도전성 수지 조성물, 그것을 사용한 전자부품의 제조방법, 접합방법, 접합구조, 및 전자부품{CONDUCTIVE RESIN COMPOSITION, PROCESS FOR PRODUCING ELECTRONIC PART USING SAME, CONNECTING METHOD, CONNECTION STRUCTURE, AND ELECTRONIC PART}
본 발명은 도전성 입자로서 카본을 사용한 도전성 수지 조성물, 그것을 사용한 전자부품의 제조방법, 접합방법, 접합구조, 및 전자부품에 관한 것이다.
전자부품을 기판에 탑재할 때에 전자부품의 전극과 기판의 랜드를 전기적, 기계적으로 접속하는 경우나, 전자부품을 금속 케이스에 수용하고, 전자부품의 전극을 금속 케이스의 바닥부에 접합하여 전기적, 기계적으로 접속하는 경우 등에 사용되는 접착제로서, 도전성 입자를 액상의 매트릭스 수지 중에 분산시킨 도전성 접착제(도전성 수지 조성물)가 있다. 이 도전성 접착제를 사용했을 경우, 매트릭스 수지를 경화시킴으로써 전자부품과 기판이 기계적으로 접합되는 동시에, 전자부품의 외부전극과 기판의 랜드가 매트릭스 수지 중에 포함되는 도전성 입자에 의해 전기적으로 접속되게 된다. 이러한 도전성 접착제 중 하나로서, 카본 입자를 도전성 입자로서 사용한 도전성 접착제가 알려져 있다. 그러나 Ag나 Cu 등의 도전성 금속 입자에 비해 카본 입자는 저항값이 높다는 문제가 있다. 그래서 이러한 문제점을 해결하기 위해, 랜드와 전극 등의 접합 대상간에 카본 입자를 포함하는 도전성 접착제를 개재시켜 누름으로써 카본 입자를 파괴하여, 접촉점수를 증가시킨 상태로 매트릭스 수지를 경화시킴으로써, 저(低)저항화를 꾀한 접합방법이 제안되어 있다(특허문헌 1 참조). 그러나 이와 같이 가압에 의해 파괴되는 것과 같은 강도가 낮은 카본 입자를 사용했을 경우, 접촉점수는 늘어나지만, 카본 입자가 전극이나 랜드에 파고들어가서 발생하는 앵커 효과(anchor effect)는 얻어지지 않으며, 기계적 충격이나 열충격 등에 의해 전기적 도통이 손상되기 쉬워 접속 신뢰성이 낮다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하는 것으로서, 접속 저항이 낮고, 기계적 충격이나 열충격 등에도 강한, 높은 도통 신뢰성을 얻을 수 있는 도전성 수지 조성물, 그것을 사용한 접합 신뢰성이 높은 전자부품의 제조방법, 접합 대상간을 확실하게 접합할 수 있는 접합방법 및 접합구조, 상기 접합구조를 구비한 신뢰성이 높은 전자부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 도전성 수지 조성물은, (a)경화성 수지와, (b)구형(球形) 카본 본체의 표면이 카본 미립자로 코팅된 경질(硬質) 구형 카본, 및/또는, 구형 카본 본체의 표면이 피치(pitch)에 유래하는 카본 미세 조각(fine carbon particle)으로 피복된 경질 구형 카본을 함유하는 것을 특징으로 하고 있다. 본 발명에서의 경질 구형 카본은 압축 시험으로 측정한 입자 강도가 200MPa 이상, 라만 스펙트럼(raman spectra)에서의 G-Band의 반값폭이 75cm -1 이하인 카본으로서, 구형인 것을 말한다. 한편 경질 카본은 예를 들면 '경질 비정질 카본', '글래시(glassy) 카본'이라고도 불리는 재료이며, '강철의 몇 배의 단단함'을 지닌다고 되어 있다. 또한 카본 미립자로서는 경질 카본블랙 등을 사용하는 것이 가능하다. 상기 경질 구형 카본의 평균 입자경은 10㎛ 이하인 것이 바람직하다. 또한 본 발명의 도전성 수지 조성물은 상기 경질 구형 카본을 0.5∼20중량%의 비율로 함유하고 있는 것이 바람직하다. 또한 본 발명의 전자부품의 제조방법은 서로 전기적으로 접속시켜야 할 부위를 구비한 적어도 2개의 워크(work)의, 상기 부위간에, 청구항 1∼3 중 어느 한 항에 기재된 도전성 수지 조성물을 공급하는 공정과, 상기 부위간에 압력을 가하면서, 상기 도전성 수지 조성물을 경화시키는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다. 또한 본 발명의 전자부품의 제조방법은 서로 전기적으로 접속시켜야 할 부위를 구비한 워크 중 적어도 하나가, 접속시켜야 할 부위인 전극을 구비한 압전 소자인 경우에 적용했을 때에 특히 의미가 있다. 