导电性粘结剂及使用该粘结剂的组装结构体制造技术

本发明专利技术提供即使使用通常的贱金属也可保持耐湿气可靠性的导电性粘结剂及组装结构体。本发明专利技术的导电性粘结剂含有标准电极电位是银的标准电极电位以上的第１种粒子和标准电极电位比银的标准电极电位低的第２种粒子。另外，在比作为第１种粒子的金属粒子电位低的电极表面上也可形成比金属粒子电位高的金属化合物被膜。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子元件的组装领域所使用的导电性粘结剂，进而涉及使用导电性粘结剂将基板和电子元件电连接的组装结构体。
技术介绍
近年，随着对调节环境意识的提高，在电子设备组装的领域中，对于焊锡合金中的铅作出了限制，无铅组装技术，即确立使用不含铅的材料结合电子元件的技术成为迫切任务。作为无铅组装技术，主要可举出无铅焊锡及使用导电性粘结剂的组装技术，但更开始关注的是期待得到具有结合部的柔软性和组装温度的低温化等优点的导电性粘结剂。导电性粘结剂，一般是将导电性粒子分散在树脂系粘结成分(粘合树脂)中的。元件的装配，通常是通过在基板的电极上涂敷导电性粘结剂，配置元件后，固化树脂而进行的。这样用树脂粘结结合部的同时，通过树脂收缩使导电性粒子间接触，确保连接部的导通。导电性粘结剂的树脂的固化温度是150℃左右，比240℃左右的焊锡的熔融温度低，所以也可以使用于耐热性低的廉价的元件，另外，由于用树脂粘结结合部，所以对于由于热和外力而变形可很好地适应。为此，与结合部是合金的焊锡比较，具有在结合部难以发生龟裂的优点。从以上的理由看，期待导电性粘结剂作为焊锡的替代材料而使用。可是，导电性粘结剂，在连接普通电极元件和基板的状态的组装可靠性上劣于焊锡合金。一般，作为电子元件和电路基板的端子电极，使用锡合金或铜等的贱金属。若使用导电性粘结剂组装具有贱金属的端子电极的电子元件和电路基板时，在高温多湿氛围下连接电阻显著增大。使用导电性粘结剂的组装结构体的连接电阻的增加主要原因是由于用于电极的贱金属在水分存在下腐蚀的缘故。即，用于导电性粘结剂的银等的金属粒子和贱金属电极与侵入的水分接触形成一种电池，电位相对低的贱金属电极被腐蚀。因此，为了使用导电性粘结剂确保耐湿可靠性，需要不使用通用电极，而使用Au或Pd等高价的电极。专利技术的公开在此，本专利技术，其目在于使用通用的贱金属电极时，也可提供能维持耐湿可靠性的导电性粘结剂和组装结构体。本专利技术的导电性粘结剂是为了电连接电子元件和基板而使用的，含有标准电极电位是银的标准电极电位以上的第1种粒子和标准电极电位比银的标准电极电位低的第2种粒子。对于此导电性粘结剂，通过添加电位低的第2种粒子，并由于此第2种粒子进行牺牲腐蚀，所以可抑制电子元件和基板的电极的腐蚀。另外，本专利技术提供使用上述导电性粘结剂电连接电子元件的电极和基板的电极的组装结构体。对于此组装结构体，也存在着腐蚀第2种粒子后的，作为从氧化物、氢氧化物、氯化物及碳酸盐选出的至少1种的化合物。进而，本专利技术还提供组装结构体，其是使用导电性粘结剂电连接电子元件的电极和基板的电极，此导电性粘结剂含有标准电极电位是银的标准电极电位以上的粒子，是从电子元件的电极和基板的电极选出的至少一方的电极，在标准电极电位比上述粒子低的电极表面形成标准电极电位比上述粒子的标准电极电位高的金属化合物被膜。对于此组装结构体，通过在电位低的电极表面形成电位高的金属化合物被膜，可抑制电极的腐蚀。图2是表示用于评价本专利技术的导电性粘结剂的试验片的平面图。图3(a)是表示引线元件的一个例子的斜视图、图3(b)是表示使用引线元件的本专利技术的组装结构体的一个方案的断面图。图4是表示使用SIMS分析适用于本专利技术的样品的耐湿试验后的导电性粘结剂内的组成的结果图，图4(a)表示Zn的分布、图4(b)表示0的分布。图5是表示使用SIMS分析适用于以往的技术的样品的耐湿试验后的导电性粘结剂和电子元件的电极的界面附近的结果图，图5(a)表示Sn的分布、图5(b)表示0的分布。专利技术的实施方案以下，对于本专利技术的优选的实施方案进行说明。对于本专利技术，为了达到上述目的，作为第1个手段，将为了确保银等导电性而添加的金属粒子作为第1种粒子，将比第1种粒子的标准电极电位低的第2种粒子添加到导电性粘结剂中。另外，作为第2个手段，通过在电子元件和/或电路基板的电极上施以表面处理，则可提高此电极的标准电极电位。首先，对于第1个手段进行说明。在此手段中，通常在含有为了确保电连接的金属粒子(第1种粒子)、粘结树脂、固化剂或各种添加剂的导电性粘结剂中，进而添加第2种粒子。第2种粒子，优选的是比第1种粒子的标准电极电位低(换言之，容易腐蚀)，更优选的是比作为连接对象的电子元件及电路基板的电极的标准电极电位低的。即标准电极电位的优选的大小关系是(第1种粒子)＞(电极)＞(第2种粒子)只要第2种粒子的标准电极电位比电极的标准电极电位相对低，就可有效地抑制电极的腐蚀。通过第1种粒子电连接第2种粒子和电极构成腐蚀电池，是为了使相对电位低的第2种粒子优先于电极腐蚀。具体地由于在电极表面上通用金属是Sn或含Sn的合金，第2种粒子的标准电极电位，优选的是比Sn还低的。