JP2018109073A - 複合材組成物、及びそれを用いたペースト剤 - Google Patents
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Abstract
【課題】封止や接着、導電性接合部の形成等に用いられている低融点ガラスを、樹脂材料と複合化することにより、銅や銀、アルミニウム、シリコン、フェライト等の基材に対する複合材料の接着性及び密着性を向上させることを目的とする。【解決手段】本発明の複合材組成物は、低融点ガラス成分と、水酸基及びアミノ基を有さない樹脂成分とを含む複合材組成物であって、前記低融点ガラス成分が、V2O5、TeO2及びAg2Oを含み、前記低融点ガラス成分におけるV2O5、TeO2及びAg2Oの合計含有量が78モル%以上であり、且つTeO2及びAg2Oの含有量が、V2O5の含有量に対してそれぞれモル比にして1〜2倍であり、さらに第一追加成分としてBaO、WO3及びP2O5から選択されるいずれか一種以上を低融点ガラス成分中0以上20モル%以下含み、第二追加成分としてY2O3、La2O3、Al2O3及びFe2O3から選択されるいずれか一種以上を低融点ガラス成分中0.1モル%以上2.0モル%以下含むことを特徴とする。【選択図】なし
Description
本発明は、複合材組成物、及びそれを用いたペースト剤に関する。
樹脂材料は、無機、金属等の他の材料に比べて、軽量であるとともに比較的低温で成形し易いという特徴を有している。樹脂材料の適用範囲は非常に幅広く、半導体の封止材や種々の電気機器のモールド材に適用されている。このような樹脂材料は、無機、金属等の異種材料に対する接着性や、放熱性、熱伝導性の向上が求められている。従来、樹脂材料の分子設計やフィラー等の添加によって樹脂材料の接着性、放熱性、熱伝導性等を向上させているが、接着性の向上と放熱性及び熱伝導率の向上とは一般にトレードオフの関係にあるという問題があった。
また、樹脂材料は、電気抵抗が大きいことから絶縁材料として用いられているが、逆に電気抵抗を小さくすることで、これまでに無い分野への応用が考えられる。さらに、樹脂材料はガスバリア性が低いが、ガラスとの複合化によりガスバリア性が向上することが考えられる。
特許文献1には、樹脂又はゴムと、酸化物ガラスを備えた複合材料において、前記樹脂又はゴムが前記酸化物ガラス中に分散、あるいは、前記酸化物ガラスが前記樹脂又はゴム中に分散し、加熱により、前記酸化物ガラスが、前記樹脂又はゴムの熱分解温度以下で軟化流動することを特徴とする複合材料が開示されている。特許文献1では、従来のガラス繊維強化プラスチックで課題であった、樹脂材料とガラスとの界面強度の低さを解決するべく、低融点ガラスを用いることで界面強度を向上させ、樹脂材料とガラスの複合材料の機械的強度を向上させている。しかしながら、特許文献1では、効果を最大にするための樹脂材料と低融点ガラスの詳細な組成や、界面における現象については説明されていない。
また、太陽電池セル、画像表示デバイス、積層コンデンサー、水晶振動子、LED(発光ダイオード)及び多層回路基板等の多くの電気電子部品では、低融点ガラスと金属粒子とを含む導電性組成物によって電極や配線が形成されている。また、この組成物は導通を取るための接合材としても使用されている。このような導電性組成物は、低温封止材用ガラスフリットと同様に導電性ガラスペースト剤の形態で適用されることが多く、この導電性ガラスペースト剤をスクリーン印刷法やディスペンサー法等によって銅やアルミニウム、フェライト等の基材に塗布し、乾燥後に焼成して、電極や配線、及び導電性接合部等が形成される。その形成の際において、導電性組成物やそれを用いた導電性ガラスペースト剤に含まれる低融点ガラスを軟化流動させることにより、金属粒子を焼結させたり、また基材に対し組成物を密着させている。したがって、このような組成物では、基材への高密着性、高接着性が要求される。
上記のように、樹脂材料の開発においては、接着性の向上と放熱性及び熱伝導性の向上とは従来トレードオフの関係にあった。また、樹脂材料は電気抵抗が大きく、ガスバリア性が低いという課題があった。そこで、本発明は、低融点ガラスと樹脂材料とを複合化することにより、これらの樹脂材料の課題を解決することを目的とする。
また、封止や接着、導電性接合部の形成等に用いられている低融点ガラスを、樹脂材料と複合化することにより、銅や銀、アルミニウム、シリコン、フェライト等の基材に対する複合材料の接着性及び密着性を向上させることを目的とする。