또한 본 발명의 접합방법은, (a)한쪽 도체와 다른쪽 도체를, 청구항 1∼3 중 어느 한 항에 기재된 도전성 수지 조성물로서, 상기 한쪽 도체 및 상기 다른쪽 도체보다 경도가 높은 경질 구형 카본을 함유하는 도전성 수지 조성물을 개재하여 대향시키는 공정과, (b)서로 대향하는 상기 한쪽 도체와 상기 다른쪽 도체에, 상기 경질 구형 카본의 일부가 파고들어가는 동시에, 상기 경질 구형 카본의 표면의 카본 미립자 및/또는 카본 미세 조각이, 상기 한쪽 도체 및 상기 다른쪽 도체에 파고들어간 상태가 되도록, 상기 한쪽 도체와 상기 다른쪽 도체를 상기 도전성 수지 조성물을 개재하여 압접(壓接)시키는 공정과, (c)상기 한쪽 도체와 상기 다른쪽 도체를 상기 도전성 수지 조성물을 개재하여 압접한 상태로, 상기 도전성 수지 조성물을 경화시키는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다. 또한 본 발명의 접합구조는, 한쪽 도체와 다른쪽 도체를 전기적으로 도통하도록 접합하기 위한 접합구조로서, 상기 한쪽 도체와 상기 다른쪽 도체 사이에, 청구항 1∼3 중 어느 한 항에 기재된 도전성 수지 조성물로서, 상기 한쪽 도체 및 상기 다른쪽 도체보다 경도가 높은 경질 구형 카본을 함유하는 도전성 수지 조성물이 개재되고, 또한 상기 도전성 수지 조성물은 서로 대향하는 상기 한쪽 도체 및 상기 다른쪽 도체에, 상기 경질 구형 카본의 일부가 파고들어가는 동시에, 상기 경질 구형 카본의 표면의 카본 미립자 및/또는 카본 미세 조각이 상기 한쪽 도체 및 상기 다른쪽 도체에 파고들어간 상태로 경화하고 있는 것을 특징으로 하고 있다. 또한 본 발명의 전자부품은 청구항 7의 접합구조를 구비하면서, 상기 한쪽 도체 및 상기 다른쪽 도체 중 적어도 한쪽이, 압전 소자에 배치된 전극인 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 도전성 수지 조성물은, (a)경화성 수지와, (b)구형 카본 본체의 표면이 카본 미립자로 피복된 경질 구형 카본 및/또는 구형 카본 본체의 표면이 피치에 유래하는 카본 미세 조각으로 코팅된 경질 구형 카본을 함유하고 있고, 이 경질 구형 카본은 통상 접합해야 할 대상인, 전극이나 랜드 등을 구성하는 Cu나 Ag 등의 금속보다 경도가 높기 때문에, 접합 대상간(도체간)에 본 발명의 도전성 수지 조성물을 개재시켜서 적당한 압력으로 압접함으로써, 경질 구형 카본이 도체에 파고들어가는 동시에, 경질 구형 카본의 표면의 카본 미립자 및/또는 카본 미세 조각이 상기 한쪽 도체 및 상기 다른쪽 도체에 파고들어간다. 그 결과, 접촉점수 및 접촉 면적이 증가하고 접속 저항이 저하하여, 도통 신뢰성이 높은 양호한 접합을 할 수 있게 된다. 한편 본 발명에서, 구형 카본 본체의 표면이 피치에 유래하는 카본 미세 조각으로 코팅된 경질 구형 카본이란, 예를 들면 소성함으로써 경질 카본이 되는 구형 카본 재료의 표면을 피치로 코팅한 후 소성·흑연화함으로써 형성되는 경질 구형 카본 등을 의미하는 개념이다. 나아가 본 발명의 도전성 수지 조성물에 있어서는, 경질 구형 카본의 표면의 카본 미립자 및/또는 카본 미세 조각이 도체에 파고들어간 상태로 경화성 수지가 경화되게 되기 때문에, 파고들어간 카본 미립자의 앵커 효과에 의해 기계적 충격이나 열충격 등에 대한 내성이 뛰어난 신뢰성이 높은 접합 상태를 실현할 수 있다. 또한 경질 구형 카본으로서 평균 입자경이 10㎛ 이하인 것을 사용함으로써, 도전성 수지 조성물이 함유하는 카본 입자의 질량에 대한 카본 입자의 개수를 많이 할 수 있게 되어, 접촉점수를 증가시키고 접속 저항을 저감시킬 수 있게 된다. 한편 카본 미립자 및 카본 미세 조각의 일차 입경은 통상 0.1㎛ 이하인 것이 바람직하다. 또한 경질 구형 카본 중의 카본 미립자 및 카본 미세 조각의 비율은 구형 카본 본체의 표면을 덮을 수 있는 양이면 특별히 제약은 없지만, 통상 1∼40중량%의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또한 경질 구형 카본을 0.5∼20중량%의 비율로 함유시킴으로써, 필요한 도통성을 확보할 수 있게 된다. 