JP7640489B2 - Thermosetting Paste - Google Patents
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Description
ここに開示される技術は、熱硬化性ペーストに関する。 The technology disclosed herein relates to a thermosetting paste.
電子部品の電極(太陽電池セルの端子電極など)は、例えば、導電性ペーストを基板上に印刷した後に、当該ペーストを硬化させることによって形成される。この種の導電性ペーストの一例として、熱硬化性ペーストが挙げられる。この熱硬化性ペーストは、銀粒子(Ag粒子)等の導電性粒子と、エポキシ樹脂等の熱硬化成分とを含有する。この熱硬化性ペーストは、比較的に低温(例えば400℃以下)の加熱処理で硬化し、高温の焼成処理を必要としない。このため、熱硬化性ペーストは、耐熱性が低い基板(樹脂基板など)を用いる電子部品の製造に好適に使用される。この熱硬化性ペーストの一例として、特許文献1~2が挙げられる。 Electrodes of electronic components (such as terminal electrodes of solar cell cells) are formed, for example, by printing a conductive paste on a substrate and then curing the paste. One example of this type of conductive paste is a thermosetting paste. This thermosetting paste contains conductive particles such as silver particles (Ag particles) and a thermosetting component such as an epoxy resin. This thermosetting paste is cured by heating at a relatively low temperature (for example, 400°C or less) and does not require a high-temperature firing process. For this reason, thermosetting pastes are suitable for use in the manufacture of electronic components that use substrates with low heat resistance (such as resin substrates). Patent documents 1 and 2 are examples of this type of thermosetting paste.
ところで、熱硬化性ペーストを硬化させた電極には様々な性能が要求される。まず、電子部品の電気的性能の観点から、ペースト硬化後の電極は、電気抵抗が低いことが求められる。また、高温環境に晒されても変形・変性しないように、電極は、高温信頼性に優れていることが要求される。次に、電子部品の耐久性を考慮すると、電極は、基板に対する接着性に優れていることが求められる。ここに開示される技術は、これらの性能を改善し、高品質の電極を形成できる熱硬化性ペーストを提供することを目的とする。 Electrodes made from hardened thermosetting pastes are required to have various properties. First, from the viewpoint of the electrical performance of electronic components, the electrodes are required to have low electrical resistance after the paste is hardened. In addition, the electrodes are required to have excellent high-temperature reliability so that they do not deform or denature even when exposed to high-temperature environments. Next, in consideration of the durability of electronic components, the electrodes are required to have excellent adhesion to the substrate. The technology disclosed herein aims to improve these properties and provide a thermosetting paste that can form high-quality electrodes.
上述の目的を達成するため、ここに開示される技術によって、以下の構成の熱硬化性ペーストが提供される。 To achieve the above-mentioned objectives, the technology disclosed herein provides a thermosetting paste having the following configuration:
ここに開示される熱硬化性ペーストは、少なくとも、(A)鱗片状Ag粒子と、(B)球状Ag粒子と、(C)熱硬化成分と、(D)シランカップリング剤と、(E)有機溶剤とを含む。この熱硬化性ペーストの(A)鱗片状Ag粒子は、レーザ回折・散乱法に基づいた体積基準の粒度分布において、粒径の小さい方から累積50%に相当するD50粒径が4μm以上10μm以下であり、かつ、Ag粒子の総重量を100重量部としたときの含有量が30重量部以上80重量部以下である。また、(B)球状Ag粒子は、D50粒径が1.5μm以上2.5μm以下であり、かつ、BET比表面積が0.5m2/g以下である。さらに、(C)熱硬化成分は、25℃で固体のノボラック型エポキシ樹脂と、硬化剤と、硬化促進剤とを含み、かつ、Ag粒子の総重量を100重量部としたときの含有量が10重量部以上15重量部以下である。そして、(D)シランカップリング剤は、ポリスルフィド基を有するシランカップリング剤であり、かつ、Ag粒子の総重量を100重量部としたときの含有量が0.1重量部以上0.6重量部以下である。 The thermosetting paste disclosed herein includes at least (A) scaly Ag particles, (B) spherical Ag particles, (C) a thermosetting component, (D) a silane coupling agent, and (E) an organic solvent. The (A) scaly Ag particles of this thermosetting paste have a D50 particle size of 4 μm to 10 μm, which corresponds to a cumulative 50% from the smallest particle size, in a volume-based particle size distribution based on a laser diffraction/scattering method, and a content of 30 parts by weight to 80 parts by weight when the total weight of the Ag particles is 100 parts by weight. The (B) spherical Ag particles have a D50 particle size of 1.5 μm to 2.5 μm, and a BET specific surface area of 0.5 m 2 /g or less. Furthermore, the (C) thermosetting component contains a novolac type epoxy resin that is solid at 25° C., a curing agent, and a curing accelerator, and the content is 10 parts by weight or more and 15 parts by weight or less when the total weight of the Ag particles is 100 parts by weight. And the (D) silane coupling agent is a silane coupling agent having a polysulfide group, and the content is 0.1 parts by weight or more and 0.6 parts by weight or less when the total weight of the Ag particles is 100 parts by weight.
先ず、ここに開示される熱硬化性ペーストは、鱗片状Ag粒子と球状Ag粒子の2種類のAg粒子を含んでいる。この熱硬化性ペーストを熱硬化させると、硬化後の電極の表面側に鱗片状Ag粒子が密に配置されると共に、硬化後の電極内でAg粒子同士が接触しやすくなる。そして、ここに開示される熱硬化性ペーストでは、鱗片状Ag粒子のD50粒径を4μm以上10μm以下に設定している。このような粒子径の鱗片状Ag粒子は、硬化後の電極内でAg粒子同士の接点を形成しやすいため、電極内で好適な導電パスを形成し、電気抵抗の低減に貢献できる。そして、ここに開示される熱硬化性ペーストでは、Ag粒子の総重量を100重量部としたときの鱗片状Ag粒子の含有量を30重量部以上に設定している。これによって、鱗片状Ag粒子による抵抗低減効果が適切に発揮される。 First, the thermosetting paste disclosed herein contains two types of Ag particles, namely, scaly Ag particles and spherical Ag particles. When this thermosetting paste is thermally cured, the scaly Ag particles are densely arranged on the surface side of the electrode after curing, and the Ag particles are easily in contact with each other in the electrode after curing. In the thermosetting paste disclosed herein, the D50 particle size of the scaly Ag particles is set to 4 μm or more and 10 μm or less. Since the scaly Ag particles having such a particle size are easily able to form contacts between the Ag particles in the electrode after curing, they can form a suitable conductive path in the electrode and contribute to reducing electrical resistance. In the thermosetting paste disclosed herein, the content of the scaly Ag particles is set to 30 parts by weight or more when the total weight of the Ag particles is 100 parts by weight. This allows the resistance reducing effect of the scaly Ag particles to be properly exhibited.
一方、硬化後の電極の底面側では、球状Ag粒子と熱硬化成分との混合物が主成分となる。これによって、基板に対する電極の接着性を向上することができる。さらに、ここに開示される熱硬化性ペーストでは、球状Ag粒子のD50粒径を1.5μm以上に設定し、かつ、BET比表面積を0.5m2/g以下に設定している。これによって、複数の球状Ag粒子同士が凝集し、球状Ag粒子と熱硬化成分との接触面積が低下することを防止できる。この結果、電極の接着性をさらに向上することができる。また、ここに開示される熱硬化性ペーストでは、Ag粒子の総重量に対する鱗片状Ag粒子の含有量が80重量部以下に設定される。これによって、球状Ag粒子の含有量を20重量部以上とすることができるため、球状Ag粒子による接着性向上効果が適切に発揮される。 On the other hand, the bottom side of the electrode after curing is mainly composed of a mixture of spherical Ag particles and a thermosetting component. This can improve the adhesion of the electrode to the substrate. Furthermore, in the thermosetting paste disclosed herein, the D50 particle size of the spherical Ag particles is set to 1.5 μm or more, and the BET specific surface area is set to 0.5 m 2 /g or less. This can prevent a plurality of spherical Ag particles from agglomerating with each other, and the contact area between the spherical Ag particles and the thermosetting component from decreasing. As a result, the adhesion of the electrode can be further improved. Furthermore, in the thermosetting paste disclosed herein, the content of the scaly Ag particles relative to the total weight of the Ag particles is set to 80 parts by weight or less. This can make it possible to make the content of the spherical Ag particles 20 parts by weight or more, so that the effect of improving the adhesion by the spherical Ag particles is appropriately exhibited.
次に、ここに開示される熱硬化性ペーストの熱硬化成分は、25℃で固体のノボラック型エポキシ樹脂を含む。かかる構成のエポキシ樹脂を含むペーストは、熱硬化後に高いガラス転移点を示すことが実験で確認されている。これによって、高温環境における電極の変形が抑制されるため、電極の高温信頼性が向上する。また、ここに開示される熱硬化性ペーストでは、Ag粒子の総重量に対する熱硬化成分の含有量(エポキシ樹脂と硬化剤と硬化促進剤の合計含有量)が10重量部以上に設定されている。これによって、熱硬化成分の不足による接着性の低下を防止できる。一方、ここに開示される熱硬化性ペーストでは、上記熱硬化成分の含有量が15重量部以下に設定されている。これによって、熱硬化成分の過剰添加による電気抵抗の増大を抑制できる。 Next, the thermosetting component of the thermosetting paste disclosed herein contains a novolac type epoxy resin that is solid at 25°C. It has been confirmed through experiments that a paste containing an epoxy resin of this composition exhibits a high glass transition point after thermal curing. This suppresses deformation of the electrode in a high-temperature environment, thereby improving the high-temperature reliability of the electrode. In addition, in the thermosetting paste disclosed herein, the content of the thermosetting component (total content of the epoxy resin, curing agent, and curing accelerator) relative to the total weight of the Ag particles is set to 10 parts by weight or more. This makes it possible to prevent a decrease in adhesion due to a shortage of the thermosetting component. On the other hand, in the thermosetting paste disclosed herein, the content of the thermosetting component is set to 15 parts by weight or less. This makes it possible to suppress an increase in electrical resistance due to the excessive addition of the thermosetting component.
また、ここに開示される熱硬化性ペーストは、ポリスルフィド基を有するシランカップリング剤(スルフィド系シランカップリング剤)を使用する。一般的なシランカップリング剤は、無機粒子(Ag粒子)と熱硬化性樹脂(エポキシ樹脂)の両方に結合し、硬化後の電極の接着性の改善に貢献する。しかし、本発明者の実験によると、スルフィド系シランカップリング剤は、硬化後の電極の抵抗低減という他のシランカップリング剤にはない異質な効果を有することが確認されている。ここに開示される技術を限定することを意図するものではないが、このスルフィド系シランカップリング剤による抵抗低減効果は、硬化過程におけるAg粒子同士の接触点の増大という作用によるものと予想される。そして、ここに開示される熱硬化性ペーストでは、シランカップリング剤の含有量が0.1重量部以上に設定されている。これによって、スルフィド系シランカップリング剤が有する抵抗低減効果と接着性向上効果を適切に発揮することができる。一方で、Ag粒子の含有量が相対的に低下することによる抵抗増大を抑制するという観点から、ここに開示される熱硬化性ペーストでは、シランカップリング剤の含有量が0.6重量部以下に設定されている。 The thermosetting paste disclosed herein uses a silane coupling agent (sulfide-based silane coupling agent) having a polysulfide group. A typical silane coupling agent bonds to both inorganic particles (Ag particles) and thermosetting resin (epoxy resin), and contributes to improving the adhesion of the electrode after curing. However, according to the inventor's experiments, it has been confirmed that the sulfide-based silane coupling agent has a different effect that other silane coupling agents do not have, that is, reducing the resistance of the electrode after curing. Although it is not intended to limit the technology disclosed herein, it is expected that the resistance reduction effect of this sulfide-based silane coupling agent is due to the action of increasing the contact points between Ag particles during the curing process. And, in the thermosetting paste disclosed herein, the content of the silane coupling agent is set to 0.1 parts by weight or more. This allows the resistance reduction effect and adhesion improvement effect of the sulfide-based silane coupling agent to be properly exhibited. On the other hand, from the viewpoint of suppressing the increase in resistance caused by the relative decrease in the Ag particle content, the content of the silane coupling agent in the thermosetting paste disclosed herein is set to 0.6 parts by weight or less.
以上の通り、ここに開示される熱硬化性ペーストによると、電気抵抗と高温信頼性と接着性の各々に優れた高性能の電極を形成することができる。 As described above, the thermosetting paste disclosed herein can form high-performance electrodes that are excellent in electrical resistance, high-temperature reliability, and adhesion.
ここに開示される熱硬化性ペーストの一態様では、(A)鱗片状Ag粒子は、平均アスペクト比が1.5超10以下である。かかる構成の鱗片状Ag粒子は、硬化後の電極の表面側に配置されやすいため、電極の電気抵抗をより好適に低減できる。 In one embodiment of the thermosetting paste disclosed herein, the (A) scaly Ag particles have an average aspect ratio of more than 1.5 and not more than 10. Scaly Ag particles of this configuration are easily arranged on the surface side of the electrode after curing, and therefore the electrical resistance of the electrode can be more suitably reduced.