本発明者らが鋭意研究を行った結果、極性の低い樹脂成分と結晶化傾向が低減された低融点ガラス成分とを複合化することによって、上記課題が解決されることを見い出し、発明を完成した。すなわち、本発明の複合材組成物は、低融点ガラス成分と、水酸基及びアミノ基を有さない樹脂成分とを含む複合材組成物であって、前記低融点ガラス成分が、V2O5、TeO2及びAg2Oを含み、前記低融点ガラス成分におけるV2O5、TeO2及びAg2Oの合計含有量が78モル%以上であり、且つTeO2及びAg2Oの含有量が、V2O5の含有量に対してそれぞれモル比にして1〜2倍であることを特徴とする。
極性の低い樹脂成分と低融点ガラス成分とを複合化することにより、基材に対する接着性が向上し、電気抵抗が小さい複合材組成物を得ることができる。この複合材組成物は、ペースト剤等として利用することができる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
以下、実施の形態に基づき本発明を詳細に説明する。
本発明の複合材組成物は、低融点ガラス成分と、水酸基及びアミノ基を有さない樹脂成分とを含むことを特徴とする。
本発明の複合材組成物は、低融点ガラス成分と、水酸基及びアミノ基を有さない樹脂成分とを含むことを特徴とする。
低融点ガラス成分は、V2O5、TeO2及びAg2Oを含む。低融点ガラス成分におけるV2O5、TeO2及びAg2Oの合計含有量は78モル%以上であり、TeO2及びAg2Oの含有量は、V2O5の含有量に対してそれぞれモル比にして1〜2倍である。さらに第一追加成分としてBaO、WO3及びP2O5から選択されるいずれか一種以上を低融点ガラス成分中0以上20モル%以下含み、第二追加成分としてY2O3、La2O3、Al2O3及びFe2O3から選択されるいずれか一種以上を低融点ガラス成分中0.1モル%以上2.0モル%以下含むことが好ましい。
低融点ガラス成分における、主要成分である酸化バナジウム、酸化テルル及び酸化銀の働きについて以下説明する。酸化銀は、転移点、屈伏点、軟化点等の特性温度の低温化と化学的安定性の向上のために含有される。酸化バナジウムは、低融点ガラス成分の調製時に、酸化銀が還元されて金属銀が析出しないようにするため含有される。酸化銀は、低融点ガラス成分中に銀イオンの状態で存在しないと、特性温度の低温化の効果を得ることができない。酸化銀の含有量を多くすることにより、すなわち低融点ガラス成分中の銀イオン量を多くすることにより、特性温度の低温化を図ることができるが、その際には、金属銀の析出を防止あるいは抑制するために、酸化バナジウムの含有量も増やす必要がある。低融点ガラス成分の調製時に、5価のバナジウムイオン1つに対して1価の銀イオンを2つまで含有させることができる。酸化テルルは、低融点ガラス成分をガラス化するためのガラス化成分である。酸化テルルを含有しないと、ガラスを形成することができない。しかし、5価のバナジウムイオン1つに対して4価のテルルイオンは1つまでが有効であり、これを超えると、テルルと銀の化合物が析出してしまう可能性がある。
上記で説明したような酸化バナジウム、酸化テルル及び酸化銀の働きを考慮すると、低融点ガラス成分のベースとなる化合物は、V2O5、TeO2及びAg2Oの合計含有量が78モル%以上であり、且つTeO2及びAg2Oの含有量が、V2O5の含有量に対してそれぞれモル比にして1〜2倍とされる。これらの組成の範囲を外れると、低融点ガラス成分の調製時に金属銀が析出したり、特性温度の低温化の効果が小さくなったり、加熱焼成時に顕著に結晶化したり、又は化学的安定性が低下したりする等の問題が発生する可能性がある。
また、低融点ガラス成分を均一なガラス状態(非晶質状態)として得られ易くするため、及び得られた低融点ガラス成分の結晶化傾向を低減するために、第一追加成分として、BaO、WO3及びP2O5から選択されるいずれか一種以上を低融点ガラス成分中0以上20モル%以下含むことが有効である。20モル%を超えると、融点が高温化する恐れがある。
第二追加成分として含有されるY2O3、La2O3、Al2O3及びFe2O3は、少量の含有によって、顕著に結晶化傾向を低減できる効果があり、その含有量は、合計で、低融点ガラス成分中0.1モル%以上2.0モル以下とすることが有効である。2.0モル%を超えると、転移点、屈伏点、軟化点等の低融点ガラス成分の特性温度が上昇したり、逆に結晶化傾向が大きくなることがあるため不適である。
