導電
材を提供するものである。請求項５記載の発明は、請求
項１、２、３及び４記載の発明に加えて、抵抗の信頼性
が高く、またスルーホールへの充填性が良好な導電材を
提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、銅粉又は銅合
金粉の表面が大略銀又は銀合金で被覆された略球状複合
導電粉と凝集性を有する銀を主成分とした粉末とを含む
混合導電粉及びバインダ組成物を含有してなる導電材に
関する。また、本発明は、凝集性を有する銀を主成分と
した粉末の平均粒径が略球状複合導電粉の１／３以下で
ある導電材に関する。また、本発明は、略球状複合導電
粉の平均粒径が１０μｍ以下で、凝集性を有する銀を主
成分とした粉末の平均粒径が０．５μｍ以下である導電
材に関する。

【０００７】また、本発明は、凝集性を有する銀を主成
分とした粉末が、塊状である導電材に関する。さらに、
本発明は、略球状複合導電粉と銀を主成分とした粉末と
の配合割合が、重量比で略球状複合導電粉：銀を主成分
とした粉末が９９：１〜８５：１５である導電材に関す
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明において、略球状複合導電
粉には、内部が銅粉又は銅合金粉でその表面を銀又は銀
合金で被覆したものが用いられ、この複合導電粉中に、
銅粉又は銅合金粉の表面が完全に銀又は銀合金で被覆さ
れたもの若しくは内部の銅粉又は銅合金粉と表面の銀又
は銀合金が混じり合った合金層が含まれていても、複合
導電粉中の５０％以上の粒子が被覆された銀又は銀合金
の間から内部の銅粉又は銅合金粉の一部を露出している
ものが存在すれば特に差し支えない。なお、銅合金粉と
しては、銅と錫、銅と亜鉛等の合金粉を用いることがで
きる。また銀合金としては、銀とパラジウム、銀と白金
等の合金を用いることができる。

【０００９】銅粉又は銅合金粉の表面に銀又は銀合金を
被覆するには、置換めっき、電気めっき、無電解めっき
等の方法があるが、銅粉又は銅合金粉と銀又は銀合金と
の付着力が高いこと及びライニングコストが安価である
ことから、置換めっき法で被覆することが好ましい。銅
粉又は銅合金粉の表面への銀又は銀合金の被覆量は、耐
マイグレーション性、コスト、導電性向上の点から、銅
粉又は銅合金粉に対して、５〜２５重量％の範囲が好ま
しく、１０〜２３重量％の範囲がさらに好ましい。

【００１０】複合導電粉は、形状が略球状の粉末が用い
られ完全に球状である必要はなく、例えばアスペクト比
が１〜１．５及び長径の平均粒径が１〜２０μｍの略球
状複合導電粉を用いることが好ましく、アスペクト比が
１〜１．３及び長径の平均粒径が１〜１０μｍの略球状
複合導電粉を用いることが好ましい。なお上記でいう平
均粒径は、レーザー散乱型粒度分布測定装置により測定
することができる。本発明においては、前記装置として
マスターサイザー（マルバン社製）を用いて測定した。

【００１１】本発明におけるアスペクト比とは、導電粉
の粒子の長径と短径の比率（長径／短径）をいう。本発
明においては、粘度の低い硬化性樹脂中に導電粉の粒子
をよく混合し、静置して粒子を沈降させるとともにその
まま樹脂を硬化させ、得られた硬化物を垂直方向に切断
し、その切断面に現れる粒子の形状を電子顕微鏡で拡大
して観察し、少なくとも１００の粒子について一つ一つ
の粒子の長径／短径を求め、それらの平均値をもってア
スペクト比とする。

【００１２】ここで、短径とは、前記切断面に現れる粒
子について、その粒子の外側に接する二つの平行線の組
み合わせ粒子を挟むように選択し、それらの組み合わせ
のうち最短間隔になる二つの平行線の距離である。一
方、長径とは、前記短径を決する平行線に直角方向の二
つの平行線であって、粒子の外側に接する二つの平行線
の組み合わせのうち、最長間隔になる二つの平行線の距
離である。これらの四つの線で形成される長方形は、粒
子がちょうどその中に納まる大きさとなる。なお、本発
明において行った具体的方法については後述する。

【００１３】本発明で用いられる銅粉又は銅合金粉の表
面が大略銀又は銀合金で被覆された直後の略球状複合導
電粉は凝集した状態であるので、これを解粒して用いる
ことが好ましい。解粒をしていない凝集した状態の略球
状複合導電粉を用いると、充填密度が高くならず熱伝導
性又は導電性を高くすることができなくなる傾向があ
る。

