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KR20180125991A - 도전성 도료 및 이것을 사용한 차폐 패키지의 제조 방법 - Google Patents

도전성 도료 및 이것을 사용한 차폐 패키지의 제조 방법 Download PDF

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KR20180125991A
KR20180125991A KR1020187029254A KR20187029254A KR20180125991A KR 20180125991 A KR20180125991 A KR 20180125991A KR 1020187029254 A KR1020187029254 A KR 1020187029254A KR 20187029254 A KR20187029254 A KR 20187029254A KR 20180125991 A KR20180125991 A KR 20180125991A
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conductive paint
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히로아키 우메다
가즈히로 마쓰다
겐 유카와
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타츠타 전선 주식회사
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Abstract

양호한 차폐성을 가지고, 패키지와의 밀착성도 양호한 차폐층이 스프레이 도포에 의해 형성 가능한 도전성 도료, 및 이것을 사용한 차폐 패키지의 제조 방법을 제공한다. (A) 상온에서 고체인 고체 에폭시 수지와 상온에서 액체인 액체 에폭시 수지를 포함하는 바인더 성분 100질량부, (B) 탭 밀도가 5.3∼6.5 g/cm3인 금속 입자 500∼1800 질량부, (C) 이미다졸계 경화제를 적어도 1종 함유하는 경화제 0.3∼40 질량부, 및 (D) 용제 150∼600 질량부를 적어도 가지는 도전성 도료를 사용한다.

Description

도전성 도료 및 이것을 사용한 차폐 패키지의 제조 방법
본 발명은, 도전성 도료 및 이것을 사용한 차폐 패키지의 제조 방법에 관한 것이다.
휴대 전화기나 태블릿 단말기 등의 전자 기기에 있어서는, 최근, 대용량의 데이터를 전송하기 위한 무선통신용의 전자 부품을 다수 구현하고 있다. 이와 같은 무선통신용의 전자 부품은, 노이즈를 발생하기 쉬울 뿐만 아니라 노이즈에 대한 감수성이 높고, 외부로부터의 노이즈에 노출되면 오동작을 일으키기 쉬운 문제를 가진다.
한편, 전자 기기의 소형 경량화와 고기능화를 양립시키기 위하여, 전자 부품의 실장(實裝) 밀도를 높이는 것이 요구되고 있다. 그러나, 실장 밀도를 높이면 노이즈의 발생 원인이 되는 전자 부품이 늘어날뿐만 아니라, 노이즈의 영향을 받는 전자 부품도 증가하는 문제가 있다.
종래부터, 이 문제를 해결하는 수단으로서, 노이즈의 발생 원인인 전자 부품을 패키지마다 차폐층으로 덮음으로써, 전자 부품으로의 노이즈의 발생을 방지하고 또한 노이즈의 침입을 방지한, 소위 차폐 패키지가 알려져 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 패키지의 표면에 도전성 또는 반도전성 재료를 스프레이(분무)하여 코팅함으로써, 차폐 효과가 높은 전자(電磁) 차폐 부재를 용이하게 얻을 수 있는 취지 기재되어 있다. 그러나, 금속 입자와 용제로 이루어지는 용액을 사용하여 스프레이 도포에 의해 차폐층을 형성한 경우, 양호한 차폐성이 얻어지지 않을 뿐만 아니라, 차폐층과 패키지와의 밀착성이 좋지 못한 문제를 가진다.
또한, 차폐 패키지를 효율적으로 제조하는 수단으로서는, 예를 들면, 특허문헌 2에 기재된 바와 같이, 복수의 IC를 절연층으로 피복하는 공정, 이 절연층을 도전성 도료로 이루어지는 차폐층으로 피복하는 공정, 차폐층이 형성된 기판을 분할하는 공정을 포함하는 회로 모듈의 제조 방법(상기 절연층을 피복하는 차폐층을 형성하기 전에 미리 깊이 방향의 기단부(基端部)의 폭에 비해 선단부의 폭이 작은 절입 홈을 절연층에 형성하고, 절입 홈 내에 충전되도록 전도성 수지를 도포하여 차폐층을 형성한 후, 절입 홈의 선단부를 따라 선단부의 폭보다 크고 기단부의 폭보다 작은 폭으로 절삭하여 기판을 분할하는 방법)이 알려져 있다. 본 문헌에 기재된 바와 같이, 차폐층의 형성 방법으로서는, 트랜스퍼몰드법이나 폿팅(potting)법, 진공인쇄법 등이 있지만, 어느 방법도 대규모 설비를 필요로 할뿐만 아니라, 전도성 수지를 홈부(溝部)에 충전할 때 거품을 혼입하기 쉬운 문제를 가진다.
또한, 차폐층의 두께에 대해서는, 소형화의 점에서 가능한 한 얇은 것이 요구된다. 현재, 이를 위해서는 스퍼터링법으로 몰드 IC나 패키지 상면의 막 두께가 약 6㎛∼8㎛인 차폐층을 형성하는 기술이 일반적이며 양산화도 실현되고 있지만, 장치가 고액이며, 차폐층의 형성에 요하는 시간도 길고, 비용이 높아지는 문제나, 또한 전자 부품의 측면에는 도막을 형성하기 어려운 문제를 가진다.