즉, 경질 구형 카본이 0.5중량% 미만이 되면 접촉점수, 접촉 면적이 적어져 충분한 도통이 얻어지지 않게 되고, 또한 20중량%를 넘으면 도전성 수지 조성물의 점도가 너무 높아져서 접합면에의 도포 등의 작업성이 저하된다. 또한 본 발명의 전자부품의 제조방법은 서로 전기적으로 접속시켜야 할 부위를 구비한 적어도 2개의 워크의 상기 부위간에 본 발명의 도전성 수지 조성물을 공급하고, 상기 부위간에 압력을 가하면서 도전성 수지 조성물을 경화시키도록 하고 있으므로, 경질 구형 카본 및 표면의 카본 미립자 및/또는 카본 미세 조각을 워크의 상기 부위에 파고들어가게끔 할 수 있게 되어서 상기 부위간이 확실하게 접속되어, 접속 저항이 낮으면서 도통 신뢰성이 높은 전자부품을 효율적으로 제조할 수 있게 된다. 또는 서로 전기적으로 접속시켜야 할 부위를 구비한 워크 중 적어도 하나가, 접속시켜야 할 부위인 전극을 구비한 압전 소자일 경우, 전압의 인가에 의해 압전 소자가 신축하기 때문에, 전기적 접속의 신뢰성 저하가 발생하기 쉬운데, 이러한 경우에 본 발명의 전자부품의 제조방법을 적용했을 경우, 상술한 앵커 효과에 의해 열충격이나 기계적 충격에 대한 내성이 뛰어난, 접속 신뢰성이 높은 전자부품을 얻을 수 있게 되어 특히 의미가 있다. 또한 본 발명의 접합방법에 따르면, (a)한쪽 도체와 다른쪽 도체를 본 발명의 도전성 수지 조성물을 개재하여 대향시키고, (b)한쪽 도체와 다른쪽 도체에, 경질 구형 카본의 일부가 파고들어가는 동시에, 경질 구형 카본의 표면의 카본 미립자 및/또는 카본 미세 조각이 파고들어간 상태가 되도록, 한쪽 도체와 다른쪽 도체를 도전성 수지 조성물을 개재하여 압접하고, (c)이러한 압접 상태에서 도전성 수지 조성물을 경화시키도록 하고 있으므로, 충분한 접촉점수, 접촉 면적을 확보하면서 앵커 효과를 발휘시켜, 한쪽 도체와 다른쪽 도체를 기계적, 전기적으로 확실하게 접속시킬 수 있게 된다. 또한 본 발명의 접합구조에 있어서는, 한쪽 도체 및 다른쪽 도체 사이에 이들보다 경도가 높은 경질 구형 카본을 함유하는 도전성 수지 조성물이 개재되고, 한쪽 도체 및 다른쪽 도체에 경질 구형 카본의 일부가 파고들어가는 동시에, 경질 구형 카본의 표면의 카본 미립자 및/또는 카본 미세 조각이 파고들어간 상태에서 도전성 수지 조성물이 경화되고 있기 때문에, 충분한 접촉점수, 접촉 면적을 확보하면서 앵커 효과를 발휘시켜, 도통 신뢰성이 높은 양호한 접합을 행할 수 있다. 또한 본 발명의 전자부품은 청구항 7의 접합구조를 구비하고 있고, 내(耐)기계적 충격성도 뛰어나므로, 한쪽 도체 및 다른쪽 도체 중 적어도 한쪽이, 압전 소자에 배치된 전극일 경우에도 높은 접속 신뢰성을 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예(실시예 1)에 따른 접합구조를 구비한 전자부품을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 전자부품의 주요부를 확대해서 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1의 전자부품에 있어서의 전극과 알루미늄 기재(基材)의 접합구조의 현미경 사진을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에서 도전성 수지 조성물에 사용되고 있는 경질 구형 카본(표면이 카본 미립자로 코팅된 경질 구형 카본)의 현미경 사진을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4의 경질 구형 카본의, 표면의 카본 미립자의 현미경 사진을 나타내는 도면이다.
도 6은 수지 조성물층을 개재하여 접속된 압전 소자와 알루미늄 기재 사이의 접속저항의 측정방법을 나타내는 도면이다.
도 7은 실시예 1에서 제작한 전자부품 소자를 85℃, 85%RH의 스트레스 환경하에 방치했을 경우의 방치 시간과 접속 저항의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예 2에서 도전성 수지 조성물에 사용되고 있는 경질 구형 카본(표면이 피치에 유래하는 카본 미세 조각으로 피복된 경질 구형 카본)의 현미경 사진을 나타내는 도면이다.