【００１４】解粒する方法については特に制限はない
が、例えば略球状複合導電粉に剪断力を加えて凝集をと
きほぐすか又は機械的に弱い力を加えて粒子を変形させ
ずに粒子の凝集を外すことにより解粒することができ
る。解粒による効果は、例えば銀又は銀合金をめっき法
で銅粉又は銅合金粉の表面に被覆した場合、解粒しない
略球状複合導電粉の嵩密度は相対密度で約４５〜５０％
前後であるが、解粒することにより６０％以上に高める
ことができる。

【００１５】本発明において、銅粉又は銅合金粉の表面
が大略銀又は銀合金で被覆され、かつ解粒された略球状
複合導電粉を用いることにより、平坦な基板などで押し
つぶす際の配向もなく、熱伝導性が良好な状態を維持す
ることができる。これが例えばりん片状複合導電粉であ
ると溶剤の揮散の障害になると共に基板面に対して垂直
方向への熱伝導性を高くすることができない。

【００１６】本発明では、上記に示す銅粉又は銅合金粉
の表面が大略銀又は銀合金で被覆された略球状複合導電
粉の他に、平均粒径が上記の略球状複合導電粉の１／３
以下で、かつ凝集性を有する銀を主成分とした粉末を用
いる。この併用により、流動性、導電性、熱伝導性のバ
ランスがとれ、また流動性を損なわない範囲で、導電材
のにじみやだれを防止することができる。

【００１７】凝集性を有する銀を主成分とした粉末は、
上記に示すように平均粒径が、解粒された略球状複合導
電粉の１／３以下の粉末を用いることが好ましく、１／
４以下の粉末を用いることがさらに好ましい。１／３を
越える粉末を用いると解粒された略球状複合導電粉の充
填率を高くすることが困難で、熱伝導性を高くすること
ができなくなる傾向がある。

【００１８】凝集性を有する銀を主成分とした粉末の形
状については特に制限はないが、配合量を増加させた場
合の温度上昇を抑制する観点から、塊状又は略球状であ
ることが好ましい。また、凝集性を有する銀を主成分と
した粉末は、銀粉を５０重量％以上含有し、その他に銅
粉、ニッケル粉、銀とパラジウムの合金粉、銀と銅の合
金粉等を添加したものが用いられる。

【００１９】導電粉の粒径は前記に示す他に、略球状複
合導電粉が１０μｍ以下で、銀を主成分とした粉末が
０．５μｍ以下であれば、高熱伝導性及び導電性に優れ
る点で好ましく、略球状複合導電粉が８μｍ以下で、銀
を主成分とした粉末が０．４μｍ以下であればより好ま
しく、略球状複合導電粉が６．５μｍ以下で、銀を主成
分とした粉末が０．２μｍ以下であればさらに好まし
い。

【００２０】略球状複合導電粉と銀を主成分とした粉末
との配合割合は、重量比で略球状複合導電粉：銀を主成
分とした粉末が９９：１〜８５：１５であれば、流動
性、導電性、熱伝導性等の点で好ましく、９８：２〜８
８：１２であればより好ましく、９８：２〜９０：１０
であればさらに好ましい。

【００２１】バインダ組成物としては、エポキシ樹脂、
フェノール樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹
脂、ウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂さらに必要に応じて
可撓性を付与する飽和ポリエステル樹脂、フェノキシ樹
脂等の熱可塑性樹脂が用いられる。なお必要に応じて用
いられる熱可塑性樹脂は、バインダ組成物に対して１５
重量％以下含有することが好ましい。

【００２２】バインダ組成物は、上記成分の他に硬化
剤、硬化促進剤又は金属との濡れ性をよくするカップリ
ング剤、界面活性剤等を含むものが用いられる。硬化剤
の含有量は、バインダ組成物に対して０．２〜１０重量
％の範囲であることが好ましく、硬化促進剤の含有量
は、バインダ組成物に対して０．１〜１０重量％の範囲
であることが好ましく、またカップリング剤及び界面活
性剤の含有量は、それぞれバインダ組成物に対して０．
０１〜１重量％の範囲であることが好ましい。

【００２３】溶剤は、必要に応じて添加され、添加する
場合は高級アルコールとこのエステル、カルビトール系
とこのエステル等が作業温度に応じて適宜選定して添加
される。添加量は少ない程望ましいが、用途によっては
導電材に対して２重量％以上含有していても差し支えな
い。例えば溶剤を含む導電材をスルーホールに充填した
後加熱加圧硬化する場合は、充填後に予備乾燥で溶剤を
揮散させることができ、また加圧硬化で緻密化を図れる
ので、２〜５重量％含有しても差し支えない。