ここに開示される熱硬化性ペーストの一態様では、(A)鱗片状Ag粒子は、室温から600℃まで加熱したときの強熱減量(Ig-loss)が0.5wt%以下である。これによって、ペーストの成形性が向上するため、表面が平滑な電極を容易に形成することができる。 In one embodiment of the thermosetting paste disclosed herein, the (A) scaly Ag particles have an ignition loss (Ig-loss) of 0.5 wt% or less when heated from room temperature to 600°C. This improves the moldability of the paste, making it easy to form electrodes with smooth surfaces.
ここに開示される熱硬化性ペーストの一態様では、(A)鱗片状Ag粒子は、タップ密度が4g/ml以上7g/ml以下である。これによって、ペーストの成形性が向上するため、表面が平滑な電極を容易に形成することができる。 In one embodiment of the thermosetting paste disclosed herein, the (A) scaly Ag particles have a tap density of 4 g/ml or more and 7 g/ml or less. This improves the moldability of the paste, making it easy to form electrodes with smooth surfaces.
ここに開示される熱硬化性ペーストの一態様では、(B)球状Ag粒子は、平均アスペクト比が1以上1.5以下である。かかる構成の球状Ag粒子は、硬化後の電極の底面側に配置されやすいため、電極の接着性をより好適に低減できる。 In one embodiment of the thermosetting paste disclosed herein, the spherical Ag particles (B) have an average aspect ratio of 1 or more and 1.5 or less. Spherical Ag particles of this configuration are likely to be arranged on the bottom side of the electrode after curing, and therefore can more suitably reduce the adhesiveness of the electrode.
ここに開示される熱硬化性ペーストの一態様では、(B)球状Ag粒子は、タップ密度が5g/ml以上7g/ml以下である。これによって、硬化後の電極の接着性をさらに好適に向上できる。 In one embodiment of the thermosetting paste disclosed herein, the spherical Ag particles (B) have a tap density of 5 g/ml or more and 7 g/ml or less. This can further improve the adhesion of the electrode after curing.
ここに開示される熱硬化性ペーストの一態様では、ノボラック型エポキシ樹脂は、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂、ナフトール-フェノール共縮ノボラック型エポキシ樹脂、ナフトール-クレゾール共縮ノボラック型エポキシ樹脂から選択される1種以上を含む。これによって、高温信頼性にさらに優れた電極を形成することができる。 In one embodiment of the thermosetting paste disclosed herein, the novolac type epoxy resin includes one or more selected from phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, naphthol novolac type epoxy resin, naphthol-phenol co-condensed novolac type epoxy resin, and naphthol-cresol co-condensed novolac type epoxy resin. This allows the formation of electrodes with even better high-temperature reliability.
ここに開示される熱硬化性ペーストの一態様では、(D)シランカップリング剤は、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2トリエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(4-トリエトキシシリルブチル)テトラスルフィド、ビス(3-トリメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2-トリメトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(2-トリエトキシシリルエチル)トリスルフィド、ビス(4-トリメトキシシリルブチル)トリスルフィド、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(2-トリエトキシシリルエチル)ジスルフィド、ビス(4-トリエトキシシリルブチル)ジスルフィド、ビス(3-トリメトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(2-トリメトキシシリルエチル)ジスルフィド、ビス(4-トリメトキシシリルブチル)ジスルフィド、3-トリメトキシシリルプロピル-N,N-ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、2-トリエトキシシリルエチル-N,N-ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィドから選択される少なくとも一種を含む。これらのスルフィド系シランカップリング剤は、抵抗低減効果と接着性向上効果の各々を好適に発揮することができる。 In one embodiment of the thermosetting paste disclosed herein, the silane coupling agent (D) is bis(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfide, bis(2-triethoxysilylethyl)tetrasulfide, bis(4-triethoxysilylbutyl)tetrasulfide, bis(3-trimethoxysilylpropyl)tetrasulfide, bis(2-trimethoxysilylethyl)tetrasulfide, bis(2-triethoxysilylethyl)trisulfide, bis(4-trimethoxysilylbutyl)trisulfide, bis(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfide, The sulfide-based silane coupling agent contains at least one selected from the group consisting of bis(2-triethoxysilylpropyl) disulfide, bis(2-triethoxysilylethyl) disulfide, bis(4-triethoxysilylbutyl) disulfide, bis(3-trimethoxysilylpropyl) disulfide, bis(2-trimethoxysilylethyl) disulfide, bis(4-trimethoxysilylbutyl) disulfide, 3-trimethoxysilylpropyl-N,N-dimethylthiocarbamoyl tetrasulfide, and 2-triethoxysilylethyl-N,N-dimethylthiocarbamoyl tetrasulfide. These sulfide-based silane coupling agents can effectively exert both the resistance reducing effect and the adhesion improving effect.
ここに開示される熱硬化性ペーストの一態様では、25℃におけるCasson降伏値が120Pa以下である。これによって、熱硬化性ペーストの成形性を向上させることができるため、表面が平滑な電極を容易に形成できる。 In one embodiment of the thermosetting paste disclosed herein, the Casson yield value at 25°C is 120 Pa or less. This improves the moldability of the thermosetting paste, making it easy to form electrodes with smooth surfaces.
以下、ここに開示される技術の一実施形態について説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって、ここに開示される技術の実施に必要な事柄(例えば、ペーストの調製手段、基板にペーストを印刷する手段等)は、本明細書により教示されている技術内容と、当該分野における当業者の一般的な技術常識とに基づいて実施することができる。なお、本明細書において数値範囲を示す「A~B」との表記は、A以上B以下を意味するものとする。 One embodiment of the technology disclosed herein is described below. Note that matters other than those specifically mentioned in this specification that are necessary for implementing the technology disclosed herein (e.g., means for preparing the paste, means for printing the paste on the substrate, etc.) can be implemented based on the technical content taught by this specification and the general technical common sense of those skilled in the art in this field. Note that the notation "A to B" indicating a numerical range in this specification means greater than or equal to A and less than or equal to B.
1.熱硬化性ペースト
熱硬化性ペーストは、加熱処理によって硬化し、導電性を示す膜状体(電極)を形成する。ここに開示される熱硬化性ペーストは、少なくとも、(A)鱗片状Ag粒子と、(B)球状Ag粒子と、(C)熱硬化成分と、(D)シランカップリング剤と、(E)有機溶剤とを含む。以下、熱硬化性ペーストの成分について説明する。
1. Thermosetting paste The thermosetting paste is cured by heat treatment to form a film-like body (electrode) that exhibits electrical conductivity. The thermosetting paste disclosed herein contains at least (A) scaly Ag particles, (B) spherical Ag particles, (C) a thermosetting component, (D) a silane coupling agent, and (E) an organic solvent. The components of the thermosetting paste are described below.
(A)鱗片Ag粒子
ここに開示される熱硬化性ペーストは、少なくとも、鱗片状Ag粒子と球状Ag粒子の2種類のAg粒子を含有する。このAg粒子は、ペースト硬化後の電極における導電成分となる。なお、本明細書における「Ag粒子」は、銀(Ag)元素を主成分として含む粒子である。すなわち、Ag粒子は、ここに開示される技術を著しく阻害しない限りにおいて、銀以外の金属元素を微量に含有していてもよい。ここでの「銀以外の金属元素」は、Ag粒子の生成過程などにおいて混入し得る不可避的不純物であり、特定の金属元素に限定されない。例えば、Ag粒子の純度(銀元素の含有量)は、95%以上が好ましく、97%以上がより好ましく、99%以上が特に好ましい。Ag粒子の純度が高くなるにつれて硬化後の電極の電気抵抗が低くなる傾向がある。
(A) Scaly Ag Particles The thermosetting paste disclosed herein contains at least two types of Ag particles, namely, scaly Ag particles and spherical Ag particles. These Ag particles become conductive components in the electrode after the paste is cured. In addition, the "Ag particles" in this specification are particles containing silver (Ag) element as a main component. That is, the Ag particles may contain a small amount of metal elements other than silver as long as it does not significantly impede the technology disclosed herein. The "metal elements other than silver" here are unavoidable impurities that may be mixed in during the production process of the Ag particles, and are not limited to specific metal elements. For example, the purity of the Ag particles (content of silver element) is preferably 95% or more, more preferably 97% or more, and particularly preferably 99% or more. As the purity of the Ag particles increases, the electrical resistance of the electrode after curing tends to decrease.
そして、鱗片状Ag粒子は、全体として厚みの薄い平板状のAg粒子である。この鱗片状Ag粒子を含む熱硬化性ペーストを加熱すると、熱硬化後の電極の表面側に鱗片状Ag粒子が密に配置される。この表面側に鱗片状Ag粒子が密に配置された電極は、表面における銀露出率が高くなるため、電極表面へのメッキ処理が容易になるという利点を有している。また、鱗片状Ag粒子を使用すると、硬化後の電極内でAg粒子同士が接触しやすくなる。これによって、電極内で導電パスが形成されやすくなるため、電気抵抗の低減に貢献することができる。なお、鱗片状Ag粒子の平均アスペクト比は、1.5超が好ましく、2以上がさらに好ましく、2.5以上がさらに好ましく、3以上が特に好ましい。このようなアスペクト比が大きな鱗片状Ag粒子は、熱硬化後の電極の表面側に特に配置されやすいため、電気抵抗をより好適に低減することができる。一方、鱗片状Ag粒子の平均アスペクト比の上限値は、10が好ましく、7.5以下がより好ましい。なお、ここでの「平均アスペクト比」は、複数個のAg粒子の厚みと長径との比率の平均値である。この平均アスペクト比は、以下の手順に従って測定できる。まず、測定対象のAg粒子の走査型電子顕微鏡写真(SEM写真)において、Ag粒子に外接する直方体を描く。次に、この直方体の長辺を厚み(最も短い辺)で除した値(長辺/厚み)をアスペクト比として算出する。そして、50個のAg粒子のアスペクト比の平均値を平均アスペクト比とする。なお、この平均アスペクト比は、従来公知の画像解析ソフト(三谷商事株式会社製のWinROOFなど)を用いて算出することができる。 The scaly Ag particles are flat Ag particles with a thin thickness overall. When the thermosetting paste containing the scaly Ag particles is heated, the scaly Ag particles are densely arranged on the surface side of the electrode after thermal curing. The electrode with the scaly Ag particles densely arranged on the surface side has the advantage that the silver exposure rate on the surface is high, making it easy to plate the electrode surface. In addition, when the scaly Ag particles are used, the Ag particles are more likely to come into contact with each other in the electrode after curing. This makes it easier to form a conductive path in the electrode, which can contribute to reducing the electrical resistance. The average aspect ratio of the scaly Ag particles is preferably more than 1.5, more preferably 2 or more, even more preferably 2.5 or more, and particularly preferably 3 or more. Since the scaly Ag particles with such a large aspect ratio are particularly likely to be arranged on the surface side of the electrode after thermal curing, the electrical resistance can be more suitably reduced. On the other hand, the upper limit of the average aspect ratio of the scaly Ag particles is preferably 10, and more preferably 7.5 or less. The "average aspect ratio" here is the average value of the ratio between the thickness and the major axis of a plurality of Ag particles. This average aspect ratio can be measured according to the following procedure. First, a rectangular parallelepiped is drawn circumscribing the Ag particle in a scanning electron microscope photograph (SEM photograph) of the Ag particle to be measured. Next, the aspect ratio is calculated by dividing the long side of this rectangular parallelepiped by the thickness (shortest side) (long side/thickness). The average value of the aspect ratios of 50 Ag particles is then taken as the average aspect ratio. This average aspect ratio can be calculated using conventionally known image analysis software (such as WinROOF by Mitani Shoji Co., Ltd.).
次に、ここに開示される熱硬化性ペーストでは、鱗片状Ag粒子のD50粒径が4μm以上に設定されている。D50粒径が小さな鱗片状Ag粒子は、Ag粒子同士の接点を得にくく、さらに加熱中に電極表面に浮上しにくいため、抵抗低減効果を発揮しにくい傾向がある。なお、電極の電気抵抗をより好適に低減するという観点から、鱗片状Ag粒子のD50粒径は、4.2μm以上が好ましく、4.5μm以上がより好ましく、4.7μm以上がさらに好ましく、4.9μm以上が特に好ましい。一方、過剰に大きなD50粒径を有する鱗片状Ag粒子も、電極表面に浮上しにくいため、抵抗低減効果を発揮しにくい傾向がある。このため、ここに開示される熱硬化性ペーストでは、鱗片状Ag粒子のD50粒径が10μm以下に設定されている。なお、極の電気抵抗をより好適に低減するという観点から、鱗片状Ag粒子のD50粒径は、9.7μm以下が好ましく、9.5μm以下がより好ましく、9μm以下がさらに好ましく、8.9μm以下が特に好ましい。なお、本明細書における「D50粒径」は、レーザ回折・散乱法に基づいた体積基準の粒度分布において、粒径の小さい方から累積50%に相当する粒子径である。 Next, in the thermosetting paste disclosed herein, the D50 particle size of the scaly Ag particles is set to 4 μm or more. Scaly Ag particles with a small D50 particle size are difficult to obtain contact points between Ag particles and are difficult to float to the electrode surface during heating, so they tend to be difficult to exhibit the resistance reduction effect. From the viewpoint of more suitably reducing the electrical resistance of the electrode, the D50 particle size of the scaly Ag particles is preferably 4.2 μm or more, more preferably 4.5 μm or more, even more preferably 4.7 μm or more, and particularly preferably 4.9 μm or more. On the other hand, scaly Ag particles having an excessively large D50 particle size also tend to be difficult to float to the electrode surface, so they tend to be difficult to exhibit the resistance reduction effect. For this reason, in the thermosetting paste disclosed herein, the D50 particle size of the scaly Ag particles is set to 10 μm or less. From the viewpoint of more suitably reducing the electrical resistance of the electrode, the D50 particle size of the scaly Ag particles is preferably 9.7 μm or less, more preferably 9.5 μm or less, even more preferably 9 μm or less, and particularly preferably 8.9 μm or less. In this specification, the " D50 particle size" is the particle size corresponding to the cumulative 50% from the smallest particle size in the volume-based particle size distribution based on the laser diffraction/scattering method.