도 9는 실시예 2에서 제작한 전자부품 소자를 85℃, 85%RH의 스트레스 환경하에 방치했을 경우의 방치 시간과 접속 저항의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10은 비교예 1에서 제작한 전자부품 소자를 85℃, 85%RH의 스트레스 환경하에 방치했을 경우의 방치 시간과 접속 저항의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11은 비교예 2에서 제작한 전자부품 소자를 85℃, 85%RH의 스트레스 환경하에 방치했을 경우의 방치 시간과 접속 저항의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 12는 비교예 3의 도전성 수지 조성물에 사용되고 있는 경질 구형 카본(표면이 카본 미립자 또는 피치에 유래하는 카본 미세 조각으로 피복되지 않은 경질 구형 카본)의 현미경 사진을 나타내는 도면이다.
도 13은 비교예 3에서 제작한 전자부품 소자를 85℃, 85%RH의 스트레스 환경하에 방치했을 경우의 방치 시간과 접속 저항의 관계를 나타내는 그래프이다.
이하에 본 발명의 실시예를 나타내어, 본 발명의 특징으로 하는 부분을 더욱 자세하게 설명한다. <실시예 1> 도 1은 본 발명의 하나의 실시예(실시예 1)에 따른 접합구조를 구비한 전자부품을 나타내는 도면, 도 2는 그 주요부를 확대해서 나타내는 도면이다. 또한 도 3은 이 실시예 1의 전자부품에 있어서의 접합구조의 현미경 사진을 나타내는 도면, 도 4는 이 실시예 1에서 도전성 수지 조성물에 사용되고 있는 경질 구형 카본의 현미경 사진을 나타내는 도면, 도 5는 경질 구형 카본의 표면의, 카본 미립자의 현미경 사진을 나타내는 도면이다. 이 전자부품(10)은 하면과 상면에 전극(11, 12)이 형성된 세라믹 소자(압전 소자)(1)와, 세라믹 소자(1)가 수용되는 알루미늄으로 이루어지는 케이스(2)와, 세라믹 소자(1)의 하면측의 전극(본 발명의 제1도체)(11)과 케이스(2)의 바닥부(본 발명의 제2도체)(22)를 전기적으로 접속해서 도통시키는 동시에, 세라믹 소자(1)의 하면측의 전극(11)을 케이스(2)의 바닥부(22)에 기계적으로 접합하는 도전성 수지 조성물(도전성 접착제)(3)과, 케이스(2)의 측면(23)에 전기적으로 접속되며, 케이스(2)를 통해 세라믹 소자(1)의 하면측의 전극(11)과 도통하는 제1단자(4)와, 세라믹 소자(1)의 상면의 전극(12)으로부터 인출된 제2단자(5)를 구비하고 있다. 그리고 이 실시예 1에서는 도전성 수지 조성물(3)로서, (a)경화성 수지(13)(도 2)와, (b)경질 구형 카본(평균 입경:6㎛)(14)을 포함하는 도전성 수지 조성물이 사용되고 있다. 또한 도전성 수지 조성물(3)을 구성하는 경화성 수지(13)로서는, 열경화성 수지인 비스페놀 A형 에폭시 수지가 사용되고 있다. 또한 경질 구형 카본(14)으로서는 도 2, 도 4, 도 5 등에 나타내는 것과 같이, 경질 카본으로 이루어지고, 구형이며 평균 입경이 6㎛인 구형 카본 본체(15)와, 그 표면을 피복하는 카본 미립자(16)를 구비한 것이 사용되고 있다. 그리고 이 전자부품(10)에서는 상술한 바와 같이, 경화성 수지(에폭시 수지)(13)와, 구형 카본 본체(15)의 표면이 카본 미립자(16)로 코팅된 경질 구형 카본(14)을 포함하는 도전성 수지 조성물(3)이 사용되고 있으며, 도 2에 나타내는 바와 같이, 경질 구형 카본(14)이 제1 및 제2도체(11, 22)에 파고들어가는 동시에, 경질 구형 카본(14)의 표면의 카본 미립자(16)가 도체(11, 22)에 파고들어가 있기 때문에, 접촉점수 및 접촉 면적이 많아, 저저항이며 도통 신뢰성이 높은 양호한 전기적 접속이 얻어진다. 나아가 경질 구형 카본(14)의 표면의 카본 미립자(16)가 도체에 파고들어간 상태로 경화성 수지(에폭시 수지)(13)가 경화되게 되기 때문에, 파고들어간 카본 미립자(16)의 앵커 효과에 의해 기계적 충격이나 열충격 등에 대한 내성이 뛰어난 신뢰성이 높은 접합이 얻어진다. 