또한, 지금까지의 도전성 도료에서는, 순은분(純銀粉)을 사용한 것 이외에, 10㎛ 이하의 막 두께로, 양호한 도전성, 차폐 특성을 얻는 것은 곤란했다. 박막으로 도전성이 얻어지지 않는 경우, 도전성 도료를 두껍게 도포할 필요가 있지만, 도전성 도료를 두껍게 도포한 경우, 용제의 건조가 늦어지므로, 측면의 도전성 도료가 처지게 되어 몰드 IC나 패키지 부품의 각 도전성 도료가 엷어지는 경우가 있다. 이 도전성 도료가 엷어진 부분에서는, 도전성을 얻을 수 없으므로, 전자파 차폐로서 불충분하게 된다.
일본공개특허 제2003-258137호 공보 일본공개특허 제2008-42152호 공보
본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것이며, 양호한 차폐성을 가지고, 패키지와의 밀착성도 양호한 박막의 차폐층이 스프레이 도포에 의해 형성 가능한 도전성 도료이며, 막 두께 10㎛ 이하의 박막이라도 도전성이 양호한 도막을 형성 가능한 도전성 도료를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 상기와 같은 차폐층이 용이하게 형성 가능한 차폐 패키지의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 도전성 도료는, 상기한 것을 감안하여, (A) 상온에서 고체인 고체 에폭시 수지와 상온에서 액체인 액체 에폭시 수지를 포함하는 바인더 성분 100질량부에 대하여, (B) 탭 밀도가 5.3∼6.5 g/cm3인 금속 입자 500∼1800 질량부, (C) 이미다졸계 경화제를 적어도 1종 함유하는 경화제 0.3∼40 질량부, 및 (D) 용제 150∼600 질량부를 적어도 함유하는 것으로 한다.
상기 (A) 바인더 성분은, 상온에서 고체인 고체 에폭시 수지 5∼35 질량부와 상온에서 액체인 액체 에폭시 수지 20∼90 질량부를 합계량 100질량부를 초과하지 않는 범위에서 함유할 수 있다.
또한, 상기 (A) 바인더 성분은 (메타)아크릴레이트 화합물을 더욱 함유할 수도 있다.
상기 (B) 금속 입자는, 플레이크(flake)상(狀)으로 할 수 있다.
상기 (C) 경화제는, 페놀계 경화제 및 나프톨계 경화제로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종을 더욱 함유할 수 있다.
상기 도전성 도료는, 원뿔평판형 회전점도계로 0.5rpm에서 측정한 점도가 100mPa·s 이상인 것이 바람직하다. 또한, 단일원통형 회전점도계로 로터 No.5를 사용하여 10rpm에서 측정한 점도가 15dPa·s 이하인 것이 바람직하다.
상기 도전성 도료는, 전자 부품의 패키지의 차폐용으로서 바람직하다.
본 발명의 차폐 패키지의 제조 방법은, 기판 상에 전자 부품이 탑재되고, 이 전자 부품이 봉지재(封止材)에 의해 봉지된 패키지가 차폐층에 의해 피복된 차폐 패키지의 제조 방법으로서, 기판 상에 복수의 전자 부품을 탑재하고, 이 기판 상에 봉지재를 충전하고 경화시킴으로써 전자 부품을 봉지하는 공정과, 복수의 전자 부품 사이에서 봉지재를 절삭하여 홈부를 형성하고, 이들 홈부에 의해 기판 상의 각전자 부품의 패키지를 개별화(個別化)시키는 공정과, 개별화한 패키지의 표면에, 본 발명의 도전성 도료를 분무에 의해 도포하는 공정과, 도전성 도료가 도포된 패키지를 가열하고, 도전성 도료를 경화시킴으로써 차폐층을 형성하는 공정과, 상기 기판을 홈부를 따라 절단함으로써 개편화(個片化)한 차폐 패키지를 얻는 공정을 적어도 가지는 것으로 한다.
본 발명의 도전성 도료에 의하면, 약 10㎛의 얇은 막 두께로도 도막의 도전성을 확보할 수 있다. 따라서, 패키지 표면에 스프레이 도포함으로써 용제가 빨리 마르고, 또한 도막이 얇기 때문에 도막 자체의 중량이 적고, 패키지 측면, 및 패키지 코너 부분에 균일한 도전성 박막을 얻을 수 있다. 따라서, 차폐 효과가 우수하고, 또한 패키지와의 밀착성이 우수한 차폐층을 용이하게 형성하는 것이 가능하게 된다. 또한, 박막으로 도포 가능하므로, 비용면에서도 우수하다.
또한 본 발명의 차폐 패키지의 제조 방법에 의하면, 상기와 같은 차폐성 및 패키지와의 밀착성이 우수한 차폐 패키지를, 대규모인 장치를 사용하지 않고 효율적으로 제조할 수 있다.
도 1은 차폐 패키지의 제조 방법의 일실시형태를 나타낸 모식 단면도이다.
도 2는 개편화 전의 차폐 패키지의 예를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도전성 도료의 도전성시험으로 사용한, 도전성 도막이 형성된 경화물 샘플의 모식도이다.
본 발명에 따른 도전성 도료는, 상기한 바와 같이, (A) 상온에서 고체인 고체 에폭시 수지와 상온에서 액체인 액체 에폭시 수지를 포함하는 바인더 성분 100질량부에 대하여, (B) 탭 밀도가 5.3∼6.5 g/cm3인 금속 입자 500∼1800 질량부, (C) 이미다졸계 경화제를 적어도 1종 함유하는 경화제 0.3∼40 질량부, 및 (D) 용제 150∼600 질량부를 적어도 함유한다. 이 도전성 도료의 용도는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 개편화되기 전의 패키지 또는 개편화된 패키지의 표면에, 스프레이 등으로 안개상(狀)으로 분사하여 차폐층을 형성시켜 차폐 패키지를 얻기 위해 바람직하게 사용된다.