また、ここに開示される熱硬化性ペーストでは、Ag粒子の総重量を100重量部としたときの鱗片状Ag粒子の含有量が30重量部以上に設定されている。これによって、鱗片状Ag粒子による抵抗低減効果を適切に発揮させることができる。なお、硬化後の電極の電気抵抗をさらに低減させるという観点から、鱗片状Ag粒子の含有量は、32重量部以上が好ましく、35重量部以上がより好ましく、37重量部以上がさらに好ましく、40重量部以上が特に好ましい。一方、ここに開示される熱硬化性ペーストでは、Ag粒子の総重量に対する鱗片状Ag粒子の含有量が80重量部以下(好ましくは79重量部以下、より好ましくは77重量部以下、さらに好ましくは76重量部以下、特に好ましくは75重量部以下)に設定される。詳しくは後述するが、これによって、球状Ag粒子が有する接着性向上効果を適切に発揮させることができる。 In addition, in the thermosetting paste disclosed herein, the content of the scaly Ag particles is set to 30 parts by weight or more when the total weight of the Ag particles is 100 parts by weight. This allows the resistance reduction effect of the scaly Ag particles to be properly exerted. From the viewpoint of further reducing the electrical resistance of the electrode after curing, the content of the scaly Ag particles is preferably 32 parts by weight or more, more preferably 35 parts by weight or more, even more preferably 37 parts by weight or more, and particularly preferably 40 parts by weight or more. On the other hand, in the thermosetting paste disclosed herein, the content of the scaly Ag particles relative to the total weight of the Ag particles is set to 80 parts by weight or less (preferably 79 parts by weight or less, more preferably 77 parts by weight or less, even more preferably 76 parts by weight or less, and particularly preferably 75 parts by weight or less). As will be described in detail later, this allows the adhesiveness improving effect of the spherical Ag particles to be properly exerted.
また、鱗片状Ag粒子は、強熱減量(Ig-loss)が0.5wt%以下であることが好ましい。この強熱減量は、Ag粒子を室温から600℃まで加熱したときの質量の減少割合(%)であり、JIS K 0067:1992にて規定される化学製品の減量及び残分試験方法に準じて測定できる。この強熱減量は、Ag粒子の表面に付着している有機成分量を示す指標である。例えば、鱗片状Ag粒子は、粒子同士の凝集を抑制するために、粒子表面に有機分散剤が付与されていることがある。しかし、この有機分散剤は、エポキシ樹脂との相溶性を悪化させる要因になり得る。この場合、ペーストの成形性が低下するため、硬化後の電極の表面平滑性が低下するおそれがある。かかる観点から、鱗片状Ag粒子の強熱減量は、0.5wt%以下(より好ましくは0.48wt%以下、さらに好ましくは0.44wt%以下、特に好ましくは0.42wt%以下)であることが好ましい。一方、鱗片状Ag粒子の強熱減量の下限値は、特に限定されず、0.1wt%以上でもよく、0.12wt%以上でもよく、0.15wt%以上でもよく、0.17wt%以上でもよい。 In addition, the scaly Ag particles preferably have an ignition loss (Ig-loss) of 0.5 wt% or less. This ignition loss is the mass loss ratio (%) when the Ag particles are heated from room temperature to 600 ° C., and can be measured in accordance with the weight loss and residue test method for chemical products specified in JIS K 0067: 1992. This ignition loss is an index showing the amount of organic components attached to the surface of the Ag particles. For example, the scaly Ag particles may have an organic dispersant applied to the particle surface to suppress the aggregation of the particles. However, this organic dispersant can be a factor that deteriorates the compatibility with the epoxy resin. In this case, the moldability of the paste is reduced, and the surface smoothness of the electrode after curing may be reduced. From this viewpoint, it is preferable that the ignition loss of the scaly Ag particles is 0.5 wt% or less (more preferably 0.48 wt% or less, even more preferably 0.44 wt% or less, and particularly preferably 0.42 wt% or less). On the other hand, the lower limit of the ignition loss of the scaly Ag particles is not particularly limited, and may be 0.1 wt% or more, 0.12 wt% or more, 0.15 wt% or more, or 0.17 wt% or more.
また、鱗片状Ag粒子のタップ密度は、3.6g/ml以上が好ましく、3.8g/ml以上がより好ましく、4g/ml以上がさらに好ましく、4.2g/ml以上が特に好ましい。タップ密度とは、容器に自然充填された粉体に形成された空隙をタッピング(軽い衝撃)で解消した状態における嵩密度を示す指標である。鱗片状Ag粒子のタップ密度が大きくなると、Ag粒子と熱硬化成分との濡れ性が向上してペーストの成形性が向上することが確認されている。一方、鱗片状Ag粒子のタップ密度の上限値は、特に限定されず、7g/ml以下でもよく、6g/ml以下でもよく、5.7g/ml以下でもよい。なお、本明細書における「タップ密度」は、タッピングの条件を、タップ高さ:5cm、タップ速度:100回/分、タッピング回数:1000回としたときの測定値である。このタップ密度は、JIS Z 2512:2012に規定される金属粉-タップ密度測定方法に準じて測定することができる。 The tap density of the scaly Ag particles is preferably 3.6 g/ml or more, more preferably 3.8 g/ml or more, even more preferably 4 g/ml or more, and particularly preferably 4.2 g/ml or more. The tap density is an index indicating the bulk density in a state in which the voids formed in the powder naturally filled in the container are eliminated by tapping (light impact). It has been confirmed that when the tap density of the scaly Ag particles increases, the wettability between the Ag particles and the thermosetting component improves, improving the moldability of the paste. On the other hand, the upper limit of the tap density of the scaly Ag particles is not particularly limited, and may be 7 g/ml or less, 6 g/ml or less, or 5.7 g/ml or less. In this specification, the "tap density" is a measured value when the tapping conditions are tap height: 5 cm, tap speed: 100 times/min, and tapping number: 1000 times. This tap density can be measured in accordance with the metal powder tap density measurement method specified in JIS Z 2512:2012.
また、鱗片状Ag粒子の比表面積は、0.3m2/g以上が好ましく、0.34m2/g以上がより好ましく、0.38m2/g以上がさらに好ましく、0.4m2/g以上が特に好ましい。鱗片状Ag粒子の比表面積が大きくなるにつれて、鱗片状Ag粒子同士の接触面積が大きくなるため、熱硬化後の電極の電気抵抗が低減する傾向がある。一方、鱗片状Ag粒子の比表面積は、0.65m2/g以下が好ましく、0.6m2/g以下がより好ましく、0.55m2/g以下が特に好ましい。鱗片状Ag粒子の比表面積が小さくなると、熱硬化前のペースト中で鱗片状Ag粒子同士が凝集することを抑制できる。これによって、ペーストの成形性を向上させることができる。なお、本明細書における「BET比表面積」は、JIS Z 8830:2013(ISO9277:2010)に規定される「ガス吸着による粉体(固体)の比表面積測定方法」に準じ、BET法に基づいて算出された値である。 The specific surface area of the scaly Ag particles is preferably 0.3 m 2 /g or more, more preferably 0.34 m 2 /g or more, even more preferably 0.38 m 2 /g or more, and particularly preferably 0.4 m 2 /g or more. As the specific surface area of the scaly Ag particles increases, the contact area between the scaly Ag particles increases, so that the electrical resistance of the electrode after thermal curing tends to decrease. On the other hand, the specific surface area of the scaly Ag particles is preferably 0.65 m 2 /g or less, more preferably 0.6 m 2 /g or less, and particularly preferably 0.55 m 2 /g or less. When the specific surface area of the scaly Ag particles is reduced, the aggregation of the scaly Ag particles in the paste before thermal curing can be suppressed. This can improve the moldability of the paste. In addition, the "BET specific surface area" in this specification is a value calculated based on the BET method in accordance with the "Method for measuring specific surface area of powder (solid) by gas adsorption" defined in JIS Z 8830:2013 (ISO9277:2010).
(B)球状Ag粒子
球状Ag粒子は、球形又は略球形のAg粒子である。上述した通り、ここに開示される熱硬化性ペーストを加熱すると、電極の表面側に鱗片状Ag粒子が浮上される。このとき、電極の底面側(基板に近接する側の領域)では、球状Ag粒子と熱硬化成分との混合物が主成分となる。これによって、エポキシ樹脂を介してAg粒子と基板とが接着されやすくなるため、電極の接着性が向上する。なお、球状Ag粒子の平均アスペクト比は、1.5以下が好ましく、1.2以下がより好ましく、1.1以下がさらに好ましい。これによって、電極の接着性をさらに向上できる。一方、球状Ag粒子の平均アスペクト比の下限値は、特に限定されず、1以上でもよい。
(B) Spherical Ag particles The spherical Ag particles are spherical or nearly spherical Ag particles. As described above, when the thermosetting paste disclosed herein is heated, the scale-like Ag particles float to the surface side of the electrode. At this time, the mixture of the spherical Ag particles and the thermosetting component becomes the main component on the bottom side of the electrode (the region on the side close to the substrate). This makes it easier for the Ag particles to be bonded to the substrate via the epoxy resin, thereby improving the adhesiveness of the electrode. The average aspect ratio of the spherical Ag particles is preferably 1.5 or less, more preferably 1.2 or less, and even more preferably 1.1 or less. This can further improve the adhesiveness of the electrode. On the other hand, the lower limit of the average aspect ratio of the spherical Ag particles is not particularly limited and may be 1 or more.
次に、ここに開示される熱硬化性ペーストでは、球状Ag粒子のD50粒径が1.5μm以上に設定されている。これによって、複数の球状Ag粒子同士が凝集することを防止し、凝集粒子の形成による球状Ag粒子と熱硬化成分との接触面積の低下を防止できる。この結果、基板に対する電極の接着性をさらに向上できる。なお、電極の接着性をさらに向上させるという観点から、球状Ag粒子のD50粒径は、1.6μm以上が好ましく、1.7μm以上がより好ましく、1.8μm以上がさらに好ましく、1.9μm以上が特に好ましい。一方、球状Ag粒子のD50粒径の上限値は、特に限定されず、2.5μm以下でもよく、2.4μm以下でもよく、2.3μm以下でもよく、2.2μm以下でもよく、2.1μm以下でもよい。 Next, in the thermosetting paste disclosed herein, the D50 particle size of the spherical Ag particles is set to 1.5 μm or more. This prevents a plurality of spherical Ag particles from agglomerating with each other, and prevents a decrease in the contact area between the spherical Ag particles and the thermosetting component due to the formation of agglomerated particles. As a result, the adhesion of the electrode to the substrate can be further improved. From the viewpoint of further improving the adhesion of the electrode, the D50 particle size of the spherical Ag particles is preferably 1.6 μm or more, more preferably 1.7 μm or more, even more preferably 1.8 μm or more, and particularly preferably 1.9 μm or more. On the other hand, the upper limit of the D50 particle size of the spherical Ag particles is not particularly limited, and may be 2.5 μm or less, 2.4 μm or less, 2.3 μm or less, 2.2 μm or less, or 2.1 μm or less.
また、ここに開示される熱硬化性ペーストでは、球状Ag粒子のBET比表面積が0.5m2/g以下に設定されている。球状Ag粒子のBET比表面積が大きくなりすぎた場合も、球状Ag粒子の凝集が促進され、電極の定着性が低下するおそれがあるためである。なお、球状Ag粒子の凝集を抑制するという観点から、球状Ag粒子のBET比表面積は、0.48m2/g以下が好ましく、0.46m2/g以下がより好ましく、0.44m2/g以下が特に好ましい。なお、球状Ag粒子のBET比表面積の下限値は、特に限定されない。例えば、球状Ag粒子のBET比表面積は、0.05m2/g以上でもよく、0.1m2/g以上でもよく、0.15m2/g以上でもよく、0.2m2/g以上でもよく、0.25m2/g以上でもよく、0.3m2/g以上でもよい。 In addition, in the thermosetting paste disclosed herein, the BET specific surface area of the spherical Ag particles is set to 0.5 m 2 /g or less. If the BET specific surface area of the spherical Ag particles becomes too large, the aggregation of the spherical Ag particles is promoted, and the fixing property of the electrode may be reduced. From the viewpoint of suppressing the aggregation of the spherical Ag particles, the BET specific surface area of the spherical Ag particles is preferably 0.48 m 2 /g or less, more preferably 0.46 m 2 /g or less, and particularly preferably 0.44 m 2 /g or less. The lower limit of the BET specific surface area of the spherical Ag particles is not particularly limited. For example, the BET specific surface area of the spherical Ag particles may be 0.05 m 2 /g or more, 0.1 m 2 /g or more, 0.15 m 2 /g or more, 0.2 m 2 /g or more, 0.25 m 2 /g or more, or 0.3 m 2 /g or more.