다음으로 이 전자부품(10)의 제조방법에 대하여 설명한다. (1)비스페놀 A형 에폭시 수지 1200g과, 구형의 경질 카본(구형 카본 본체)의 표면을 카본 미립자로 피복한 경질 구형 카본(평균 입경:6㎛) 100g을, 감압 교반장치(planetary mixer)에 투입하여 60분간 교반·혼합함으로써, 경질 구형 카본이 열경화성 수지인 에폭시 수지에 분산된 도전성 수지 조성물의 주제(主劑)를 제작하였다. 이 실시예 1에서는 카본 미립자로서, 1차 입자경이 100nm 이하인 경질의 카본 미립자를 사용하였다. (2)그리고나서, 이 도전성 수지 조성물의 주제 100g에 대하여 아민계 경화제 55g을 첨가하여 스파츌라(spatula)로 교반하고, 감압하에서 15분간 탈포(脫泡)하여, 경질 구형 카본을 5중량%의 비율로 함유하는 열경화성의 도전성 수지 조성물(3)(도 1, 도 2)을 얻었다. (3)다음으로, 얻어진 도전성 수지 조성물을 시린지(syringe)에 충전하고, 디스펜서를 이용해서 알루미늄 기재(케이스(2)의 바닥부)(22)에 묘화하고, 그 위에, 하면 및 상면에 Ag로 이루어지는 전극(11, 12)이 형성된 세라믹 소자(압전 소자)(1)를 배치하였다(도 1 참조). (4)그리고나서 세라믹 소자(1)에 50N의 힘을 가하여 가압하면서, 125℃로 7분간 유지하여 도전성 수지 조성물(3) 중의 경화성 수지(에폭시 수지)(13)를 가(假)경화시키고, 힘을 제거한 후, 150℃로 90분간 유지하여 경화성 수지(에폭시 수지)(13)를 경화시킴으로써 전자부품 소자를 제작하였다. 한편 이 전자부품 소자의 단계에서는 케이스(2)가 밀봉되어 있지 않지만, 도 1에서는 케이스(2)를 밀봉한 상태를 나타내고 있다. 이 전자부품 소자에 대하여, 세라믹 소자(압전 소자)(1)의 전극(제1도체)(11)과, 알루미늄 기재(케이스(2)의 바닥부(제2도체))(22) 사이의 접속 저항을 측정한 결과, 접속 저항은 0.1Ω으로 낮은 것이 확인되었다. 한편 접속 저항은 도 6에 나타내는 바와 같이, 수지 조성물층(3)을 개재하여 접속된 세라믹 소자(압전 소자)(1)와 알루미늄 기재(2) 사이의 저항을 4단자법을 이용해서 측정하였다. 또한 이 전자부품 소자를 85℃, 85%RH의 스트레스 환경하에 700시간 방치한 후의 접속 저항은 0.3Ω으로, 도 7에 나타내는 바와 같이 저항값의 상승은 거의 인정되지 않는 것이 확인되었다. 또한 이 전자부품 소자의 세라믹 소자(1)에 단자(4, 5)를 장착하고, 케이스(2)를 밀봉하여 제작한 전자부품(10)(도 1 참조)의 공진 저항은 내습 신뢰성 시험(85℃, 85%RH)을 실시한 후에도 크게 변화되지 않아(불량수:0), 신뢰성이 높은 전자부품이 얻어지는 것이 확인되었다. 이와 같이 신뢰성이 높은 전자부품을 얻을 수 있는 것은, 표면을 카본 미립자(16)로 피복한 경질 구형 카본(14)을 도전 성분으로서 함유하는 도전성 수지 조성물(3)을 사용하고 있으므로, 세라믹 소자(압전 소자)(1)를 알루미늄 기재(케이스의 바닥부)(22)에 대하여 누르면서 도전성 수지 조성물(3)(경화성 수지(13))을 경화시킴으로써, 경질 구형 카본(14)이 제1 및 제2도체(11, 22)에 파고들어가는 동시에, 경질 구형 카본(14)의 표면의 카본 미립자(16)가 도체(11, 22)에 파고들어가기 때문에, 접촉점수 및 접촉 면적이 많아지는 동시에, 파고들어간 카본 미립자(16)의 앵커 효과에 의해 보다 강고한 전기적 접점을 형성할 수 있게 되어 기계적 충격이나 열충격 등에 대한 내성이 향상되는 것에 따른다. 한편 이 실시예 1에 있어서의, 세라믹 소자(압전 소자)(1)의 전극(11)의 단단함을 나타내는 항복 강도는 55MPa, 알루미늄 기재(케이스의 바닥부)(22)의 단단함(항복 강도)은 40MPa이며, 미소 압축 시험장치를 이용해서 측정한 경질 구형 카본을 구성하는 구형 카본 본체(15) 및 카본 미립자(16)의 단단함을 나타내는 항복 강도는 660MPa인 것이 확인되었다. <실시예 2> 이 실시예 2에서는 도전성 수지 조성물에 사용하는 경질 구형 카본으로서, 표면이 피치에 유래하는 카본 미세 조각으로 피복된 경질 구형 카본(평균 입경 6㎛)을 사용하였다(도 8 참조). 