본 발명에서 사용할 수 있는 상온에서 고체인 고체 에폭시 수지 및 상온에서 액체인 액체 에폭시 수지는, 분자 내에 에폭시기를 1개 이상 가지는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 예로서는, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지 등의 비스페놀형 에폭시 수지, 스피로 환형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 테르펜형 에폭시 수지, 트리스(글리시딜옥시페닐)메탄, 테트라 키스(글리시딜옥시페닐)에탄 등의 글리시딜에테르형 에폭시 수지, 테트라글리시딜디아미노디페닐메탄 등의 글리시딜아민형 에폭시 수지, 테트라브롬비스페놀 A형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, α-나프톨 노볼락형 에폭시 수지, 브롬화 페놀 노볼락형 에폭시 수지 등의 노볼락형 에폭시 수지, 고무 변성 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이들은 1종을 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
에폭시 수지로서는, 상온에서 액상(液狀)인 에폭시 수지와 상온에서 고체인 에폭시 수지를 병용하는 것이 바람직하다. 상온에서 고체란, 25℃에 있어서 무용매상태에서 유동성을 가지지 않는 상태인 것을 의미한다. 상온에서 고체인 에폭시 수지(이하, 「고체 에폭시 수지」라고 하는 경우가 있음)를 사용함으로써, 균일하게 패키지 표면에 도포되어, 불균일이 없는 차폐층을 형성할 수 있는 도전성 도료를 얻을 수 있다. 고체 에폭시 수지는, 용제에 용해하여 사용할 수 있다. 사용하는 용제는 특별히 한정되지 않고, 후술하는 것 중에서 적절하게 선택할 수 있다. 또한, 고체 에폭시 수지의 사용량은, 바인더 성분 100질량부 중 5∼35 질량부의 범위 내인 것이 바람직하고, 액체 에폭시 수지의 사용량은, 바인더 성분 100질량부 중 20∼90 질량부의 범위 내인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 바인더 성분은, (메타)아크릴레이트 화합물을 더욱 함유하는 것으로 할 수 있다. 여기서, (메타)아크릴레이트 화합물이란, 아크릴레이트 화합물 또는 메타크릴레이트 화합물이며, 아크릴로일기 또는 메타크릴로일기를 가지는 화합물이라면 특별히 한정되지 않는다. (메타)아크릴레이트 화합물의 예로서는, 이소아밀아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라아크릴레이트, 2-하이드록시-3-아크릴로일옥시프로필메타크릴레이트, 페닐글리시딜에테르아크릴레이트헥사메틸렌디이소시아네이트우레탄 프리폴리머, 비스페놀 A 디글리시딜에테르아크릴산 부가물, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 및 디에틸렌글리콜디메타크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들은 1종을 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
상기한 바와 같이 (메타)아크릴레이트 화합물을 함유하는 경우의 그 함유 비율은, 에폭시 수지와 (메타)아크릴레이트 화합물의 합계량 100질량부 중, 5∼95 질량부인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20∼80 질량부이다. (메타)아크릴레이트 화합물이 5질량부 이상인 것에 의해 도전성 도료의 보존 안정성이 우수하고, 또한 도전성 도료를 더욱 신속하게 경화시킬 수 있고, 도전성도 더욱 향상시킬 수 있다. 또한 경화 시의 도료 처짐을 방지할 수 있다. 또한, (메타)아크릴레이트 화합물이 95질량부 이하인 경우, 패키지와 차폐층과의 밀착성이 양호하게 되기 쉽다.
바인더 성분에는, 상기 에폭시 수지, (메타)아크릴레이트 화합물 이외에, 도전성 도료의 물성을 향상시키는 것을 목적으로 하여, 알키드 수지, 멜라민 수지, 크실렌 수지 등을 개질제(改質劑)로서 첨가할 수 있다.
상기 바인더 성분에 개질제를 블렌드할 경우의 함유 비율은, 도전성 도막과 도포 대상물과의 밀착성의 관점에서, 바인더 성분 100질량부 중 40질량부 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 10질량부 이하로 한다.
본 발명에 있어서는, 상기 바인더 성분을 경화시키기 위한 경화제를 사용한다. 경화제는, 이미다졸계 경화제를 적어도 1종 사용하는 것으로 하고, 이에 더하여 페놀계 경화제, 및 나프톨계 경화제로부터 선택된 적어도 1종을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 다른 경화제, 예를 들면, 아민계 경화제, 양이온계 경화제, 라디칼계 경화제 등을 사용할 수도 있다. 경화제는, 1종을 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
이미다졸계 경화제로서는, 예를 들면, 이미다졸, 2-운데실이미다졸, 2-헵타데실이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-에틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-에틸-4-메틸-이미다졸, 1-시아노에틸-2-운데실이미다졸, 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-운데실이미다졸륨트리멜리테이트, 1-시아노에틸-2-에틸-4-메틸이미다졸 등이 있다.
페놀계 경화제는, 분자 중에 페놀 골격을 적어도 1개 가지고, 에폭시 수지의 경화제로서 사용 가능한 화합물이며, 예로서는, 페놀 노볼락(노볼락형 페놀 수지), 트리페닐메탄형 페놀 수지, 디시클로펜타디엔형 노볼락 수지 등을 들 수 있고, 노볼락형 페놀 수지인 것이 바람직하다.