そして、ここに開示される熱硬化性ペーストでは、上述した通り、Ag粒子の総重量に対する鱗片状Ag粒子の含有量が80重量部以下に設定されている。すなわち、ここに開示される熱硬化性ペーストでは、Ag粒子の総重量に対する球状Ag粒子の含有量が20重量部以上となる。これによって、上述した球状Ag粒子による接着性向上効果が適切に発揮される。なお、球状Ag粒子の含有量は、21重量部以上が好ましく、23重量部以上がより好ましく、24重量部以上がさらに好ましく、25重量部以上が特に好ましい。これによって、球状Ag粒子による接着性向上効果がより適切に発揮される。 In the thermosetting paste disclosed herein, as described above, the content of scaly Ag particles relative to the total weight of Ag particles is set to 80 parts by weight or less. That is, in the thermosetting paste disclosed herein, the content of spherical Ag particles relative to the total weight of Ag particles is 20 parts by weight or more. This allows the above-mentioned adhesiveness improving effect of the spherical Ag particles to be properly exhibited. The content of the spherical Ag particles is preferably 21 parts by weight or more, more preferably 23 parts by weight or more, even more preferably 24 parts by weight or more, and particularly preferably 25 parts by weight or more. This allows the adhesiveness improving effect of the spherical Ag particles to be properly exhibited.
また、球状Ag粒子のタップ密度は、5g/ml以上が好ましく、5.2g/ml以上がより好ましく、5.4g/ml以上がさらに好ましく、5.6g/ml以上が特に好ましい。球状Ag粒子のタップ密度が大きくなると、電極の定着性が向上することが確認されている。一方、球状Ag粒子のタップ密度の上限値は、特に限定されず、7g/ml以下でもよく、6g/ml以下でもよく、5.6g/ml以下でもよい。 The tap density of the spherical Ag particles is preferably 5 g/ml or more, more preferably 5.2 g/ml or more, even more preferably 5.4 g/ml or more, and particularly preferably 5.6 g/ml or more. It has been confirmed that as the tap density of the spherical Ag particles increases, the adhesion of the electrode improves. On the other hand, the upper limit of the tap density of the spherical Ag particles is not particularly limited, and may be 7 g/ml or less, 6 g/ml or less, or 5.6 g/ml or less.
また、球状Ag粒子の強熱減量(Ig-loss)は、0.7wt%以下が好ましく、0.68wt%以下がより好ましく、0.67wt%以下がさらに好ましく、0.66wt%以下が特に好ましい。上述した鱗片状Ag粒子と同様に、強熱減量(有機成分の付着量)が少なくなるにつれて、ペーストの成形性が向上する傾向がある。一方、球状Ag粒子の強熱減量の下限値は、特に限定されず、0.1wt%以上でもよく、0.12wt%以上でもよく、0.15wt%以上でもよく、0.17wt%以上でもよい。 The ignition loss (Ig-loss) of the spherical Ag particles is preferably 0.7 wt% or less, more preferably 0.68 wt% or less, even more preferably 0.67 wt% or less, and particularly preferably 0.66 wt% or less. As with the scaly Ag particles described above, the moldability of the paste tends to improve as the ignition loss (amount of attached organic components) decreases. On the other hand, the lower limit of the ignition loss of the spherical Ag particles is not particularly limited, and may be 0.1 wt% or more, 0.12 wt% or more, 0.15 wt% or more, or 0.17 wt% or more.
(C)熱硬化成分
本明細書における「熱硬化成分」とは、熱硬化性樹脂と硬化剤と硬化促進剤とを包括する概念である。この熱硬化成分は、熱硬化性ペーストの熱硬化に寄与し、硬化後の電極に残留する有機化合物(後述するシランカップリング剤を除く)である。以下、ここに開示される熱硬化性ペーストの熱硬化成分について説明する。
(C) Thermosetting component In this specification, the term "thermosetting component" refers to a concept that includes a thermosetting resin, a curing agent, and a curing accelerator. This thermosetting component is an organic compound (excluding a silane coupling agent, which will be described later) that contributes to the thermosetting of the thermosetting paste and remains on the electrode after curing. Hereinafter, the thermosetting component of the thermosetting paste disclosed herein will be described.
(C-1)熱硬化性樹脂
ここに開示される熱硬化性ペーストでは、熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂を含む。エポキシ樹脂は、エポキシ基を有する樹脂である。このエポキシ樹脂を所定の温度(例えば200℃以上)で加熱することによって、エポキシ基同士が結合した架橋ネットワークが生じる。これによって、熱硬化性ペーストが熱硬化するため、基板上に電極を形成することができる。ここに開示される熱硬化性ペーストでは、ノボラック型エポキシ樹脂が用いられる。まず、ノボラック型エポキシ樹脂としては、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂、ナフトール-フェノール共縮ノボラック型エポキシ樹脂、ナフトール-クレゾール共縮ノボラック型エポキシ樹脂などが挙げられる。なお、熱硬化性ペーストは、これらのノボラック型エポキシ樹脂を2種以上含有していてもよい。また、エポキシ樹脂には、25℃で液体であるエポキシ樹脂(液状エポキシ樹脂)と、25℃で固体であるエポキシ樹脂(固体状エポキシ樹脂)とがある。本発明者の実験によると、上述したノボラック型エポキシ樹脂の中でも、25℃で固体であるノボラック型エポキシ樹脂は、熱硬化後の電極のガラス転移点を向上させることが確認されている。これによって、高温環境における電極の変形を抑制できるため、電極の高温信頼性を向上できる。なお、ノボラック型エポキシ樹脂の含有量は、当該ノボラック型エポキシ樹脂が有するエポキシ基の数と、後述する硬化剤と硬化促進剤の含有量に基づいて決定することができる。
(C-1) Thermosetting resin The thermosetting paste disclosed herein contains an epoxy resin as the thermosetting resin. The epoxy resin is a resin having an epoxy group. By heating this epoxy resin at a predetermined temperature (for example, 200°C or higher), a crosslinked network in which the epoxy groups are bonded to each other is generated. This causes the thermosetting paste to thermally cure, so that an electrode can be formed on a substrate. In the thermosetting paste disclosed herein, a novolac type epoxy resin is used. First, examples of the novolac type epoxy resin include phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, naphthol novolac type epoxy resin, naphthol-phenol co-condensed novolac type epoxy resin, and naphthol-cresol co-condensed novolac type epoxy resin. The thermosetting paste may contain two or more of these novolac type epoxy resins. In addition, there are epoxy resins that are liquid at 25°C (liquid epoxy resins) and epoxy resins that are solid at 25°C (solid epoxy resins). According to the inventor's experiments, it has been confirmed that, among the above-mentioned novolac type epoxy resins, the novolac type epoxy resin that is solid at 25°C improves the glass transition point of the electrode after thermal curing. This makes it possible to suppress deformation of the electrode in a high-temperature environment, thereby improving the high-temperature reliability of the electrode. The content of the novolac type epoxy resin can be determined based on the number of epoxy groups contained in the novolac type epoxy resin and the contents of the curing agent and curing accelerator described below.
(C-2)硬化剤
硬化剤は、熱硬化性樹脂と反応する反応性基を有する有機化合物である。ここに開示される熱硬化性ペーストでは、熱硬化成分に硬化剤が含まれている。これによって、硬化不良による接着性の低下を防止することができる。なお、上述した通り、ここに開示される熱硬化性ペーストでは、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂が含まれているため、当該エポキシ樹脂のエポキシ基と反応する硬化剤が用いられる。このエポキシ基と反応する硬化剤の一例として、フェノール系硬化剤が挙げられる。かかるフェノール系硬化剤の具体例として、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールノボラック樹脂、フェノール-ビフェニルノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂が挙げられる。また、硬化剤の他の例として、尿素系硬化剤が挙げられる。かかる尿素系硬化剤の具体例として、ジメチル尿素、トリメチル尿素、エチルジメチル尿素、シクロヘキシルジメチル尿素、ジクロロフェニルジメチル尿素、クロロメチルフェニルジメチル尿素、メチルフェニルジメチル尿素、メチルフェニルジメチル尿素、ジメチルフェニルジメチル尿素などが挙げられる。なお、硬化剤は、上述した成分を2種以上含有していてもよい。
(C-2) Curing Agent The curing agent is an organic compound having a reactive group that reacts with the thermosetting resin. In the thermosetting paste disclosed herein, the thermosetting component contains a curing agent. This makes it possible to prevent a decrease in adhesion due to poor curing. As described above, in the thermosetting paste disclosed herein, an epoxy resin is contained as the thermosetting resin, and therefore a curing agent that reacts with the epoxy group of the epoxy resin is used. An example of a curing agent that reacts with this epoxy group is a phenol-based curing agent. Specific examples of such phenol-based curing agents include novolac-type phenolic resins such as phenol novolac resin, cresol novolac resin, bisphenol novolac resin, and phenol-biphenyl novolac resin. Another example of the curing agent is a urea-based curing agent. Specific examples of such urea-based curing agents include dimethyl urea, trimethyl urea, ethyl dimethyl urea, cyclohexyl dimethyl urea, dichlorophenyl dimethyl urea, chloromethylphenyl dimethyl urea, methylphenyl dimethyl urea, methylphenyl dimethyl urea, and dimethylphenyl dimethyl urea. The curing agent may contain two or more of the above-mentioned components.
また、硬化剤の含有量は、エポキシ樹脂のエポキシ基の数と、硬化剤の反応性基の数との関係で調節されることが好ましい。例えば、フェノール系硬化剤の場合には、分子中の水酸基が反応性基となり、エポキシ樹脂のエポキシ基と反応する。このため、フェノール系硬化剤は、エポキシ樹脂のエポキシ当量(100エポキシ基)に対して、30水酸基当量部以上(より好適には40水酸基当量部以上)添加されることが好ましい。これによって、エポキシ樹脂をより容易に熱硬化させることができる。一方、硬化反応に寄与しない硬化剤が残存するという弊害を考慮すると、エポキシ樹脂のエポキシ当量に対して、フェノール系硬化剤は、100水酸基当量部以下の割合で添加されることが好ましい。 In addition, the content of the curing agent is preferably adjusted in relation to the number of epoxy groups of the epoxy resin and the number of reactive groups of the curing agent. For example, in the case of a phenol-based curing agent, the hydroxyl group in the molecule becomes a reactive group and reacts with the epoxy group of the epoxy resin. For this reason, it is preferable to add 30 hydroxyl equivalent parts or more (more preferably 40 hydroxyl equivalent parts or more) of the phenol-based curing agent to the epoxy equivalent (100 epoxy groups) of the epoxy resin. This makes it easier to thermally cure the epoxy resin. On the other hand, considering the disadvantage of remaining curing agent that does not contribute to the curing reaction, it is preferable to add the phenol-based curing agent in a ratio of 100 hydroxyl equivalent parts or less to the epoxy equivalent of the epoxy resin.