한편 도 8은 실시예 2에서 사용한 도전성 수지 조성물을 구성하는 경질 구형 카본의 현미경 사진을 나타내는 도면이다. 이 실시예 2에서는 도 8에 나타내는 것과 같은 경질 구형 카본을 사용해서, 상술한 실시예 1의 경우와 같은 조건으로 도전성 수지 조성물을 제작하였다. 그리고나서 이 도전성 수지 조성물을 사용해서 실시예 1과 동일한 조건, 방법으로, 실시예 1에서 제작한 전자부품 소자와 동일한 전자부품 소자를 제작하였다. 그리고 이 전자부품 소자에 대하여, 실시예 1의 경우와 마찬가지로 4단자법을 이용해서 세라믹 소자(압전 소자)의 전극과, 알루미늄 기재(케이스의 바닥부) 사이의 접속 저항을 측정하였다. 그 결과, 접속 저항은 0.2Ω으로 낮은 것이 확인되었다. 또한 이 전자부품 소자를 85℃, 85%RH의 스트레스 환경하에 700시간 방치한 후의 접속 저항은 11Ω으로 높아졌지만(도 9 참조), 상술한 실시예 1의 경우와 마찬가지로, 세라믹 소자에 단자를 장착해서 제작한 전자부품의 공진 저항은 내습 신뢰성 시험(85℃, 85%RH)을 실시한 후에도 크게 변화되지 않아(불량수:0), 신뢰성이 높은 전자부품이 얻어지는 것이 확인되었다. <실시예 3> 이 실시예 3에서는 도전성 수지 조성물로서, 실시예 1과 같은 에폭시 수지, 같은 경질 구형 카본, 같은 경화제를 사용하고, 그 배합비율만 변화시켜 도전성 수지 조성물을 제작하였다. 즉, 이 실시예 3에서는 비스페놀 A형 에폭시 수지 1200g에 대한, 경질 구형 카본의 배합량을 9g, 220g, 545g로 변화시켜, 경질 구형 카본의 함유량이 각각 0.5중량%, 10중량%, 20중량%인 도전성 수지 조성물을 제작하였다. 그리고 접합해야 할 대상인 도체 등에의 도포의 용이성을 평가하기 위해, 각 도전성 수지 조성물의 점도를 측정하였다. 표 1에, 각 도전성 수지 조성물의 점도(경질 구형 카본의 함유량과, 경화제 첨가 전의 도전성 수지 조성물(주제)의 점도의 관계)를 나타낸다.
그리고나서 이 도전성 수지 조성물을 사용해서 실시예 1과 동일한 방법으로 전자부품 소자를 제작하였다. 그리고 얻어진 각 전자부품 소자에 대하여, 실시예 1의 경우와 마찬가지로 4단자법을 이용해서 세라믹 소자(압전 소자)의 전극과, 알루미늄 기재(케이스의 바닥부) 사이의 접속 저항을 측정한 결과, 모든 전자부품 소자의 접속 저항이 0.1Ω으로 낮은 것이 확인되었다. 또한 각 세라믹 소자(압전 소자)를 알루미늄 기재에 접합할 때의 위치 어긋남의 유무를 조사하였다. 그 결과를 표 1에 함께 나타낸다. 표 1에 나타내는 바와 같이, 경질 구형 카본의 함유량이 20중량% 미만인 도전성 수지 조성물을 사용했을 경우에는 작업성도 양호하고, 세라믹 소자의 위치 어긋남의 발생은 인정되지 않았다. 단, 경질 구형 카본을 20중량% 함유하는 도전성 수지 조성물을 사용했을 경우에는 점도가 높아 도포 작업성이 나쁘기 때문에, 도포 위치에 약간의 어긋남이 생기고, 세라믹 소자의 위치 어긋남도 발생하는 경향이 인정되었다. 따라서, 높은 위치 정밀도가 요구되는 경우에는 경질 구형 카본을 20중량% 미만의 비율로 배합한 도전성 수지 조성물을 사용하는 것이 바람직하다. [비교예 1] 비스페놀 A형 에폭시 수지 100g에 대하여 아민계 경화제 55g을 첨가하여 스파츌라로 교반하고, 감압하에서 15분간 탈포하여, 카본을 함유하지 않는 열경화성 수지를 제작하였다. 그리고 이 열경화성 수지를 실시예 1에서의 도전성 수지 조성물 대신에 사용해서, 실시예 1과 동일한 방법으로 전자부품 소자를 제작하였다. 그리고나서 얻어진 전자부품 소자에 대하여, 실시예 1의 경우와 마찬가지로 4단자법을 이용해서 세라믹 소자(압전 소자)의 전극과, 알루미늄 기재(케이스의 바닥부) 사이의 접속 저항을 측정한 결과, 접속 저항은 0.04Ω으로 낮은 것이 확인되었다. 