【００２４】混合導電粉とバインダ組成物の配合割合
は、混合導電粉が７５〜９５重量％に対しバインダ組成
物が５〜２５重量％の範囲が好ましく、混合導電粉が８
０〜９５重量％に対しバインダ組成物が５〜２０重量％
の範囲がさらに好ましい。本発明になる導電材は、混合
導電粉とバインダ組成物を含む材料を、らいかい機、ニ
ーダー、三本ロール等で均一に混合、分散して得ること
ができる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。

【００２６】実施例１ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ
(株)製、商品名エピコート８２７）８０重量部、脂肪族
ジグリシジルエーテル（旭電化工業(株)製、商品名ＥＤ
−５０３）８重量部、２−フェニル−４−メチル−５−
ヒドロキシメチルイミダゾール（四国化成(株)製、商品
名キュアゾール２Ｐ４ＭＨＺ）８重量部及びジシアンジ
アミド４重量部を加えて均一に混合してバインダ組成物
とした。

【００２７】次にアトマイズ法で作製した平均粒径が
５．１μｍの球状銅粉（日本アトマイズ加工(株)製、商
品名ＳＦＲ−Ｃｕ）を希塩酸及び純水で洗浄した後、水
１リットルあたりＡｇＣＮ８０ｇ及びＮａＣＮ７５
ｇを含むめっき溶液で球状銅粉に対して銀の量が１８重
量％になるように置換めっきを行い、水洗、乾燥して銀
めっき銅粉を得た。

【００２８】この後、６リットルのボールミル容器内に
上記で得た銀めっき銅粉１５００ｇ及び直径が２mmのジ
ルコニアボール４kgを投入し、１２０分間回転させて、
アスペクト比が平均１．１及び長径の平均粒径が５．３
μｍの解粒された略球状銀めっき銅粉を得た。得られた
略球状銀めっき銅粉の粒子を５個取り出し、走査型オー
ジェ電子分光分析装置で定量分析して銅粉の露出面積に
ついて調べたところ３〜１０％の範囲で平均が７％であ
った。

【００２９】上記で得たバインダ組成物５５ｇに、上記
で得た解粒された略球状銀めっき銅粉４２５ｇ、粒径が
０．１μｍ以下で凝集して樹枝状になっている銀粉
（(株)徳力化学研究所製、商品名シルベストＥ−２０）
２０ｇ及び溶剤として沸点が２０２℃のジエチレングリ
コールエチルエーテル１５ｇを加えて、三本ロール及び
撹拌らいかい機で均一に混合、分散して導電材を得た。
なお溶剤の含有量は、導電材に対して２．９重量％で、
バインダ組成物と混合導電粉（解粒された略球状銀めっ
き銅粉及び凝集して樹枝状になっている銀粉）の配合割
合は、バインダ組成物が１１重量％及び混合導電粉が８
９重量％であった。

【００３０】次に、上記で得た導電材を用いて、予め表
面の銅箔をエッチングして除去した厚さが１．６mmの紙
フェノール積層板（日立化成工業(株)製、商品名ＭＣＬ
−４３７Ｆ（ＳＲＤ））上に図１に示すテストパターン
１を印刷し、大気中で８０℃１時間、さらに１６５℃で
１時間の条件で加熱処理して配線板を得た。なお図１に
おいて２は紙フェノール積層板である。得られた配線板
の特性を評価した結果、導体の比抵抗は最大値が４５μ
Ω・ｍ、最小値が３３μΩ・ｍで、平均は３７μΩ・ｍ
であった。

【００３１】なお、本実施例におけるアスペクト比の具
体的測定法を以下に示す。低粘度のエポキシ樹脂（ビュ
ーラー社製）の主剤（No.１０−８１３０）８ｇと硬化
剤（No.１０−８１３２）２ｇを混合し、ここへ導電粉
２ｇを混合して良く分散させ、そのまま３０℃で真空脱
泡した後、３０℃で１０時間静置して粒子を沈降させ硬
化させた。その後、得られた硬化物を垂直方向に切断
し、切断面を電子顕微鏡で１０００倍に拡大して切断面
に現れた１５０個の粒子について長径／短径を求め、そ
れらの平均値をもって、アスペクト比とした。

【００３２】実施例２実施例１で得たバインダ組成物４５ｇに、実施例１で得
た解粒された略球状銀めっき銅粉４４０ｇ、実施例１で
用いた粒径が０．１μｍ以下で凝集して樹枝状になって
いる銀粉１５ｇ及び実施例１で用いた溶剤１５ｇを加え
て、三本ロール及び撹拌らいかい機で均一に混合、分散
して導電材を得た。なお溶剤の含有量は、導電材に対し
て２．９重量％で、バインダ組成物と混合導電粉の配合
割合は、バインダ組成物が９重量％及び混合導電粉が９
１重量％であった。以下、実施例１と同様の工程を経て
配線板を作製して特性を評価した結果、導体の比抵抗は
最大値が４１μΩ・ｍ、最小値が３３μΩ・ｍで、平均
は３５μΩ・ｍであった。