(C-3)硬化促進剤
硬化促進剤は、硬化剤と熱硬化性樹脂との反応を促進させる添加剤である。ここに開示される熱硬化性ペーストでは、熱硬化成分に硬化促進剤が含まれているため、硬化不良による接着性の低下を確実に防止できる。なお、硬化促進剤の具体例として、グアニジン系硬化促進剤、アミン系硬化促進剤等が挙げられる。例えば、グアニジン系硬化促進剤としては、ジシアンジアミド、1-メチルグアニジン、1-エチルグアニジン、1-シクロヘキシルグアニジン、1-フェニルグアニジン、1-(o-トリル)グアニジン、ジメチルグアニジン、ジフェニルグアニジン、トリメチルグアニジン、テトラメチルグアニジン、ペンタメチルグアニジン、1,5,7-トリアザビシクロ[4.4.0]デカ-5-エン、7-メチル-1,5,7-トリアザビシクロ[4.4.0]デカ-5-エン、1-メチルビグアニド、1-エチルビグアニド、1-n-ブチルビグアニド、1-n-オクタデシルビグアニド、1,1-ジメチルビグアニド、1,1-ジエチルビグアニド、1-シクロヘキシルビグアニド、1-アリルビグアニド、1-フェニルビグアニド、1-(o-トリル)ビグアニド等が挙げられる。また、アミン系硬化促進剤等としては、トリエチルアミン、トリブチルアミン等のトリアルキルアミン、4-ジメチルアミノピリジン、ベンジルジメチルアミン、2,4,6,-トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、1,8-ジアザビシクロ(5,4,0)-ウンデセン等が挙げられる。なお、硬化促進剤は、上述した成分を2種以上含有していてもよい。また、硬化促進剤の含有量は、エポキシ樹脂の総量(100重量部)に対して、0.14重量部~0.8重量部が好ましく、0.2重量部~0.5重量部がより好ましい。
(C-3) Curing Accelerator The curing accelerator is an additive that accelerates the reaction between the curing agent and the thermosetting resin. In the thermosetting paste disclosed herein, the thermosetting component contains a curing accelerator, so that it is possible to reliably prevent a decrease in adhesiveness due to poor curing. Specific examples of the curing accelerator include guanidine-based curing accelerators and amine-based curing accelerators. For example, guanidine-based curing accelerators include dicyandiamide, 1-methylguanidine, 1-ethylguanidine, 1-cyclohexylguanidine, 1-phenylguanidine, 1-(o-tolyl)guanidine, dimethylguanidine, diphenylguanidine, trimethylguanidine, tetramethylguanidine, pentamethylguanidine, 1,5,7-triazabicyclo[4.4.0]dec-5-ene, 7-methyl-1,5,7-triazabicyclo[4.4.0]dec-5-ene, 1-methylbiguanide, 1-ethylbiguanide, 1-n-butylbiguanide, 1-n-octadecylbiguanide, 1,1-dimethylbiguanide, 1,1-diethylbiguanide, 1-cyclohexylbiguanide, 1-allylbiguanide, 1-phenylbiguanide, and 1-(o-tolyl)biguanide. Examples of the amine-based curing accelerator include trialkylamines such as triethylamine and tributylamine, 4-dimethylaminopyridine, benzyldimethylamine, 2,4,6-tris(dimethylaminomethyl)phenol, and 1,8-diazabicyclo(5,4,0)-undecene. The curing accelerator may contain two or more of the above-mentioned components. The content of the curing accelerator is preferably 0.14 to 0.8 parts by weight, and more preferably 0.2 to 0.5 parts by weight, based on the total amount (100 parts by weight) of the epoxy resin.
(C-4)熱硬化成分の総量
そして、ここに開示される熱硬化性ペーストは、Ag粒子の総重量(100重量部)に対して、上記(C)熱硬化成分を10重量部以上含有する。これによって、熱硬化成分の不足による接着性の低下を防止できる。なお、電極の定着性をさらに向上させるという観点から、Ag粒子に対する熱硬化成分の含有量は、10.5重量部以上が好ましく、11重量部以上がより好ましい。一方、Ag粒子に対する熱硬化成分の含有量を増加させ過ぎると、Ag粒子同士の接点が少なくなり、電極内で導電パスが形成されにくくなる。かかる観点から、ここに開示される熱硬化性ペーストでは、Ag粒子に対する熱硬化成分の含有量が15重量部以下に設定されている。また、電極の電気抵抗をさらに低減するという観点から、熱硬化成分の含有量は、14.5重量部以下が好ましく、14重量部以下が特に好ましい。
(C-4) Total amount of thermosetting component And, the thermosetting paste disclosed herein contains 10 parts by weight or more of the above (C) thermosetting component with respect to the total weight (100 parts by weight) of the Ag particles. This can prevent a decrease in adhesiveness due to a shortage of the thermosetting component. From the viewpoint of further improving the fixation of the electrode, the content of the thermosetting component relative to the Ag particles is preferably 10.5 parts by weight or more, more preferably 11 parts by weight or more. On the other hand, if the content of the thermosetting component relative to the Ag particles is increased too much, the contact points between the Ag particles are reduced, making it difficult to form a conductive path in the electrode. From this viewpoint, in the thermosetting paste disclosed herein, the content of the thermosetting component relative to the Ag particles is set to 15 parts by weight or less. From the viewpoint of further reducing the electrical resistance of the electrode, the content of the thermosetting component is preferably 14.5 parts by weight or less, particularly preferably 14 parts by weight or less.
(D)シランカップリング剤
シランカップリング剤は、Ag粒子とエポキシ樹脂の両方に結合し、電極の接着性を改善する添加剤である。具体的には、シランカップリング剤は、Ag粒子と反応結合する官能基Xと、エポキシ樹脂と反応結合する官能基Yを有する有機ケイ素化合物である。なお、Ag粒子と結合する官能基Xとしては、アルコキシ基、アセトキシ基などが挙げられる。これらの官能基Xは、加水分解によってシラノールを生成し、Ag粒子と反応結合する。一方、ここに開示される熱硬化性ペーストでは、スルフィド系シランカップリング剤が使用されている。このスルフィド系シランカップリング剤は、エポキシ樹脂と反応結合する官能基Yとしてポリスルフィド基を有している。本発明者の実験によると、このスルフィド系シランカップリング剤は、接着性の向上という一般的な効果に加えて、硬化後の電極の抵抗を低減するという異質な効果を有することが確認されている。この抵抗低減効果は、スルフィド系シランカップリング剤がAg粒子同士の接触点を増大させることによって生じると予想される。
(D) Silane coupling agent The silane coupling agent is an additive that bonds to both Ag particles and epoxy resin, improving the adhesiveness of the electrode. Specifically, the silane coupling agent is an organosilicon compound having a functional group X that reacts and bonds with Ag particles, and a functional group Y that reacts and bonds with epoxy resin. The functional group X that bonds with Ag particles includes an alkoxy group, an acetoxy group, and the like. These functional groups X generate silanols by hydrolysis, and react and bond with Ag particles. Meanwhile, the thermosetting paste disclosed here uses a sulfide-based silane coupling agent. This sulfide-based silane coupling agent has a polysulfide group as the functional group Y that reacts and bonds with epoxy resin. According to the inventor's experiments, it has been confirmed that this sulfide-based silane coupling agent has a heterogeneous effect of reducing the resistance of the electrode after curing, in addition to the general effect of improving adhesiveness. It is expected that this resistance reduction effect occurs when the sulfide-based silane coupling agent increases the contact points between Ag particles.
なお、スルフィド系シランカップリング剤としては、例えば、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2トリエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(4-トリエトキシシリルブチル)テトラスルフィド、ビス(3-トリメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2-トリメトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(2-トリエトキシシリルエチル)トリスルフィド、ビス(4-トリメトキシシリルブチル)トリスルフィド、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(2-トリエトキシシリルエチル)ジスルフィド、ビス(4-トリエトキシシリルブチル)ジスルフィド、ビス(3-トリメトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(2-トリメトキシシリルエチル)ジスルフィド、ビス(4-トリメトキシシリルブチル)ジスルフィド、3-トリメトキシシリルプロピル-N,N-ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、2-トリエトキシシリルエチル-N,N-ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィドなどが挙げられる。また、これらのスルフィド系シランカップリング剤の1種を単独で用いてもよいし、2種以上を混合してもよい。なお、シランカップリング剤は、ここに開示される技術の効果(特に電位抵抗の低減)を著しく含有しない限りにおいて、スルフィド系シランカップリング剤以外のシランカップリング剤を含有していてもよい。 Examples of sulfide-based silane coupling agents include bis(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfide, bis(2-triethoxysilylethyl)tetrasulfide, bis(4-triethoxysilylbutyl)tetrasulfide, bis(3-trimethoxysilylpropyl)tetrasulfide, bis(2-trimethoxysilylethyl)tetrasulfide, bis(2-triethoxysilylethyl)trisulfide, bis(4-trimethoxysilylbutyl)trisulfide, and bis(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfide. Examples of the sulfide-based silane coupling agents include bis(2-triethoxysilylpropyl) disulfide, bis(4-triethoxysilylbutyl) disulfide, bis(3-trimethoxysilylpropyl) disulfide, bis(2-trimethoxysilylethyl) disulfide, bis(4-trimethoxysilylbutyl) disulfide, 3-trimethoxysilylpropyl-N,N-dimethylthiocarbamoyl tetrasulfide, and 2-triethoxysilylethyl-N,N-dimethylthiocarbamoyl tetrasulfide. One of these sulfide-based silane coupling agents may be used alone, or two or more may be mixed. The silane coupling agent may contain a silane coupling agent other than the sulfide-based silane coupling agent, as long as it does not significantly impart the effects of the technology disclosed herein (particularly the reduction in potential resistance).
そして、ここに開示される熱硬化性ペーストは、Ag粒子の総重量(100重量部)に対して、スルフィド系シランカップリング剤を0.1重量部以上含有する。これによって、スルフィド系シランカップリング剤による抵抗低減効果と定着性向上効果を適切に生じさせることができる。なお、Ag粒子の総重量に対するスルフィド系シランカップリング剤の含有量は、0.11重量部以上が好ましく、0.12重量部以上がより好ましく、0.13重量部以上がさらに好ましく、0.15重量部以上が特に好ましい。これによって、電気抵抗がさらに低く、かつ、基板に対する接着性により優れた電極を形成できる。一方、スルフィド系シランカップリング剤の含有量を増加させ過ぎると、Ag粒子の含有量が相対的に低下するため、電気抵抗が却って増大するおそれがある。かかる観点から、ここに開示される熱硬化性ペーストでは、Ag粒子に対するスルフィド系シランカップリング剤の含有量が0.6重量部以下に設定されている。また、電極の電気抵抗をより低減するという観点から、スルフィド系シランカップリング剤の含有量は、0.5重量部以下が好ましく、0.45重量部以下がより好ましく、0.4重量部以下がさらに好ましく、0.38重量部以下が特に好ましい。 The thermosetting paste disclosed herein contains 0.1 parts by weight or more of a sulfide-based silane coupling agent relative to the total weight (100 parts by weight) of the Ag particles. This allows the resistance reduction effect and fixation improvement effect of the sulfide-based silane coupling agent to be appropriately generated. The content of the sulfide-based silane coupling agent relative to the total weight of the Ag particles is preferably 0.11 parts by weight or more, more preferably 0.12 parts by weight or more, even more preferably 0.13 parts by weight or more, and particularly preferably 0.15 parts by weight or more. This allows the formation of an electrode with lower electrical resistance and better adhesion to the substrate. On the other hand, if the content of the sulfide-based silane coupling agent is increased too much, the content of the Ag particles will relatively decrease, and there is a risk that the electrical resistance will increase instead. From this perspective, in the thermosetting paste disclosed herein, the content of the sulfide-based silane coupling agent relative to the Ag particles is set to 0.6 parts by weight or less. In addition, from the viewpoint of further reducing the electrical resistance of the electrode, the content of the sulfide-based silane coupling agent is preferably 0.5 parts by weight or less, more preferably 0.45 parts by weight or less, even more preferably 0.4 parts by weight or less, and particularly preferably 0.38 parts by weight or less.
(E)有機溶剤
有機溶剤は、Ag粒子を分散し、かつ、熱硬化成分とシランカップリング剤を溶解する液状媒体である。有機溶剤は、導電性ペースト(典型的には熱硬化性ペースト)に使用され得る従来公知の有機溶剤を特に制限なく使用でき、ここに開示される技術を限定する要素ではない。この有機溶剤の一例として、ターピネオール、テキサノール、ジヒドロターピネオール、ベンジルアルコール等のアルコール系溶剤;エチレングリコール、ジエチレングリコール等のグリコール系溶剤;ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ブチルカルビトール(ジエチレングリコールモノブチルエーテル)等のグリコールエーテル系溶剤;イソボルニルアセテート、エチルジグリコールアセテート、ブチルグリコールアセテート、ブチルジグリコールアセテート、ブチルセロソルブアセテート、ブチルカルビトールアセテート(ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセタート)等のエステル系溶剤;トルエン、キシレン等の炭化水素系溶剤;ミネラルスピリット等が挙げられる。なお、導電性ペーストの保存安定性などを考慮すると、有機溶剤の沸点は、200℃以上程度が好ましい。
(E) Organic Solvent The organic solvent is a liquid medium that disperses Ag particles and dissolves the thermosetting component and the silane coupling agent. The organic solvent can be any conventionally known organic solvent that can be used in a conductive paste (typically a thermosetting paste) without any particular restrictions, and is not a factor that limits the technology disclosed herein. Examples of this organic solvent include alcohol-based solvents such as terpineol, texanol, dihydroterpineol, and benzyl alcohol; glycol-based solvents such as ethylene glycol and diethylene glycol; glycol ether-based solvents such as diethylene glycol monoethyl ether and butyl carbitol (diethylene glycol monobutyl ether); ester-based solvents such as isobornyl acetate, ethyl diglycol acetate, butyl glycol acetate, butyl diglycol acetate, butyl cellosolve acetate, and butyl carbitol acetate (diethylene glycol monobutyl ether acetate); hydrocarbon-based solvents such as toluene and xylene; and mineral spirits. In consideration of the storage stability of the conductive paste, the boiling point of the organic solvent is preferably about 200° C. or higher.