나프톨계 경화제는, 분자 중에 나프톨 골격을 적어도 1개 가지고, 에폭시 수지의 경화제로서 사용 가능한 화합물이며, 예로서는, 나프톨·크레졸·포름알데히드 수지, 페놀·나프톨계 아랄킬 수지, 자일록타입 노볼락 수지 등을 들 수 있다.
양이온계 경화제의 예로서는, 3불화 붕소의 아민염, P-메톡시벤젠디아조늄헥사플루오로포스페이트, 디페닐요오도늄헥사플루오로포스페이트, 트리페닐술포늄, 테트라-n-부틸포스포늄테트라페닐보레이트, 테트라-n-부틸포스포늄-o,o-디에틸포스포로디티오에이트 등으로 대표되는 오늄계 화합물을 들 수 있다.
라디칼계 경화제(중합개시제)의 예로서는, 디-쿠밀퍼옥사이드, tert-부틸쿠밀퍼옥사이드, tert-부틸하이드로퍼옥사이드, 쿠멘하이드로퍼옥사이드 등을 들 수 있다.
경화제의 함유량은, 바인더 성분의 합계량 100질량부에 대하여 0.3∼40 질량부인 것이 바람직하고, 0.5∼35 질량부인 것이 보다 바람직하다. 경화제의 함유량이 0.3질량부 이상이면 도전성 도막과 도포 대상물 표면과의 밀착성과 도전성 도막의 도전성이 양호하게 되고, 차폐 효과가 우수한 도전성 도막이 얻어지고, 40질량부 이하이면 도전성 도료의 보존 안정성이 향상된다. 또한, 경화제로서 라디칼계 경화제를 사용하는 경우에는, 바인더 성분의 합계량 100질량부에 대하여 0.3∼8 질량부인 것이 바람직하다. 라디칼계 경화제의 함유량이 0.3질량부 이상이면 도전성 도막과 도포 대상물 표면과의 밀착성과 도전성 도막의 도전성이 양호하게 되고, 차폐 효과가 우수한 도전성 도막이 얻어지고, 8질량부 이하이면 도전성 도료의 보존 안정성이 향상된다.
본 발명에서 사용할 수 있는 금속 입자는, 도전성을 가지는 입자라면 특별히 한정되지 않고, 예로서는, 동 입자, 은 입자, 니켈 입자, 은 코팅 동 입자, 금 코팅 동 입자, 은 코팅 니켈 입자, 금 코팅 니켈 입자 등을 들 수 있지만, 비교적 저렴하며 우수한 도전성을 얻을 수 있는 점에서 은 코팅 동 입자가 바람직하다.
금속 입자의 탭 밀도는 5.3∼6.5 g/cm3인 것이 바람직하다. 탭 밀도가 상기 범위 내인 것에 의해, 박막이면서 도전성이 양호한 도막 형성이 가능하게 된다.
금속 입자의 형상으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 도전성 도료의 도포 안정성이 더욱 높고, 얻어지는 도전성 도막의 저항값이 보다 낮고, 차폐성이 보다 향상된 도전성 도막을 얻을 수 있는 점에서 플레이크상(인편상(鱗片狀))인 것이 바람직하다.
또한, 금속 입자가 플레이크상인 경우에는, 금속 입자의 어스펙트비는 2∼10인 것이 바람직하다. 어스펙트비가 상기 범위 내이면, 차폐층의 도전성이 보다 양호하게 된다.
금속 입자의 함유량은, 바인더 성분 100질량부에 대하여 500∼1800 질량부인 것이 바람직하다. 금속 입자의 함유량이 500질량부 이상이면 박막의 차폐층의 도전성이 양호하게 되고, 1800질량부 이하이면, 차폐층과 패키지와의 밀착성, 및 경화 후의 도전성 도료의 물성이 양호하게 되어, 후술하는 다이싱소(dicing saw)로 절단할 때 차폐층의 파편이 생기기 어려워진다.
또한, 금속 입자의 평균 입경은, 1∼300 ㎛인 것이 바람직하다. 금속 입자의 평균 입경이 1㎛ 이상이면, 금속 입자의 분산성이 양호하며 응집을 방지할 수 있고, 또한 산화되기 어렵고, 300㎛ 이하이면 패키지의 그라운드 회로와의 접속성이 양호하다.
본 발명의 도전성 도료는, 도전성 도료를 스프레이 분무에 의해 패키지 표면에 균일하게 도포하기 위해, 소위 도전성 페이스트보다 많은 용제를 함유함으로써 저점도화하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 사용하는 용제는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 메틸에틸케톤, 아세톤, 아세토페논, 메틸셀로솔브, 메틸셀로솔브아세테이트, 메틸카르비톨, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 테트라하이드로퓨란, 디옥텔, 아세트산 메틸, 아세트산 부틸 등이 있다. 이들은 1종을 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
용제의 함유량은, 도전성 도료의 용도나 도포에 사용하는 기기 등에 따라 적절하게 조정하는 것이 바람직하지만, 통상은 바인더 성분 100질량부에 대하여 150∼600 질량부인 것이 바람직하다. 용제의 함유량이 150질량부 이상이면 10㎛으로 박막의 도막을 얻을 수 있고, 안정된 스프레이 도포성을 실현할 수 있고, 600질량부 이하이면 패키지 표면에 차폐층을 불균일없이 형성시킬 수 있고, 안정된 차폐 특성이 얻기 쉽게 된다.