이것은, 이 비교예에서 사용한 카본을 포함하지 않는 열가소성 수지는 절연성인데, 가압 접착을 한 결과, 세라믹 소자(압전 소자)의 전극과 알루미늄 기재(케이스(2)의 바닥부)(22) 사이에서 금속 접촉이 일어나 접속 저항이 낮아진 것이라고 생각된다. 그러나 이 전자부품 소자를 85℃, 85%RH의 스트레스 환경하에 700시간 방치한 후의 접속 저항은 7Ω으로 높아지는 것이 확인되었다. 또한 실시예 1의 경우와 마찬가지로, 이 전자부품 소자에 단자를 장착하고, 케이스를 밀봉하여 제작한 전자부품의 공진 저항은 내습 신뢰성 시험(85℃, 85%RH)에 있어서, 250시간 방치 후부터 공진 저항이 커지는 불량이 발생하기 시작하고, 1000시간 방치 후에는 불량률이 20%에 달하였다(도 10 참조: 단, 도 10은 700시간 방치 후에 접속 저항이 7Ω에 달한 상태까지밖에 나타내지 않았다). 이 비교예 1로부터, 카본을 포함하지 않는 열경화성 수지를 접착제로서 사용한 경우, 도체끼리의 금속 접촉이 일어나기 때문에 초기의 접속 저항은 낮지만, 본 발명의 도전성 수지 조성물을 사용했을 경우에 얻어지는, 카본의 파고들어감에 따른 확실한 접합 상태가 얻어지지 않기 때문에, 내습 신뢰성 시험과 같은 부하가 걸리는 조건하에서는 접속 저항이 상승하여 충분한 접속 신뢰성이 얻어지지 않는 것이 확인되었다. [비교예 2] 도전성 수지 조성물을 구성하는 경질 구형 카본으로서, 평균 입경 14㎛의 경질 구형 카본을 사용한 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 도전성 수지 조성물을 제작하였다. 한편 경질 구형 카본의 함유율도 상기 실시예 1과 같은 5중량%로 하였다. 그리고 이 도전성 수지 조성물을 사용해서, 상술한 실시예 1의 경우와 같은 방법, 조건으로 전자부품 소자를 제작하였다. 얻어진 전자부품 소자에 대하여, 실시예 1의 경우와 마찬가지로 4단자법을 이용해서 세라믹 소자(압전 소자)의 전극과, 알루미늄 기재(케이스의 바닥부) 사이의 접속 저항을 측정하였다. 그 결과, 평균 입경 14㎛의 경질 구형 카본을 사용한 비교예 2의 전자부품 소자의 경우, 접속 저항은 3Ω으로, 상기 실시예 1의 평균 입경 6㎛의 경질 구형 카본을 사용했을 경우의 접속 저항 0.1Ω에 비해 대폭으로(30배로) 높아지는 것이 확인되었다. 또한 이 전자부품 소자를 85℃, 85%RH의 스트레스 환경하에 700시간 방치한 후의 접속 저항은 80Ω으로, 허용 불가능한 높은 접속 저항이 되었다(도 11 참조: 단, 도 11은 약 300시간 방치한 후에 접속 저항이 20Ω에 달한 상태까지밖에 나타내지 않았다). 나아가 실시예 1의 경우와 마찬가지로 세라믹 소자에 단자를 장착해서 제작한 전자부품의 공진 저항은 내습 신뢰성 시험(85℃, 85%RH)에 있어서 250시간 방치한 후부터 공진 저항이 커지는 불량이 발생하였다. 이 비교예 2로부터, 경질 구형 카본의 입경이 너무 커지면, 경질 구형 카본의 첨가량(중량)에 대한 경질 구형 카본의 개수(동일 중량에 있어서의 경질 구형 카본의 개수)가 적어지고, 접촉점수가 감소하여 접속 저항이 커지는 것, 및 접착층 두께가 두꺼워지기 때문에 내습 시험에 있어서 수분의 침입이 일어나기 쉬워지고, 접속 저항이 커지는 것이 확인되었다. [비교예 3] 도전성 수지 조성물을 구성하는 경질 구형 카본으로서, 표면이 카본 미립자 또는 피치 유래의 카본 미세 조각으로 피복되지 않은 평균 입경 7㎛의 경질 구형 카본(도 12 참조)을 사용한 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 도전성 수지 조성물(경질 구형 카본의 함유율은 상기 실시예 1과 같은 5중량%)을 제작하였다. 그리고 이 도전성 수지 조성물을 사용해서, 상술한 실시예 1의 경우와 같은 방법, 조건으로 전자부품 소자를 제작하였다. 얻어진 전자부품 소자에 대하여, 실시예 1의 경우와 마찬가지로 4단자법을 이용해서 세라믹 소자(압전 소자)의 전극과, 알루미늄 기재(케이스의 바닥부) 사이의 접속 저항을 측정하였다. 