对于组装结构体，侵入到结合部的水分成为电解质，是引起电池腐蚀的原因。实际上，侵入的水中，也有含在导电性粘结剂或基板上的水溶性成分溶出的成分。从此成分生成的电解质离子，提高了水的电解能力，具有促进电极腐蚀的作用，但同时也促进第2种粒子的牺牲腐蚀。电解质离子在某些程度的存在，可提高防腐蚀的可靠性。本专利技术者确认，从改善可靠性的观点看，最好是在导电性粘结剂中，存在1～10000ppm、进而1～100ppm的电解质离子。作为电解质离子，优选的是由溴、氯等生成的卤离子(特别是氯化物离子)、由钠、钾等生成的碱金属离子。对于后述的实施例，若作为第2种粒子的Zn粒子和氯化物离子共存，可认为有显著的防腐蚀效果。另外，电解质离子往往对于标准电极电位值有影响。因此，在导电性粘结剂含有5ppm以上的电解质离子时，考虑实际的腐蚀过程，在代替通常使用的脱离子水(导电率1μS-1以下)，使用含有电解质离子的水时的标准电极电位中，最好是保持上述关系。具体的测定对象，可以使用添加3重量％NaCl的上述脱离子水。第1种粒子，适宜的是贵金属(金(Au)、银(Ag)、铂(Pt)、钯(Pd)、铟(Ir)、铑(Rh)、锇(Os)、铷(Ru))的金属粒子或Ag-Pd合金等的贵金属的合金。另外，只要标准电极电位是银的标准电极电位以上，使用含有贵金属以外的金属的粒子，例如用Ag被覆的铜(Cu)粒子也没有关系。若考虑体积固有电阻值或材料成本，作为第1种粒子，优选的是Ag粒子。第1种粒子含量，优选的是即使第2种粒子腐蚀，也能维持电连接的程度，具体地可以将其含有率作成导电性粘结剂的70重量％以上95重量％以下。第2种粒子，优选的是贱金属和非金属，具体地是含有从，铁(Fe)、碳(C)、铝(Al)、锌(Zn)、镁(Mg)、镍(Ni)、铜(Cu)、铍(Be)、铬(Cr)、锡(Sn)、钒(V)及钙(Ca)中选出的至少1种。第2种粒子，优选的是具有容易形成氧化物的特性的。具体地可以使用由Zn、Fe、Mg、Cu、V、Ca及Be中选出的至少1种，特别优选的是Zn。第2种粒子，若被氧化，成为在表面富含和树脂容易化学结合的羟基的状态。若通过此结合，提高粘合树脂和金属粒子的密接性，可抑制水分向结合部的浸入。另外，第2种粒子，也可以含有如碳钢、SnAg、SnBi、SnCu、FeNi、BeCu、不锈钢等的多种元素。作为第2种粒子使用合金时，也可以将电位更低的成分(SnAg时是Sn)的电位作为比较的对象使用。第2种粒子的含有率，通常可以作成导电性粘结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导电性粘结剂，其是为了电连接电子元件和基板而使用的导电性粘结剂，其特征在于，该粘结剂含有标准电极电位是银的标准电极电位以上的第１种粒子和标准电极电位比银的标准电极电位低的第２种粒子。

【技术特征摘要】
JP 2000-8-31 262244/001.一种导电性粘结剂，其是为了电连接电子元件和基板而使用的导电性粘结剂，其特征在于，该粘结剂含有标准电极电位是银的标准电极电位以上的第1种粒子和标准电极电位比银的标准电极电位低的第2种粒子。2.根据权利要求1所述的导电性粘结剂，其中，第2种粒子含有从Fe、C、Al、Zn、Mg、Ni、Cu、Be、Cr、Sn、V及Ca中选出的至少1种。3.根据权利要求2所述的导电性粘结剂，其中，第2种粒子含有Zn。4.根据权利要求1所述的导电性粘结剂，其中，第2种粒子的标准电极电位比Zn低。5.根据权利要求1所述的导电性粘结剂，其中，进而还含有1～10000ppm的电解质离子。6.根据权利要求5所述的导电性粘结剂，其中，电解质离子含有氯化物离子。7.根据权利要求1所述的导电性粘结剂，其中，第1种粒子的含有率是70重量％以上95重量％以下。8.根据权利要求1所述的导电性粘结剂，其中，第2种粒子的含有率是0.5重量％以上10重量％以下。9.根据权利要求8所述的导电性粘结剂，其中，第2种粒子的含有率是超过2重量％。10.根据权利要求1所述的导电性粘结剂，其中，进而还含有粘合树脂。11.根据权利要求10所述的导电性粘结剂，其中，粘合树脂是热固化性树脂。12.根据权利要求1所述的导电性粘结剂，其中，进而还含有有机溶剂。13.根据权利要求12所述的导电性粘结剂，其中，有机溶剂是具有15以上的介电常数的极性溶剂。14.根据权利要求1所述的导电性粘结剂，其中，进而含有金属氧化膜除去用材料，通过上述金属氧化膜除去用材料可以除去或减少第2种粒子表面的氧化膜。15.根据权利要求1所述的导电性粘结剂，其中进而还含有从活性剂及抗氧化剂中选出的至少一方。16.一种组装结构体，该组装结构体是含有电子元件和基板和导电性粘结剂，上述电子元件的电极和上述基板的电极是用导电性粘结剂电连接的组装结构体，其特征在于，上述导电性粘结剂是 1所述的导电性粘结剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹泽弘辉，北江孝史，石丸幸宏，三谷力，西山东作，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]