그리고, 본 발명의 도전성 도료에는, 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위 내에 있어서, 소포제(消泡劑), 증점제(增粘劑), 점착제, 충전제, 난연제, 착색제 등, 공지의 첨가제를 가할 수 있다.
본 발명의 도전성 도료는, 저점도이면 원뿔평판형 회전점도계(소위 콘·플레이트형 점도계)로 점도를 측정하고, 고점도이면 단일원통형 회전점도계(소위 B형 또는 BH형 점도계)로 측정하는 것이 바람직하다.
원뿔평판형 회전점도계로 측정하는 경우에는, 브룩필드(BROOK FIELD)사의 콘 스핀들 CP40(콘 각도: 0.8°, 콘 반경: 24mm)을 사용하여, 0.5rpm으로 측정한 점도가 100mPa·s 이상인 것이 바람직하고, 150mPa·s 이상인 것이 보다 바람직하다. 점도가 100mPa·s 이상이면, 도포면이 수평이 아닌 경우의 액 처짐을 방지하여 박막의 도전성 도막을 불균일없이 형성하기 쉽다. 그리고, 원뿔평판형 회전점도계로 측정가능한 점도라면, 높더라도 문제는 없다.
단일원통형 회전점도계로 측정하는 경우에는 로터 No.5를 사용하여 10rpm으로 측정한 점도가 15dPa·s 이하인 것이 바람직하고, 13dPa·s 이하인 것이 보다 바람직하다. 점도가 15dPa·s 이하이면 스프레이 노즐의 막힘을 방지하고, 균일한 박막의 도전성 도막을 형성하기 쉽다. 그리고, 단일원통형 회전점도계로 측정 가능한 점도라면, 낮더라도 문제는 없다.
본 발명의 도전성 도료를 사용하여 도전성 도막을 형성하는 방법은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 다음의 방법을 사용할 수 있다. 즉, 공지의 에어 스프레이, 스프레이 건 등의 스프레이 도포 장치에 의해 안개상으로 분사하고, 도포 대상물의 표면에 솔고루 도포한다. 이 때의 주입압이나 분사 유량(流量), 노즐 선단부와 도포 대상물의 거리는, 필요에 따라 적절하게 조정할 수 있다. 다음으로, 도전성 도료가 도포된 도포 대상물을 필요에 따라 가열하여 용제를 충분히 건조시킨 후, 더욱 가열하여 도전성 도료 중의 바인더 성분을 충분히 경화시킴으로써 도전성 도막을 얻을 수 있다. 이 때의 가열 온도 및 가열 시간은, 바인더 성분이나 경화제의 종류 등에 따라 적절하게 조정할 수 있다.
본 발명의 도전성 도료를 패키지의 차폐용에 사용한 경우, 도전성 도료에 의해 얻어지는 차폐층은, 동박 등으로 형성된 그라운드 회로와의 밀착성이 우수하다. 구체적으로는, 패키지의 일부로부터 노출된 그라운드 회로의 동박과 차폐층과의 밀착성이 양호하므로, 패키지 표면에 도전성 도료를 도포하여 차폐층을 형성한 후에 패키지를 절단하여 개편화할 때, 절단 시의 충격에 의해 차폐층이 그라운드 회로로부터 박리하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 도전성 도료를 패키지의 차폐용에 사용하는 경우의, 도전성 도료와 동박과의 밀착성으로서는, JIS K 6850:1999에 기초하여 측정한 전단 강도가 3.0MPa 이상인 것이 바람직하다. 전단 강도가 3.0MPa 이상이면, 개편화 전의 패키지를 절단할 때의 충격에 의해 차폐층이 그라운드 회로로부터 박리할 우려가 거의 없게 된다.
본 발명의 도전성 도료에 의해 형성되는 차폐층의 시트 저항값은, 도막의 두께가 10㎛이며 100mΩ/□ 이하인 것이 바람직하다. 시트 저항값이 100mΩ/□ 이하이면 차폐 특성이 양호하게 된다.
다음으로, 본 발명의 도전성 도료를 사용하여 차폐 패키지를 얻기 위한 방법 일실시형태에 대하여 도면를 사용하여 설명한다.
먼저, 도 1의 (a)에 나타낸 바와 같이, 기판(1)에 복수의 전자 부품(IC 등)(2)을 탑재하고, 이들 복수의 전자 부품(2) 사이에 그라운드 회로 패턴(동박)(3)이 설치된 것을 준비한다.
다음으로, 도 1의 (b)에 나타낸 바와 같이, 이들 전자 부품(2) 및 그라운드 회로 패턴(3) 상에 봉지재(4)를 충전하고 경화시켜, 전자 부품(2) 및 그라운드 회로 패턴(3)을 봉지한다.
다음으로, 도 1의 (c)에 있어서 화살표로 나타낸 바와 같이, 복수의 전자 부품(2) 사이에서 봉지재(4)를 절삭하여 홈부를 형성하고, 이들 홈부에 의해 기판(1)의 각 전자 부품의 패키지를 개별화시킨다. 부호 A는, 각각 개별화한 패키지를 나타낸다. 홈을 구성하는 벽면으로부터는 그라운드 회로 중 적어도 일부가 노출되어 있고, 홈의 바닥부는 기판을 완전하게는 관통하지 않는다.