그 결과, 표면이 카본 미립자 또는 피치 유래의 카본 미세 조각으로 피복되지 않은 경질 구형 카본(평균 입경 7㎛)을 사용한 비교예 3의 전자부품 소자의 경우, 접속 저항은 0.9Ω으로, 상기 실시예 1의, 표면이 카본 미립자로 피복된 평균 입경 6㎛의 경질 구형 카본을 사용한 경우의 접속 저항 0.1Ω에 비해 대폭으로(9배로) 높아지는 것이 확인되었다. 또한 이 전자부품 소자를 85℃, 85%RH의 스트레스 환경하에 700시간 방치한 후의 접속 저항은 11Ω으로 상승하였다(도 13 참조). 나아가 실시예 1의 경우와 마찬가지로, 세라믹 소자에 단자를 장착해서 제작한 전자부품의 공진 저항은 내습 신뢰성 시험(85℃, 85%RH)에 있어서 공진 저항의 증가 경향이 인정되어, 바람직하지 않은 것이 확인되었다. 이 비교예 3으로부터, 표면이 카본 미립자 또는 피치 유래의 카본 미세 조각으로 피복되지 않은 경질 구형 카본을 사용했을 경우, 접촉점수 및 접촉 면적이 감소함으로 인해 접속 저항이 커지고, 또한 카본 미립자 또는 피치 유래의 카본 미세 조각에 의한 앵커 효과도 얻어지지 않으므로 접속 신뢰성도 낮은 것이 확인되었다. [비교예 4] 상기 실시예 1의 경우와 같은 도전성 수지 조성물을 사용해서 세라믹 소자를 알루미늄 기재에 접합할 때에, 세라믹 소자를 알루미늄 기재에 대하여 가압하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 1의 경우와 동일한 방법으로 세라믹 소자(전자부품 소자)를 제작하였다. 즉, 실시예 1과 같은, 카본 미립자로 피복된 경질 구형 카본을 배합한 도전성 수지 조성물을 사용해서 세라믹 소자를 알루미늄 기재에 접합할 때에, 세라믹 소자를 알루미늄 기재에 대하여 가압하지 않고, 125℃로 7분간 유지하여 도전성 수지 조성물 중의 경화성 수지를 가경화시키고, 그대로 가압하지 않는 상태로 150℃로 90분간 더 유지하여, 경화성 수지(에폭시 수지)(13)를 경화시킴으로써 세라믹 소자(전자부품 소자)를 제작하였다. 이 세라믹 소자에 대하여, 4단자법을 이용해서 세라믹 소자(압전 소자)의 전극과 알루미늄 기재(케이스의 바닥부) 사이의 접속 저항을 측정한 결과, 접속 저항은 100Ω 이상으로 매우 큰 값이 되었다. 이 비교예 4로부터, 도전성 수지 조성물을 경화시킬 때에 가압하지 않을 경우에는 카본의 파고들어감에 의한 접속 특성 향상 효과가 얻어지지 않는 것이 확인되었다. 상기 실시예 1, 2 및 3에서는 도전성 수지 조성물을 구성하는 경화성 수지로서, 열경화성 수지인 에폭시계 수지를 사용하고 있지만, 본 발명에서는 경화성 수지로서 통상은 열경화성 수지가 바람직한 경화성 수지로서 사용된다. 열경화성 수지로서는 상기의 에폭시계 수지 외에도, 예를 들면 페놀 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄, 열경화성의 폴리이미드 등의 열경화성 수지를 사용하는 것이 가능하며, 그 밖에도 혐기 경화성 수지 등, 각종 경화성 수지를 사용하는 것이 가능하다. 또한 상기의 각 실시예에서는 압전 소자를 알루미늄 기재에 접합할 경우를 예로 들어 설명했지만, 접합해야 할 대상의 종류(워크의 종류)는 이것에 한정되지 않으며, 압전 소자 이외의 세라믹 소자를 회로 기판의 랜드상에 탑재하는 경우를 비롯해, 각종 양태로 제1도체와 제2도체를 접합하는 경우에 널리 적용하는 것이 가능하다. 본 발명은 또한 그 밖의 점에 있어서도 상기 실시예에 한정되지 않으며, 도전성 수지 조성물 중의 경질 구형 카본의 비율, 도전성 수지 조성물의 도포 조건이나 경화 조건 등에 관하여, 발명의 범위 내에서 다양한 응용, 변형을 가하는 것이 가능하다.
1 세라믹 소자(압전 소자)
2 케이스(알루미늄 기재)
3 도전성 수지 조성물(도전성 접착제)
4 제1단자
5 제2단자
10 전자부품
11 세라믹 소자의 하면측의 전극(제1도체)
12 세라믹 소자의 상면측의 전극
13 경화성 수지(에폭시 수지)
14 경질 구형 카본
15 구형 카본 본체
16 카본 미립자
22 케이스의 바닥부(제2도체)
23 케이스의 측면 |