上述した通り、有機溶剤は、加熱処理によって除去される成分である。このため、熱硬化後の電極の性能(電気抵抗、接着性、高温信頼性など)を改善するという観点では、熱硬化性ペースト中の有機溶剤の含有割合は限定されない。なお、有機溶剤の含有割合は、ペーストを印刷(塗布)する手段などを考慮し、所望の形状の電極が形成されるように適宜調節されていることが好ましい。例えば、ペーストの総重量を100重量部としたときの有機溶剤の含有量は、2重量部~30重量部が好ましく、4重量部~20重量部がより好ましい。 As mentioned above, the organic solvent is a component that is removed by heat treatment. Therefore, from the viewpoint of improving the performance of the electrode after thermal curing (electrical resistance, adhesiveness, high-temperature reliability, etc.), the content ratio of the organic solvent in the thermosetting paste is not limited. It is preferable that the content ratio of the organic solvent is appropriately adjusted so that an electrode of the desired shape is formed, taking into consideration the means for printing (applying) the paste. For example, when the total weight of the paste is 100 parts by weight, the content of the organic solvent is preferably 2 parts by weight to 30 parts by weight, and more preferably 4 parts by weight to 20 parts by weight.
また、ここに開示される熱硬化性ペーストは、ペースト成形性の観点でCasson降伏値が制御されていることが好ましい。Casson降伏値は、B型粘度計における粘度測定において、せん断速度をゼロにした際のせん断応力である。このCasson降伏値が大きくなるにつれて、ペーストの形状が変化し始める際に必要となる応力が大きくなる。このCasson降伏値が小さいペーストは、印刷(塗布)後のレベリング性に優れているため、寸法性のよい電極を形成することができる。かかる観点から、熱硬化性ペーストのCasson降伏値は、120Pa以下が好ましく、100Pa以下がより好ましく、80Pa以下がさらに好ましい。一方、Casson降伏値の下限値は、特に限定されず、10Pa以上でもよく、20Pa以上でもよい。なお、Casson降伏値(ペースト成形性)は、Ag粒子の強熱減量、鱗片状Ag粒子のタップ密度、熱硬化成分の含有量、熱硬化成分(例えばエポキシ樹脂)の構造(種類)、有機溶剤の粘度、有機溶剤の含有量などによって調節することができる。 In addition, the thermosetting paste disclosed herein is preferably controlled in terms of paste moldability by controlling the Casson yield value. The Casson yield value is the shear stress when the shear rate is set to zero in viscosity measurement using a B-type viscometer. As the Casson yield value increases, the stress required when the shape of the paste begins to change increases. A paste with a small Casson yield value has excellent leveling properties after printing (application), and therefore can form an electrode with good dimensional properties. From this perspective, the Casson yield value of the thermosetting paste is preferably 120 Pa or less, more preferably 100 Pa or less, and even more preferably 80 Pa or less. On the other hand, the lower limit of the Casson yield value is not particularly limited, and may be 10 Pa or more, or may be 20 Pa or more. The Casson yield value (paste moldability) can be adjusted by the ignition loss of the Ag particles, the tap density of the scaly Ag particles, the content of the thermosetting component, the structure (type) of the thermosetting component (e.g., epoxy resin), the viscosity of the organic solvent, the content of the organic solvent, etc.
以上、ここに開示される熱硬化性ペーストについて説明した。なお、ここに開示される熱硬化性ペーストは、上述した成分のみを含むものに限定されない。すなわち、熱硬化性ペーストは、ここに開示される技術の効果を著しく損なわない範囲において、導電ペースト(典型的には、熱硬化性ペースト)に用いられ得る従来公知の添加剤をさらに含有してもよい。 The above describes the thermosetting paste disclosed herein. Note that the thermosetting paste disclosed herein is not limited to one containing only the components described above. In other words, the thermosetting paste may further contain conventionally known additives that can be used in conductive pastes (typically, thermosetting pastes) to the extent that the effect of the technology disclosed herein is not significantly impaired.
2.熱硬化性ペーストの用途
次に、ここに開示される熱硬化性ペーストを用いた電子部品の製造方法について説明する。この電子部品の製造方法では、例えば、下記の工程S1~工程S4が実施される。
工程S1:基板の準備
工程S2:熱硬化性ペーストの準備
工程S3:印刷工程
工程S4:加熱工程
2. Uses of Thermosetting Paste Next, a method for manufacturing an electronic component using the thermosetting paste disclosed herein will be described. In this method for manufacturing an electronic component, for example, the following steps S1 to S4 are performed.
Step S1: Preparation of substrate; Step S2: Preparation of thermosetting paste; Step S3: Printing step; Step S4: Heating step
(1)基板の準備
本工程では、熱硬化性ペーストの印刷対象である基板を準備する。なお、基板の種類は、特に限定されず、従来公知の電子部品用基板を特に制限なく使用できる。なお、ここに開示される熱硬化性ペーストは、低温(200℃以下)の熱処理で硬化して電極を形成する。かかる点を考慮すると、ここに開示される製造方法は、耐熱性が低い基板を使用する電子部品の製造に特に好適に適用できる。このような基板の一例として、樹脂、紙、布などからなる基板が挙げられる。
(1) Preparation of Substrate In this step, a substrate on which the thermosetting paste is printed is prepared. The type of substrate is not particularly limited, and any conventionally known substrate for electronic components can be used without any particular restriction. The thermosetting paste disclosed herein is cured by heat treatment at a low temperature (200° C. or less) to form an electrode. In view of this, the manufacturing method disclosed herein is particularly suitable for use in the manufacture of electronic components that use substrates with low heat resistance. Examples of such substrates include substrates made of resin, paper, cloth, etc.
(2)熱硬化性ペーストの準備
本工程では、上記構成の熱硬化性ペーストを準備する。なお、熱硬化性ペーストの詳細な構成については、記載が重複するため、再度の説明を省略する。なお、本工程は、所望の成分の熱硬化性ペーストを準備することができれば特に限定されない。すなわち、上述した各成分を混合して熱硬化性ペーストを調製してもよいし、別途調製された熱硬化性ペーストを購入してもよい。
(2) Preparation of Thermosetting Paste In this step, the thermosetting paste having the above-mentioned configuration is prepared. The detailed configuration of the thermosetting paste is omitted because it is redundant. This step is not particularly limited as long as a thermosetting paste having the desired components can be prepared. That is, the thermosetting paste may be prepared by mixing the above-mentioned components, or a separately prepared thermosetting paste may be purchased.
(3)印刷工程
本工程では、ここに開示される熱硬化性ペーストを基板上に印刷する。なお、本工程における具体的な印刷方法は特に限定されない。例えば、スクリーン印刷、ディップ印刷などの従来公知の印刷方法を特に制限なく採用できる。また、本工程において印刷するペースト厚みは、5μm以上が好ましく、10μm以上がより好ましく、15μm以上がさらに好ましく、20μm以上が特に好ましい。このように一定以上の厚みのペーストを印刷することによって、導電性に優れた電極を形成することができる。また、ペーストの印刷厚みは、150μm以下が好ましく、100μm以下がより好ましく、75μm以下がさらに好ましく、50μm以下が特に好ましい。これによって、後述の加熱工程において有機溶剤を揮発させてペーストから除去することが容易になるため、電極の成形不良を抑制できる。
(3) Printing Step In this step, the thermosetting paste disclosed herein is printed on a substrate. The specific printing method in this step is not particularly limited. For example, a conventionally known printing method such as screen printing or dip printing can be adopted without any particular limitation. The thickness of the paste printed in this step is preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, even more preferably 15 μm or more, and particularly preferably 20 μm or more. By printing a paste of a certain thickness or more in this way, an electrode with excellent conductivity can be formed. The printing thickness of the paste is preferably 150 μm or less, more preferably 100 μm or less, even more preferably 75 μm or less, and particularly preferably 50 μm or less. This makes it easy to volatilize the organic solvent and remove it from the paste in the heating step described later, thereby suppressing poor molding of the electrode.
(4)加熱工程
本工程では、基板上に印刷された熱硬化性ペーストを加熱する。これによって、熱硬化性ペーストが熱硬化し、所望の形状の電極が基板上に形成される。なお、本工程では、有機溶剤が揮発し、かつ、エポキシ樹脂が熱硬化しない温度の第1加熱処理(乾燥処理)と、エポキシ樹脂が熱硬化する温度の第2加熱処理(熱硬化処理)を段階的に実施することが好ましい。これによって、有機溶剤を充分に揮発させた高密度の乾燥膜を形成した後に、エポキシ樹脂を熱硬化させることができる。この結果、Ag粒子同士の接触点がさらに増加するため、硬化後の電極の電気抵抗をさらに低減できる。具体的には、上記第1加熱処理(乾燥処理)における加熱温度は、80℃~180℃が好ましく、100℃~150℃がより好ましい。そして、第1加熱処理(乾燥処理)における加熱時間は、5分~60分が好ましく、10分~30分がより好ましい。一方、第2加熱処理(熱硬化処理)における加熱温度は、150℃~250℃が好ましく、180℃~230℃がより好ましい。また、第2加熱処理(熱硬化処理)における加熱時間は、15分~90分が好ましく、30分~60分がより好ましい。
(4) Heating Step In this step, the thermosetting paste printed on the substrate is heated. This causes the thermosetting paste to be thermally cured, and an electrode of a desired shape is formed on the substrate. In this step, it is preferable to carry out a first heating treatment (drying treatment) at a temperature at which the organic solvent volatilizes and the epoxy resin does not thermally cure, and a second heating treatment (thermal curing treatment) at a temperature at which the epoxy resin thermally cures, in stages. This allows the epoxy resin to be thermally cured after forming a high-density dry film in which the organic solvent has been sufficiently volatilized. As a result, the number of contact points between the Ag particles is further increased, and the electrical resistance of the electrode after curing can be further reduced. Specifically, the heating temperature in the first heating treatment (drying treatment) is preferably 80°C to 180°C, more preferably 100°C to 150°C. The heating time in the first heating treatment (drying treatment) is preferably 5 minutes to 60 minutes, more preferably 10 minutes to 30 minutes. On the other hand, the heating temperature in the second heating treatment (thermal curing treatment) is preferably 150° C. to 250° C., and more preferably 180° C. to 230° C. The heating time in the second heating treatment (thermal curing treatment) is preferably 15 minutes to 90 minutes, and more preferably 30 minutes to 60 minutes.
ここで、ここに開示される熱硬化性ペーストを使用すると、加熱工程において鱗片状Ag粒子がペーストの表面側に浮上する。これによって、熱硬化後の電極の表面側に鱗片状Ag粒子を密に配置して電気抵抗を低減することができる。また、ここに開示される熱硬化性ペーストでは、鱗片状Ag粒子のD50粒径が4μm以上であるため、鱗片状Ag粒子の浮上がさらに生じやすい。これによって、硬化後の電極の電気抵抗をさらに低減することができる。また、鱗片状Ag粒子の浮上が生じた結果、電極の底面側では、球状Ag粒子と熱硬化成分との混合物が主成分となる。これによって、基板に対する電極の接着性を向上することができる。また、ここに開示される熱硬化性ペーストの球状Ag粒子は、D50粒径が1.5μm以上であり、かつ、BET比表面積が0.5m2/g以下である。これによって、球状Ag粒子の凝集を抑制できるため、基板に対する電極の接着性をより適切に向上できる。そして、ここに開示される熱硬化性ペーストでは、Ag粒子の総重量に対する鱗片状Ag粒子の含有量が30重量部以上80重量部以下に設定されている。これによって、鱗片状銀粒による抵抗低減効果と、球状Ag粒子による接着性向上効果とを高いレベルで両立することができる。 Here, when the thermosetting paste disclosed herein is used, the scaly Ag particles rise to the surface side of the paste in the heating process. As a result, the scaly Ag particles can be densely arranged on the surface side of the electrode after heat curing, thereby reducing the electrical resistance. In addition, in the thermosetting paste disclosed herein, the D50 particle size of the scaly Ag particles is 4 μm or more, so that the scaly Ag particles are more likely to rise. As a result, the electrical resistance of the electrode after curing can be further reduced. As a result of the rise of the scaly Ag particles, the mixture of the spherical Ag particles and the thermosetting component becomes the main component on the bottom side of the electrode. As a result, the adhesion of the electrode to the substrate can be improved. In addition, the spherical Ag particles of the thermosetting paste disclosed herein have a D50 particle size of 1.5 μm or more and a BET specific surface area of 0.5 m 2 /g or less. As a result, the aggregation of the spherical Ag particles can be suppressed, so that the adhesion of the electrode to the substrate can be more appropriately improved. In the thermosetting paste disclosed herein, the content of the scaly Ag particles relative to the total weight of the Ag particles is set to 30 parts by weight or more and 80 parts by weight or less, thereby making it possible to achieve a high level of both the resistance reducing effect of the scaly Ag particles and the adhesiveness improving effect of the spherical Ag particles.