한편, 전술한 에폭시 수지, 필요에 따라 사용되는 (메타)아크릴레이트 화합물, 금속 입자, 용제, 및 경화제와, 필요에 따라 개질제를 소정의 배합 비율이 되도록 혼합하고, 도전성 도료를 준비한다.
이어서, 도전성 도료를 임의의 스프레이 도포 장치에 의해 안개상으로 분사하고, 패키지 표면 및 벽면으로부터 노출된 그라운드 회로가 도전성 도료로 피복되도록 골고루 도포한다. 이 때의 주입압이나 분사 유량, 노즐 선단부와 패키지 표면의 거리는, 필요에 따라 적절하게 설정된다.
다음으로, 도전성 도료가 도포된 패키지를 가열하여 용제를 충분히 건조시킨 후, 더욱 가열하여 도전성 도료 중의 바인더 성분을 충분히 경화시키고, 도 1의 (d)에 나타낸 바와 같이, 패키지 표면에 차폐층(5)을 형성시킨다. 이 때의 가열 조건은 적절하게 설정할 수 있다. 도 2는 이 상태에서의 기판을 나타내는 평면도이다. 부호 B1, B2, …B9은, 개편화되기 전의 차폐 패키지를 각각 나타내고, 부호 11∼19는 이들 차폐 패키지 사이의 홈을 각각 나타낸다.
다음으로, 도 1의 (e)에 있어서 화살표로 나타낸 바와 같이, 개편화 전의 패키지 사이의 홈의 바닥부에 따라 기판을 다이싱소 등에 의해 절단함으로써 개편화된 패키지 B가 얻어진다.
이와 같이 하여 얻어지는 개편화된 패키지 B는, 패키지 표면(상면부, 측면부 및 상면부와 측면부와의 경계의 모서리부 모두)에 균일한 차폐층이 형성되어 있으므로, 양호한 차폐 특성이 얻어진다. 또한 차폐층과 패키지 표면 및 그라운드 회로와의 밀착성이 우수하므로, 다이싱소 등에 의해 패키지를 개편화할 때의 충격에 의해 패키지 표면이나 그라운드 회로로부터 차폐층이 박리하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 도전성 도막은, 10㎛ 정도의 두께에서도 양호한 도전성을 얻을 수 있으므로, 차폐 패키지의 크기 등, 지금까지의 설계를 변경하지 않더라도 사용할 수 있는 장점이 있으며, 또한, 적은 도포량이면 되므로, 비용면에서도 우수하다.
[실시예]
이하, 본 발명의 내용을 실시예에 기초하여 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이하로 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하에 있어서 「부」 또는 「%」는, 특별히 언급하지 않는 한 질량 기준으로 한다.
1. 도전성 도료의 조제 및 평가
[실시예, 비교예]
에폭시 수지를 포함하는 바인더 성분 100질량부에 대하여, 경화제, 금속 입자, 및 용제를 표 1에 기재된 비율로 배합하고 혼합하여, 도전성 도료를 얻었다. 사용한 각 성분의 상세한 것은 하기와 같다.
고체 에폭시 수지: 미쓰비시가가쿠(주) 제조, 상품명 「JER157S70」
액체 에폭시 수지 1: 글리시딜아민계 에폭시 수지, (주)ADEKA 제조, 상품명 「EP-3905S」
액체 에폭시 수지 2: 글리시딜에테르계 에폭시 수지, (주)ADEKA 제조, 상품명 「EP-4400」
(메타)아크릴레이트 수지: 2-하이드록시-3-아크릴로일옥시프로필메타크릴레이트, 교에이샤화학(共榮社化學)(주) 제조, 상품명 「라이트에스테르 G-201P」
경화제 1: 페놀 노볼락, 아라카와화학공업(荒川化學工業)(주) 제조, 상품명 「타마놀 758」
경화제 2: 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸, 시코쿠화성공업(四國化成工業)(주)제조, 상품명 「2MZ-CN」
경화제 3: 나프톨계 경화제, 군에이화학공업(群榮化學工業)(주) 제조, 상품명 「GPNX-70HN」
비교 경화제: 아민계 경화제, 아지노모토 파인 테크노(주) 제조, 상품명 「아미큐머 PN-23」
용제: 아세트산 부틸
금속 입자: 플레이크상 은 코팅 동분(銅粉), 은 피복량 5질량%, 평균 입경 5㎛, 탭 밀도 6.3g/cm3, 5.6g/cm3, 5.3g/cm3, 5.0g/cm3
(1) 점도
상기 각 실시예 및 비교예에서 얻어진 도전성 도료(액체 온도 25℃)의 점도 측정을 TVB-10형 점도계 또는 원뿔평판형 회전점도계로 행하였다. TVB-10형 점도계에서의 측정은, 스핀들 No.5를 사용하여, 회전수 10rpm으로 행하였다. 원뿔평판형 회전점도계에서의 측정은, 브룩필드(BROOK FIELD)사의 상품명 「프로그래머블 점도계 DV-II+Pro」, 콘 스핀들 CP40을 사용하여, 0.5rpm으로 행하였다. 측정된 점도를 표 1에 나타내었다. 그리고, 점도의 란의 「-」는, 그 점도계에서는 측정 불능인 것을 나타낸다.
