2015 Fiscal Year Research-status Report
界面ケミストリ制御に立脚した高い輸送特性を有する銅系導電性ペーストの開発
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15K06455
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
井上 雅博 群馬大学, 先端科学研究指導者育成ユニット, 講師 (60291449)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
牟田 浩明 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60362670)
林 大和 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60396455)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 導電性接着剤 / 銅フィラー / 大気キュア / 酸化 / 界面ケミストリ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電子部品の微細接続やファインピッチ電子回路の印刷形成などに使用される導電性ペーストの現在の主流は銀ペーストであるが，近年の銀価格の高騰により安価な非銀系ペーストの開発が電子材料メーカーにおける緊急の研究課題となっている．
銅系導電性ペーストにおいては，大気環境下で銅フィラーは酸化されやすく容易に表面絶縁酸化膜が形成されるため，不活性雰囲気や還元性雰囲気中で加熱硬化させる必要があると考えられてきた．本研究では，バインダ樹脂構成成分とフィラー表面の選択的化学反応（錯体形成－還元反応）を利用した界面ケミストリ制御技術を銅系導電性ペーストに適用し，大気中で低温キュアが可能なペースト材料の開発することを目的としている．
平成27年度は，銅と錯体を形成する可能性があるアミン系硬化剤をグリシジルアミン系硬化剤に配合したバインダを用いて銅系導電性ペーストを試作し，大気キュアによる導電性発達挙動を調べた．その結果，脂肪族アミン硬化剤を用いた場合に，100～150 ℃の比較的低い温度域で導電パス形成が起こることがわかった．一方，脂環族や芳香族アミン硬化剤を用いた場合には180～190 ℃の温度域で導電バス形成が見られたことから，銅系導電性接着剤における導電性発現挙動には化学的因子が強く影響を及ぼしていることが示唆された．
また，銅フィラーの酸化状態は硬化剤の種類によって大きく異なり，脂肪族アミンを使用した場合には，200 ℃以上の温度でも酸化が抑制できることが明らかになった．さらに，銅ミクロフィラーがエポキシ系バインダ中で焼結（ネッキング）する現象も確認できた．これらの現象から，界面化学反応制御が銅系導電性接着剤を開発する上での鍵となることが示唆された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
アミン硬化系エポキシ樹脂バインダを用いた銅系導電性接着剤において、大気キュアによって100μΩcm～50μΩcmの電気抵抗率を実現できることを見出した。また、硬化挙動や銅フィラーの酸化挙動がバインダの種類によって大きく異なることが分かったほか，ミクロサイズの銅フィラーをエポキシ樹脂バインダ中でネッキング（焼結）させることも可能であることが明らかになった。国際会議や国内学会で口頭発表を行うなど、順調にデータが蓄積されている。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度で大気キュア可能な銅系導電性接着剤の基本配合設計が明らかになったので、これをもとにキュアプロセス中で発現する界面現象の解析を行う予定である。また、現在のところ明らかとなっている配合のポイントはバインダの硬化剤と言うことになっているが、フィラー間界面コンタクト形成が界面反応に起因するものであることを考えるとフィラーの表面処理によって界面コンタクト形成を促進されることも可能になると考えられる。そこで、フィラー表面処理の効果についても検討を進める予定である。
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Research Products
(4 results)