【００３３】実施例３銅の露出面積が平均で６％で、長径の平均粒径が５．４
μｍの解粒された略球状銀めっき銅粉を用いた以外は、
実施例１と同様の材料及び実施例１と同様の工程を経て
導電材を得た。以下、実施例１と同様の工程を経て配線
板を作製して特性を評価した結果、導体の比抵抗は最大
値が４０μΩ・ｍ、最小値が３１μΩ・ｍで、平均は３
５μΩ・ｍであった。

【００３４】実施例４実施例１で得たバインダ組成物４５ｇに、実施例１で得
た解粒された略球状銀めっき銅粉４４５ｇ、実施例１で
用いた粒径が０．１μｍ以下で凝集して樹枝状になって
いる銀粉１０ｇ及び実施例１で用いた溶剤１５ｇを加え
て、三本ロール及び撹拌らいかい機で均一に混合、分散
して導電材を得た。なお溶剤の含有量は、導電材に対し
て２．９重量％で、バインダ組成物と混合導電粉の配合
割合は、バインダ組成物が９重量％及び混合導電粉が９
１重量％であった。以下、実施例１と同様の工程を経て
配線板を作製して特性を評価した結果、導体の比抵抗は
最大値が４３μΩ・ｍ、最小値が３３μΩ・ｍで、平均
は３６μΩ・ｍであった。

【００３５】次に、上記の実施例１、２、３及び４で得
られた配線板を８５℃８５％相対湿度の恒温恒湿槽中に
５００時間放置して抵抗変化率を測定したところ平均−
０．５％であった。

【００３６】比較例１実施例１で得たバインダ組成物４５ｇに、実施例１で用
いた球状銅粉４５５ｇ及び実施例１で用いた溶剤１５ｇ
を加えて、三本ロール及び撹拌らいかい機で均一に混
合、分散して導電材を得た。以下、実施例１と同様の工
程を経て配線板を作製して特性を評価した結果、導体の
比抵抗は最大値が８７μΩ・ｍ、最小値が５６μΩ・ｍ
で、平均は６９μΩ・ｍであった。また、得られた配線
板を８５℃８５％相対湿度の恒温恒湿槽中に５００時間
放置して抵抗変化率を測定したところ平均１５７％と大
きく変化した。

【００３７】

【発明の効果】請求項１、２、３及び４記載の導電材
は、高導電性及び高熱伝導性に優れ、工業的に極めて好
適な導電材である。請求項５記載の導電材は、請求項
１、２、３及び４記載の発明に加えて、抵抗の信頼性が
高く、またスルーホールへの充填性が良好な導電材であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】紙フェノール積層板上に形成したテストパター
ンを示す平面図である。

【符号の説明】

１テストパターン２紙フェノール積層板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０９Ｊ 11/04 Ｃ０９Ｊ 11/04 201/00 201/00 Ｆターム(参考） 4E351 BB01 BB31 DD04 DD05 DD52 EE15 EE16 GG16 4J040 DB001 EB031 EB131 ED111 EF001 HA066 HA076 JB02 JB10 KA03 KA07 KA32 LA08 LA09 NA20 5E343 AA14 BB24 BB25 BB52 BB72 BB76 BB77 BB79 DD02 FF02 GG16 5G301 DA03 DA06 DA42 DA53 DA55 DA57 DA59 DD01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】銅粉又は銅合金粉の表面が大略銀又は銀
合金で被覆された略球状複合導電粉と凝集性を有する銀
を主成分とした粉末とを含む混合導電粉及びバインダ組
成物を含有してなる導電材。
【請求項２】凝集性を有する銀を主成分とした粉末の
平均粒径が略球状複合導電粉の１／３以下である請求項
１記載の導電材。
【請求項３】略球状複合導電粉の平均粒径が１０μｍ
以下で、凝集性を有する銀を主成分とした粉末の平均粒
径が０．５μｍ以下である請求項１記載の導電材。
【請求項４】凝集性を有する銀を主成分とした粉末
が、塊状である請求項１、２又は３記載の導電材。
【請求項５】略球状複合導電粉と銀を主成分とした粉
末との配合割合が、重量比で略球状複合導電粉：銀を主
成分とした粉末が重量比で９９：１〜８５：１５である
請求項１、２、３又は４記載の導電材。