(2) 도전성 도막의 도전성
도 3에 나타낸 바와 같이, 동 패드(21)를 설치한 유리 에폭시 기판의 도포 개소 이외 폴리이미드 테이프로 마스킹하고, 핸드 스프레이(아네스트 이와타(岩田)(주) 제조, LPH-101A-144LVG)에 의해 각 실시예 및 비교예에서 얻어진 도전성 도료를 도포하고, 80℃에서 60분간 예비 가 한 후, 160℃에서 60분간 가열함으로써 본경화시키고, 폴리이미드 필름을 박리함으로써, 동 패드(21) 사이의 길이(도 3에서의 x) 60mm, 폭(도 3에서의 y) 5mm, 두께 10㎛의 도전성 도막(22)을 얻었다. 이 경화물 샘플에 대하여, 테스터를 사용하여 양단의 저항값 R을 측정하고, 하기 식(1)에 의해 시트 저항을 계산했다. N=5로 시험을 행하고, 그 평균값을 구했다. 시트 저항이 100mΩ/□ 이하이면, 도전성이 양호한 것으로 판단했다.
시트 저항(Ω/□)=(0.5×R)/6 …(1)
(3) 박막 도포성
상기에서 얻어진 경화물 샘플에 대하여, 폴리이미드 필름을 박리한 부분의 유리 에폭시 기판의 두께와, 그 박리한 부분에 인접하는 도전성 도막(22)이 형성된 유리 에폭시 기판의 두께를 각각 마이크로미터로 측정하고, 후자로부터 전자를 뺌으로써, 도전성 도막(22)의 두께를 구했다. 점도가 낮은 것에 대해서는, 중첩 도포를 행하여 10㎛의 막 두께로 하였으나, 1회의 도포로 12㎛ 이상이 된 것은, 「×」로 했다.
(4) 차폐층의 두께의 균일성
유리 에폭시 기판(FR-4)을 사용하여, 폭 15mm×길이 15mm×두께 1mm의 더미 칩을 제작했다. 이 더미 칩의 절반을 폴리이미드 필름으로 마스킹하고, 점착 테이프를 사용하여 10mm 간격으로 바둑판 눈금형으로 고정하고, 회전 테이블 위에 탑재하고 160rpm으로 회전시키면서, 핸드 스프레이 장치(아네스트 이와타(岩田)(주) 제조, 「LPH-101A-144LVG」)를 사용하여 스프레이 도포 시험을 했다. 스프레이 도포 후에 80℃에서 60분간 용제를 건조하고, 160℃에서 60분간 가열하고, 경화시켰다. 경화 후의 도막에 대하여, 균일성을 평가했다.
구체적으로는, 폴리이미드 필름을 박리한 부분의 더미 칩의 두께와, 그 박리 부분에 인접하는 도전성 도막이 형성된 더미 칩의 두께를 각각 마이크로미터로 측정하고, 후자로부터 전자를 뺌으로써, 상면의 도전성 도막의 두께를 구했다. 상면의 막 두께 측정은 임의의 3개소에서 행하였다. 측면의 막 두께 측정은, 1개소에서 행하고, (도막 형성 개소의 측정값-인접하는 미도포 부분의 측정값)×1/2를 막 두께로 했다. 샘플은, N=5로 행하고, 평균값을 구했다.
두께의 균일성의 평가는, 상기 상면과 측면의 두께 측정값으로부터 하기 식(2)에 의해 얻어지는 수치로 행하고, 75% 이상이면 「○」로 했다.
두께의 균일성(%)=(측면의 두께/상면의 두께)×100 …(2)
(5) 도전성 도료의 밀착성(침지(DIP) 납땜 전후의 전단 강도의 측정)
차폐층과 패키지 표면 또는 그라운드 회로와의 밀착성 평가로서, JIS K 6850:1999에 기초한 전단 강도를 측정했다. 구체적으로는, 폭 25mm×길이 100mm×두께 1.6mm의 동판에 도전성 도료를 길이 12.5mm의 영역에 도포하고, 상온에서 5분간 방치하여 용제를 건조시킨 후, 그 위에 폭 25mm×길이 100mm×두께 1.6mm의 동판을 접합하였다. 다음으로, 80℃에서 60분 가열하고, 160℃에서 60분간 가열하여 동판끼리를 접착시켰다. 다음으로, 인장강도 시험기((주)시마즈제작소(島津製作所)사 제조, 상품명 「오토그래프 AGS-X」)를 사용하여 접착면을 평행하게 인장하여, 파단(破斷)했을 때의 최대 하중을 접착 면적으로 나누어서 전단 강도를 계산했다. 전단 강도가 3.0MPa 이상이면 문제없이 사용할 수 있다.
각 실시예의 전단 강도는 모두 3.0MPa 이상이며, 차폐층으로서 바람직하게 사용할 수 있는 것이 확인되었다.
상기에 더하여, 침지 납땜 후의 밀착성을 평가했다. 패키지는 침지 납땜 공정에 있어서 고온에 노출된다. 이 때문에, 고온에 노출된 후의 차폐층과 패키지의 표면 및 그라운드 회로와의 밀착성도 중요하게 된다. 이에, 침지 납땜 후의 밀착성을 측정하기 위하여, 상기와 동일하게 행하여 도전성 도료를 동판에 도포하고 접합하고 80℃에서 60분간 가열한 후, 160℃에서 60분간 가열하여 도전성 도료를 경화시켰다. 다음으로, 260℃에서 30초간 가열한 후의 전단 강도를 측정했다. 전단 강도의 측정 방법은 상기와 동일하다.