また、ここに開示される熱硬化性ペーストでは、25℃で固体のノボラック型エポキシ樹脂を熱硬化性樹脂として使用している。かかる構成のエポキシ樹脂を含む電極は、熱硬化後に高いガラス転移点を示すため、優れた高温信頼性を有する。そして、ここに開示される熱硬化性ペーストでは、Ag粒子の総重量に対する熱硬化成分の含有量が10重量部以上15重量部以下に設定されている。これによって、電気抵抗の上昇を抑制した上で、接着性を充分に改善できる。そして、ここに開示される熱硬化性ペーストには、スルフィド系シランカップリング剤が含まれている。スルフィド系シランカップリング剤は、硬化後の電極の接着性を向上させるだけでなく、電気抵抗の低減にも貢献できる。ここに開示される熱硬化性ペーストでは、Ag粒子の総重量に対するスルフィド系シランカップリング剤の含有量が0.1重量部以上0.6重量部以下に設定されている。これによって、スルフィド系シランカップリング剤による抵抗低減効果と接着性向上効果をバランス良く発揮することができる。 In addition, the thermosetting paste disclosed herein uses a novolac type epoxy resin that is solid at 25°C as the thermosetting resin. An electrode containing an epoxy resin of this configuration has a high glass transition point after thermal curing, and therefore has excellent high-temperature reliability. In the thermosetting paste disclosed herein, the content of the thermosetting component relative to the total weight of the Ag particles is set to 10 parts by weight or more and 15 parts by weight or less. This makes it possible to sufficiently improve the adhesiveness while suppressing an increase in electrical resistance. In addition, the thermosetting paste disclosed herein contains a sulfide-based silane coupling agent. The sulfide-based silane coupling agent not only improves the adhesiveness of the electrode after curing, but also contributes to reducing the electrical resistance. In the thermosetting paste disclosed herein, the content of the sulfide-based silane coupling agent relative to the total weight of the Ag particles is set to 0.1 parts by weight or more and 0.6 parts by weight or less. This makes it possible to achieve a well-balanced effect of reducing resistance and improving adhesiveness by the sulfide-based silane coupling agent.
以上の通り、ここに開示される熱硬化性ペーストによると、電気抵抗と高温信頼性と接着性の各性能に優れた高性能の電子部品を製造することができる。 As described above, the thermosetting paste disclosed herein makes it possible to manufacture high-performance electronic components that have excellent electrical resistance, high-temperature reliability, and adhesion properties.
[試験例]
以下、ここに開示される技術に関する試験例を説明する。なお、ここに開示される技術は、以下で説明される試験例に限定されるものではない。
[Test Example]
Test examples relating to the technology disclosed herein will be described below. Note that the technology disclosed herein is not limited to the test examples described below.
<第1の試験>
1.熱硬化性ペーストの成分
本試験例では、29種類の熱硬化性ペースト(実施例1~12及び比較例1~17)を準備した。本試験で準備した熱硬化性ペーストは、いずれも、鱗片状Ag粒子と、球状Ag粒子と、熱硬化成分と、シランカップリング剤と、有機溶剤と、硬化剤と、硬化促進剤とを含有する。以下、具体的な成分を説明する。
First Test
1. Components of Thermosetting Paste In this test example, 29 types of thermosetting pastes (Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 17) were prepared. Each of the thermosetting pastes prepared in this test contains scaly Ag particles, spherical Ag particles, a thermosetting component, a silane coupling agent, an organic solvent, a curing agent, and a curing accelerator. The specific components are described below.
(1)鱗片状Ag粒子
本試験では、鱗片状Ag粒子として、以下の表1に示す7種類のAg粒子のいずれかを使用した。なお、各例で使用した鱗片状Ag粒子の種類及び含有量は、後述の表3~表5に示す。
(1) Scaly Ag Particles In this test, any one of the seven types of Ag particles shown in Table 1 was used as the scaly Ag particles. The type and content of the scaly Ag particles used in each example are shown in Tables 3 to 5 below.
(2)球状Ag粒子
本試験では、球状Ag粒子として、以下の表2に示す2種類のAg粒子のいずれかを使用した。なお、各例で使用した球状Ag粒子の種類及び含有量は、後述の表3~表5に示す。
(2) Spherical Ag particles In this test, one of the two types of Ag particles shown in Table 2 was used as the spherical Ag particles. The type and content of the spherical Ag particles used in each example are shown in Tables 3 to 5 below.
(3)熱硬化成分
(3-1)エポキシ樹脂
本試験では、熱硬化性樹脂として、以下に列挙する8種類のエポキシ樹脂を用いた。なお、各例で使用したエポキシ樹脂の種類は、後述の表3~表5に示す。
[エポキシ樹脂の種類]
樹脂1:クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(25℃下で固体)
エポキシ当量:214g/eq.
樹脂2:フェノールノボラック型エポキシ樹脂(25℃下で固体)
エポキシ当量:175g/eq.
樹脂3:フェノールノボラック型エポキシ樹脂(25℃下で液体)
エポキシ当量:175g/eq.
樹脂4:ビスフェノールF型エポキシ樹脂(25℃下で液体)
エポキシ当量:170g/eq.
樹脂5:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(25℃下で固体)
エポキシ当量:2100g/eq.
樹脂6:ビスフェノールF型エポキシ樹脂(25℃下で固体)
エポキシ当量:2145g/eq.
樹脂7:ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂(25℃下で固体)
エポキシ当量:259g/eq.
樹脂8:ナフタレン型エポキシ樹脂(25℃下で固体)
エポキシ当量:165g/eq.
(3) Thermosetting Component (3-1) Epoxy Resin In this test, the following eight types of epoxy resins were used as thermosetting resins. The types of epoxy resins used in each example are shown in Tables 3 to 5 below.
[Type of epoxy resin]
Resin 1: Cresol novolac type epoxy resin (solid at 25°C)
Epoxy equivalent: 214 g/eq.
Resin 2: Phenol novolac type epoxy resin (solid at 25°C)
Epoxy equivalent: 175 g/eq.
Resin 3: Phenol novolac type epoxy resin (liquid at 25°C)
Epoxy equivalent: 175 g/eq.
Resin 4: Bisphenol F type epoxy resin (liquid at 25°C)
Epoxy equivalent: 170 g/eq.
Resin 5: Bisphenol A type epoxy resin (solid at 25°C)
Epoxy equivalent: 2100 g/eq.
Resin 6: Bisphenol F type epoxy resin (solid at 25°C)
Epoxy equivalent: 2145 g/eq.
Resin 7: Dicyclopentadiene type epoxy resin (solid at 25°C)
Epoxy equivalent: 259 g/eq.
Resin 8: Naphthalene type epoxy resin (solid at 25°C)
Epoxy equivalent: 165 g/eq.
(3-2)他の熱硬化成分
また、本試験では、エポキシ樹脂以外の熱硬化成分として硬化剤と硬化促進剤を使用した。硬化剤には、ノボラック型フェノール樹脂とジクロロフェニルジメチル尿素を使用した。Ag粒子の総量を100重量部としたときのノボラック型フェノール樹脂の添加量は、3.2重量部に設定し、ジクロロフェニルジメチル尿素の添加量は、0.18重量部に設定した。そして、硬化促進剤には、ジシアンジアミドを使用した。Ag粒子の総量を100重量部としたときの硬化促進剤(ジシアンジアミド)の添加量は、0.28重量部に設定した。なお、各例における熱硬化成分の含有量(エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤の合計含有量)は、後述の表3~表5に示す。
(3-2) Other thermosetting components In this test, a curing agent and a curing accelerator were used as the thermosetting components other than the epoxy resin. Novolac phenolic resin and dichlorophenyl dimethyl urea were used as the curing agents. The amount of novolac phenolic resin added was set to 3.2 parts by weight, and the amount of dichlorophenyl dimethyl urea added was set to 0.18 parts by weight when the total amount of Ag particles was 100 parts by weight. Dicyandiamide was used as the curing accelerator. The amount of the curing accelerator (dicyandiamide) added was set to 0.28 parts by weight when the total amount of Ag particles was 100 parts by weight. The content of the thermosetting components in each example (total content of epoxy resin, curing agent, and curing accelerator) is shown in Tables 3 to 5 below.
(4)シランカップリング剤
本試験では、シランカップリング剤として、以下に列挙する4種類のシランカップリング剤を準備した。なお、各例で使用したシランカップリング剤の種類及び含有量は、後述の表3~表5に示す。
[シランカップリング剤の種類]
SC1:ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド
SC2:ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド
SC3:3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
SC4:3-アミノプロピルトリエトキシシラン
(4) Silane coupling agent In this test, the following four types of silane coupling agents were prepared as the silane coupling agents. The types and contents of the silane coupling agents used in each example are shown in Tables 3 to 5 below.
[Types of silane coupling agents]
SC1: Bis(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfide SC2: Bis(3-triethoxysilylpropyl)disulfide SC3: 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane SC4: 3-aminopropyltriethoxysilane
(5)有機溶剤
本試験では、有機溶剤としてブチルカルビトールを使用した。なお、Ag粒子の総量を100重量部としたときの有機溶剤(ブチルカルビトール)の含有量は、7.8重量部に設定した。
(5) Organic Solvent In this test, butyl carbitol was used as the organic solvent. The content of the organic solvent (butyl carbitol) was set to 7.8 parts by weight when the total amount of Ag particles was 100 parts by weight.
2.ペーストの調製手順
本試験では、まず、有機溶剤とエポキシ樹脂とノボラック型フェノール樹脂(硬化剤)とを混合した。そして、この混合物を100℃で24時間加熱した後に室温まで冷却した。これによって、エポキシ樹脂とノボラック型フェノール樹脂が有機溶剤に溶解した有機ビヒクルを得た。次に、この有機ビヒクルに、鱗片状Ag粒子と、球状Ag粒子と、シランカップリング剤と、ジクロロフェニルジメチル尿素(硬化剤)と、ジシアンジアミド(硬化促進剤)を添加し、三本ロールミルで混錬した。これによって、各例の熱硬化性ペーストを調製した。
2. Preparation procedure of paste In this test, first, an organic solvent, an epoxy resin, and a novolac type phenolic resin (hardening agent) were mixed. Then, this mixture was heated at 100°C for 24 hours and then cooled to room temperature. In this way, an organic vehicle in which the epoxy resin and the novolac type phenolic resin were dissolved in the organic solvent was obtained. Next, scaly Ag particles, spherical Ag particles, a silane coupling agent, dichlorophenyl dimethyl urea (hardening agent), and dicyandiamide (hardening accelerator) were added to this organic vehicle, and kneaded with a three-roll mill. In this way, the thermosetting paste of each example was prepared.
3.評価試験
本試験では、各例の熱硬化性ペーストを用いて基板上に電極を形成した後に、電極の電気抵抗と接着性と高温信頼性を評価した。以下、具体的に説明する。
3. Evaluation Test In this test, electrodes were formed on a substrate using the thermosetting paste of each example, and then the electrical resistance, adhesiveness, and high-temperature reliability of the electrodes were evaluated. Specific explanations are given below.
(1)電気抵抗の評価
本評価では、先ず、上述した29種類の熱硬化性ペーストを、それぞれ、スクリーン印刷を用いて基板表面に印刷した。なお、本試験で使用した基板は、ガラス基板(松浪硝子工業株式会社)であり、上面の面積が20mm×20mmである。また、スクリーン印刷では、厚みが50μmで20mm×20mmの開口のメタルマスク用い、メタルスキージを用い、印刷スピード30mm/秒に設定した。そして、本試験では、ペーストの印刷厚みを約25μmに設定し、平面視において正方形状の印刷膜を形成した。
(1) Evaluation of Electrical Resistance In this evaluation, first, the 29 types of thermosetting pastes described above were printed on the surface of a substrate by screen printing. The substrate used in this test was a glass substrate (Matsunami Glass Industry Co., Ltd.) with an upper surface area of 20 mm x 20 mm. In addition, in the screen printing, a metal mask with a thickness of 50 μm and an opening of 20 mm x 20 mm was used, and a metal squeegee was used, and the printing speed was set to 30 mm/sec. In this test, the printing thickness of the paste was set to about 25 μm, and a square-shaped printing film was formed in a plan view.
次に、ペースト印刷後の基板に対して、130℃で15分間の第1加熱処理(乾燥処理)を実施した。これによって、ペーストから有機溶剤を除去した乾燥膜を形成した。そして、180℃で60分間の第2加熱処理(樹脂硬化処理)を実施し、乾燥膜中のエポキシ樹脂を熱硬化させた。 Next, the substrate after the paste printing was subjected to a first heating treatment (drying treatment) at 130°C for 15 minutes. This resulted in the formation of a dry film in which the organic solvent had been removed from the paste. Then, a second heating treatment (resin curing treatment) was performed at 180°C for 60 minutes to thermally cure the epoxy resin in the dry film.
そして、本評価では、熱硬化後の電極の電気抵抗を評価した。具体的な評価手順は以下の通りである。先ず、電極の膜厚を面粗さ計(株式会社東京精密製のサーフコム)で測定した。次に、株式会社三菱化学アナリテック製の抵抗率計(型式:ロレスタGX MCP-T700)を用いて、4探針法で熱硬化後の電極のシート抵抗を測定した。そして、膜厚とシート抵抗を乗算することによって、各例の電極の電気抵抗(Ω・cm)を測定した。そして、本試験では、電気抵抗が1×10-4Ω・cm以下であった例を「◎」と評価し、1×10-4Ωcm超5×10-4Ω・cm未満であった例を「○」と評価し、5×10-4Ω・cm以上であった例を「×」と評価した。 In this evaluation, the electrical resistance of the electrode after thermal curing was evaluated. The specific evaluation procedure is as follows. First, the film thickness of the electrode was measured with a surface roughness meter (Surfcom manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.). Next, the sheet resistance of the electrode after thermal curing was measured by a four-probe method using a resistivity meter (model: Loresta GX MCP-T700) manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd. Then, the electrical resistance (Ω·cm) of the electrode of each example was measured by multiplying the film thickness and the sheet resistance. In this test, examples in which the electrical resistance was 1×10 −4 Ω·cm or less were evaluated as “◎”, examples in which the electrical resistance was more than 1×10 −4 Ω·cm and less than 5×10 −4 Ω·cm were evaluated as “○”, and examples in which the electrical resistance was 5×10 −4 Ω·cm or more were evaluated as “×”.
(2)接着性の評価
本評価では、熱硬化後の電極の接着性を評価した。具体的な評価手順は以下の通りである。先ず、上述した29種類の熱硬化性ペーストを、それぞれ、スクリーン印刷を用いて基板表面に印刷した。このときの印刷条件は、上記「(1)電気抵抗の評価」と同じ条件に設定した。次に、ガラス基板上に印刷(塗布)されたペーストの上に、2mm×2mmの大きさのアルミナチップを置き、130℃で15分間の第1加熱処理(乾燥処理)を実施した。そして、180℃で60分間の第2加熱処理(樹脂硬化処理)を実施することで、上面にアルミナチップが接着した硬化膜(電極)を形成した。そして、Nordson DAGE社製の4000万能型ボンドテスターにて、アルミナチップに荷重を掛けてチップが剥離した時の強度(剥離強度)を測定した。これによって、各例の電極の剥離強度(N/mm2)を測定した。そして、本試験では、剥離強度が20N/mm2以上であった例を「◎」と評価し、20N/mm2未満10N/mm2超であった例を「○」と評価し、10N/mm2以下であった例を「×」と評価した。
(2) Evaluation of Adhesion In this evaluation, the adhesion of the electrode after thermal curing was evaluated. The specific evaluation procedure is as follows. First, the 29 types of thermosetting paste described above were printed on the surface of the substrate using screen printing. The printing conditions at this time were set to the same conditions as those in "(1) Evaluation of Electrical Resistance" above. Next, an alumina chip having a size of 2 mm x 2 mm was placed on the paste printed (applied) on the glass substrate, and a first heat treatment (drying treatment) was performed at 130°C for 15 minutes. Then, a second heat treatment (resin curing treatment) was performed at 180°C for 60 minutes to form a cured film (electrode) with the alumina chip adhered to the upper surface. Then, a load was applied to the alumina chip using a 4000 universal bond tester manufactured by Nordson DAGE, and the strength (peel strength) when the chip peeled off was measured. This measured the peel strength (N/mm 2 ) of the electrode of each example. In this test, examples in which the peel strength was 20 N/mm2 or more were evaluated as "◎", examples in which the peel strength was less than 20 N/ mm2 and more than 10 N/ mm2 were evaluated as "○", and examples in which the peel strength was 10 N/mm2 or less were evaluated as "×".
(3)ガラス転移温度の評価
本評価では、ガラス転移温度の測定を行った。具体的な評価手順は以下の通りである。先ず、ギャップを150μmに設定したアプリケーターを用いて、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)製の樹脂シート上にペーストを塗布した。次に、130℃で15分間の第1加熱処理(乾燥処理)を実施した後に、180℃で60分間の第2加熱処理(樹脂硬化処理)を実施することで硬化膜を得た。次に、熱処理後の硬化膜を樹脂シートから剥がして1cm×4cmの大きさに裁断した。そして、株式会社日立ハイテクサイエンス製の粘弾性測定装置(DMA7100)を用いて、硬化膜のガラス転移温度を測定した。なお、ガラス転移温度の測定では、1℃/分の昇温速度で300℃まで昇温させた。そして、ガラス転移温度が200℃以上であった例は、電子部品の電極に用いたときに長期の環境変化に対する耐久性が向上していると解されるため「◎」と評価した。また、200℃未満150℃超であった例は「○」と評価し、150℃以下であった例は「×」と評価した。
(3) Evaluation of Glass Transition Temperature In this evaluation, the glass transition temperature was measured. The specific evaluation procedure is as follows. First, the paste was applied onto a resin sheet made of PTFE (polytetrafluoroethylene) using an applicator with a gap set to 150 μm. Next, a first heat treatment (drying treatment) was performed at 130° C. for 15 minutes, and then a second heat treatment (resin curing treatment) was performed at 180° C. for 60 minutes to obtain a cured film. Next, the cured film after the heat treatment was peeled off from the resin sheet and cut into a size of 1 cm x 4 cm. Then, the glass transition temperature of the cured film was measured using a viscoelasticity measuring device (DMA7100) manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd. In addition, in the measurement of the glass transition temperature, the temperature was raised to 300° C. at a heating rate of 1° C./min. And, the examples with a glass transition temperature of 200° C. or higher were evaluated as "◎" because it is understood that the durability against long-term environmental changes is improved when used in electrodes of electronic components. Moreover, examples in which the temperature was less than 200° C. and more than 150° C. were evaluated as "◯", and examples in which the temperature was 150° C. or less were evaluated as "×".
上述した各評価の結果を以下の表3~表5に示す。 The results of each of the above evaluations are shown in Tables 3 to 5 below.
表3~表5に示すように、実施例1~実施例12では、電気抵抗と接着性と高温信頼性の3つの性能が優れた電子部品が作製された。一方、比較例1~17では、電気抵抗と接着性と高温信頼性の少なくとも1つが悪化するという結果が確認された。そして、各例を対比検討した結果、硬化後の電極の電気抵抗には、鱗片状Ag粒子のD50粒径、鱗片状Ag粒子の含有量、シランカップリング剤の構造、シランカップリング剤の含有量および熱硬化成分の含有量などが影響していることが確認された。また、電極の接着性には、球状Ag粒子のD50粒径、球状Ag粒子の含有量、熱硬化成分の含有量、シランカップリング剤の構造およびシランカップリング剤の含有量が影響していることが確認された。そして、電子部品の高温信頼性には、エポキシ樹脂の構造と、常温におけるエポキシ樹脂の状態とが影響していることが確認された。 As shown in Tables 3 to 5, in Examples 1 to 12, electronic components were produced that were excellent in three performances: electrical resistance, adhesiveness, and high-temperature reliability. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 17, it was confirmed that at least one of electrical resistance, adhesiveness, and high-temperature reliability was deteriorated. As a result of comparing and examining each example, it was confirmed that the D50 particle size of the scaly Ag particles, the content of the scaly Ag particles, the structure of the silane coupling agent, the content of the silane coupling agent, and the content of the thermosetting component were affected by the electrical resistance of the electrode after curing. It was also confirmed that the D50 particle size of the spherical Ag particles, the content of the spherical Ag particles, the content of the thermosetting component, the structure of the silane coupling agent, and the content of the silane coupling agent were affected by the adhesiveness of the electrode. It was also confirmed that the structure of the epoxy resin and the state of the epoxy resin at room temperature were affected by the high-temperature reliability of the electronic components.
<第2の試験>
本試験では、第1の試験において、優れた電極性能を示した実施例1~実施例12に対して、ペースト成形性と、熱硬化後の銀露出率を評価した。
<Second test>
In this test, the paste moldability and the silver exposure rate after thermal curing were evaluated for Examples 1 to 12 which showed excellent electrode performance in the first test.
(1)レオロジー特性の評価
本評価では、実施例1~実施例12のペーストに対してCassonの降伏値を測定し、測定結果に基づいてペースト成形性を評価した。なお、本試験では、Cassonの降伏値が120Pa以下であった例を「◎」と評価し、120Pa超であった例を「×」と評価した。
(1) Evaluation of rheological properties In this evaluation, the Casson yield values of the pastes of Examples 1 to 12 were measured, and the paste moldability was evaluated based on the measurement results. In this test, examples in which the Casson yield value was 120 Pa or less were evaluated as "◎", and examples in which the Casson yield value was more than 120 Pa were evaluated as "×".
(2)銀露出率の評価
本評価では、第1の試験の「(1)電気抵抗の評価」と同じ手順に従って、実施例1~実施例12のペーストを使用した硬化膜(電極)を作製した。そして、作製後の電極の表面における銀露出率を測定した。具体的な評価手順は以下の通りである。先ず、熱硬化後の電極の表面を、電界放出型走査電子顕微鏡(FE―SEM)を用いて観察(例えば倍率2,000倍)して観察画像を取得した。次に、当該観察画像における銀粒子の面積を算出した。そして、観察範囲の面積で銀粒子の面積を除することによって、各例の電極の表面における銀露出率(%)を測定した。そして、本試験では、銀露出率が70%以上であった例を「◎」と評価し、70%未満60%超であった例を「○」と評価し、60%以下であった例を「×」と評価した。
(2) Evaluation of Silver Exposure Rate In this evaluation, cured films (electrodes) were prepared using the pastes of Examples 1 to 12 according to the same procedure as in "(1) Evaluation of Electrical Resistance" of the first test. Then, the silver exposure rate on the surface of the prepared electrode was measured. The specific evaluation procedure is as follows. First, the surface of the electrode after thermal curing was observed (for example, at a magnification of 2,000 times) using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) to obtain an observation image. Next, the area of the silver particles in the observation image was calculated. Then, the silver exposure rate (%) on the surface of the electrode of each example was measured by dividing the area of the silver particles by the area of the observation range. Then, in this test, examples in which the silver exposure rate was 70% or more were evaluated as "◎", examples in which the silver exposure rate was less than 70% and more than 60% were evaluated as "○", and examples in which the silver exposure rate was 60% or less were evaluated as "×".
上述した各評価の評価結果を以下の表6に示す。 The results of each of the above evaluations are shown in Table 6 below.
表6に示すように、実施例1~実施例10は、上述した3つの性能以外にも、ペースト成形性に優れていることが確認された。そして、実施例1~10と実施例11、12とを比較した結果、熱硬化性ペーストの成形性(Cassonの降伏値)は、鱗片状Ag粒子のタップ密度と強熱減量(Ig-loss)に影響を受けていることが分かった。また、実施例1~実施例12は、いずれも、優れた銀露出率を有していることが確認された。このことから、電極の銀露出率は、第1の試験で測定した電気抵抗と同様に、鱗片状Ag粒子のD50粒径、鱗片状Ag粒子の含有量、シランカップリング剤の構造、シランカップリング剤の含有量および熱硬化成分の含有量が影響していると予想される。 As shown in Table 6, in addition to the above three performances, it was confirmed that Examples 1 to 10 have excellent paste moldability. As a result of comparing Examples 1 to 10 with Examples 11 and 12, it was found that the moldability (Casson's yield value) of the thermosetting paste is affected by the tap density and ignition loss (Ig-loss) of the scaly Ag particles. In addition, it was confirmed that Examples 1 to 12 all have excellent silver exposure rates. From this, it is expected that the silver exposure rate of the electrode is influenced by the D50 particle size of the scaly Ag particles, the content of the scaly Ag particles, the structure of the silane coupling agent, the content of the silane coupling agent, and the content of the thermosetting component, as well as the electrical resistance measured in the first test.
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
Although specific examples of the present invention have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples exemplified above.
Claims (9)
前記(A)鱗片状Ag粒子は、
レーザ回折・散乱法に基づいた体積基準の粒度分布において、粒径の小さい方から累積50%に相当するD50粒径が4μm以上10μm以下であり、かつ、
Ag粒子の総重量を100重量部としたときの含有量が30重量部以上80重量部以下であり、
前記(B)球状Ag粒子は、
前記D50粒径が1.5μm以上2.5μm以下であり、かつ、
BET比表面積が0.5m2/g以下であり、
前記(C)熱硬化成分は、
25℃で固体のノボラック型エポキシ樹脂と、硬化剤と、硬化促進剤とを含み、かつ、
前記Ag粒子の総重量を100重量部としたときの含有量が10重量部以上15重量部以下であり、
前記(D)シランカップリング剤は、
ポリスルフィド基を有するシランカップリング剤であり、かつ、
前記Ag粒子の総重量を100重量部としたときの含有量が0.1重量部以上0.6重量部以下である、
ことを特徴とする、熱硬化性ペースト。 At least, the composition includes (A) scaly Ag particles, (B) spherical Ag particles, (C) a thermosetting component, (D) a silane coupling agent, and (E) an organic solvent;
The (A) scaly Ag particles are
In a volume-based particle size distribution based on a laser diffraction/scattering method, the D50 particle size, which corresponds to a cumulative 50% from the smallest particle size, is 4 μm or more and 10 μm or less, and
The content of Ag particles is 30 parts by weight or more and 80 parts by weight or less when the total weight of the Ag particles is 100 parts by weight,
The (B) spherical Ag particles are
The D50 particle size is 1.5 μm or more and 2.5 μm or less, and
The BET specific surface area is 0.5 m 2 /g or less;
The (C) thermosetting component is
A novolac type epoxy resin that is solid at 25° C., a curing agent, and a curing accelerator,
the content of the Ag particles is 10 parts by weight or more and 15 parts by weight or less when the total weight of the Ag particles is 100 parts by weight,
The silane coupling agent (D) is
A silane coupling agent having a polysulfide group,
The content of the Ag particles is 0.1 parts by weight or more and 0.6 parts by weight or less when the total weight of the Ag particles is 100 parts by weight.
A thermosetting paste comprising:
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