침지 납땜 후의 전단 강도가 3.0MPa 이상이면 차폐층으로서 문제없이 사용할 수 있다. 각 실시예의 도전성 도료의 전단 강도는 모두 3.0MPa 이상이며, 차폐층으로서 바람직하게 사용할 수 있는 것이 확인되었다.
상기 평가 방법으로 행해진 도전성 도료의 도포는, 하기 조건으로 행하였다.
<스프레이 조건>
유량: 200L/분
압력: 0.5Pa
도포물과의 거리: 약 150mm
도포 시간: 2초×1회∼4회
[표 1]
Figure pct00001
결과는, 표 1에 나타낸 바와 같으며, 각 실시예의 도전성 도료에 의하면, 모두 도전성이 100mΩ/□이며, 박막 도포성, 차폐층의 두께 균일성, 도전성 도막의 밀착성이 우수하였다.
비교예 1은, 이미다졸계 경화제를 함유하지 않으므로, 도전성이 우수하지 않았다.
비교예 2는, 함유하는 금속 입자의 탭 밀도가 5.3∼6.5 g/cm3가 아니므로, 도전성이 우수하지 않았다.
비교예 3은, 금속 입자의 함유량이 500질량부 미만이며, 용제의 함유량이 600질량부보다 많으므로, 점도가 지나치게 낮아, 균일한 두께의 차폐층이 얻어지지 않았다.
비교예 4는, 금속 입자의 함유량이 1800질량부보다 많고, 용제의 함유량이 150 미만이므로, 점도가 지나치게 높아, 박막 도포성, 도전성 도막의 밀착성이 우수하지 않았다. 그리고, 박막의 차폐층이 얻어지지 않으므로, 도전성, 차폐층의 두께 균일성은, 측정하지 않았다.
본 국제출원은, 2016년 3월 29일자에 출원된 일본 특허 출원인 일본특원 2016-066379호에 기초한 우선권을 주장하는 것이며, 상기 일본 특허 출원인 일본특원 2016-066379호의 전체 내용은, 본 국제 출원에 포함된다.
본 발명이 특정한 실시형태에 대한 상기 설명은, 예시를 목적으로 하여 제시한 것이다. 이들은, 망라적이거나, 기재한 형태 그대로 본 발명을 제한하는 것을 의도한 것은 아니다. 수많은 변형이나 변경이, 상기한 기재 내용에 비추어 보아 가능한 것은 당업자에게 자명하다.
A……기판 상에서 개별화된 패키지
B……개편화된 차폐 패키지,
B1, B2, B9……개편화되기 전의 차폐 패키지
1……기판, 2……전자 부품, 3……그라운드 회로 패턴(동박), 4……봉지재,
5……도전성 도료(차폐층), 11∼19……홈
21……동 패드, 22……도전성 도막

Claims (9)

  1. (A) 상온에서 고체인 고체 에폭시 수지와 상온에서 액체인 액체 에폭시 수지를 포함하는 바인더 성분 100질량부에 대하여,
    (B) 탭 밀도가 5.3∼6.5 g/cm3인 금속 입자 500∼1800 질량부, (C) 이미다졸계 경화제를 적어도 1종 함유하는 경화제 0.3∼40 질량부 및 (D) 용제 150∼600 질량부를 적어도 함유하는, 도전성 도료.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (A) 바인더 성분이 상온에서 고체인 고체 에폭시 수지 5∼35 질량부와 상온에서 액체인 액체 에폭시 수지 20∼90 질량부를 합계량 100질량부를 초과하지 않는 범위에서 함유하는, 도전성 도료.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 (A) 바인더 성분이 (메타)아크릴레이트 화합물을 더욱 함유하는, 도전성 도료.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 (B) 금속 입자가 플레이크(flake)상(狀)인, 도전성 도료.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 (C) 경화제가 페놀계 경화제 및 나프톨계 경화제로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종을 더욱 함유하는, 도전성 도료.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    원뿔평판형 회전점도계로 0.5rpm에서 측정한 점도가 100mPa·s 이상인,
    도전성 도료.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    단일원통형 회전점도계로 로터 No.5를 사용하여 10rpm에서 측정한 점도가 15dPa·s 이하인, 도전성 도료.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    전자 부품의 패키지의 차폐용인, 도전성 도료.
  9. 기판 상에 전자 부품이 탑재되고, 상기 전자 부품이 봉지재(封止材)에 의해 봉지된 패키지가 차폐층에 의해 피복된 차폐 패키지의 제조 방법으로서,
    기판 상에 복수의 전자 부품을 탑재하고, 상기 기판 상에 봉지재를 충전하고 경화시킴으로써 상기 전자 부품을 봉지하는 공정,
    상기 복수의 전자 부품 사이에서 봉지재를 절삭하여 홈부(溝部)를 형성하고, 이들 홈부에 의해 기판 상의 각 전자 부품의 패키지를 개별화(個別化)시키는 공정,
    상기 개별화한 패키지의 표면에, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 도전성 도료를 분무에 의해 도포하는 공정,
    상기 도전성 도료가 도포된 패키지를 가열하고, 상기 도전성 도료를 경화시킴으로써 차폐층을 형성하는 공정 및
    상기 기판을 상기 홈부를 따라 절단함으로써 개편화(個片化)한 차폐 패키지를 얻는 공정을 적어도 포함하는, 차폐 패키지의 제조 방법.
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