また、本発明における低融点ガラス成分は、無鉛低融点ガラス成分であることが好ましい。ここで「無鉛」とは、RoHS指令(2006年7月1日施行)における禁止物質を指定値以下の範囲で含有することを容認するものである。鉛(Pb)の場合には、1000ppm以下である。
また、本発明の複合材組成物に含まれる低融点ガラス成分は、示差熱分析(DTA)による第二吸熱ピーク温度である軟化点が280℃以下であることが好ましく、さらに、DTAによる結晶化開始温度は前記第二吸熱ピーク温度(軟化点)より60℃以上高温であることが好ましい。すなわち、本発明の複合材組成物に適用する低融点ガラス成分は、軟化点がより低く、結晶化開始温度がより高い方が好ましい。これにより、低温での組成物の流動性が向上する。従来のガラス成分では、軟化点の低温化は、結晶化開始温度の低温化を伴う場合が多かったが、本発明では、0.1モル%以上2.0モル%以下の第二追加成分等に起因して、軟化点の低温化と、結晶化開始温度の高温化を同時に達成することができる。
ここで、本発明における特性温度の定義について説明する。本発明では、DTAにより低融点ガラス成分の特性温度を測定した。図1は、ガラス成分の代表的なDTAカーブを示している。一般的に、ガラス成分のDTAは、粒径が数十μm程度のガラス粒子を用い、さらに標準試料として高純度のアルミナ(α−Al2O3)粒子を用いて、大気中5℃/分の昇温速度で測定される。図1に示すように、第一吸熱ピークの開始温度が転移点Tg、その吸熱ピーク温度が屈伏点Td、第二吸熱ピーク温度が軟化点Ts、及び結晶化による発熱ピークの開始温度が結晶化開始温度Tcryである。なお、本発明におけるそれぞれの特性温度は、接線法により求められる値を指す。なお、Tg、Td及びTsの特性温度は、ガラスの粘度によっても定義することができ、Tgは1013.3poise、Tdは1011.0poise、Tsは107.65poiseに相当する温度である。結晶化傾向は、Tcryと、結晶化による発熱ピークのサイズ、すなわちその発熱量から判定され、Tcryの高温化、すなわちTsとTcryとの温度差増加と、結晶化発熱量の減少が観測された場合に結晶化しにくいガラス成分であるといえる。
本発明の複合材組成物における樹脂成分は、水酸基及びアミノ基を有さない低極性の樹脂成分であり、この条件を満たす限り熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂のいずれも適用可能である。極性基を持たない場合、誘電特性が低く、そのため、一般的に樹脂成分単独では樹脂の異種材や金属、無機材料に対する接着性は低い。また、電熱特性が必要な場合には、樹脂成分に対し無機フィラーを添加して使用されるが、無機フィラーの添加は、さらなる接着性低下の原因となる。本発明では、所定の組成を有する結晶化し難い低融点ガラス成分を採用することで、低極性の樹脂成分との複合化を可能にしている。ガラス成分が結晶化すると、樹脂成分と均一に溶融しないため、図2に示すような海島構造が組織化されず、接着強度が低下する。そこで本発明では、ガラス成分の結晶化を抑制することにより、複合材組成物の接着強度を確保している。
適用可能な熱硬化性樹脂の例としては、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。また、熱可塑性樹脂の例としては、ナイロン、ポリアセタール、ポリサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、液晶ポリマー、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、芳香族ポリエーテル、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンオキシド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート、ポリオキシベンゾイルポリエステル等が挙げられる。
好ましくは、樹脂成分は、芳香族ポリエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート及びポリオキシベンゾイルポリエステルから選択されるいずれか一種以上を含む。これらの樹脂成分は、耐熱性が高く、成形性にも優れるため、複合材組成物の樹脂成分として好適である。
また、特に好ましく用いられる樹脂成分として、分子鎖中にポリフェニレンエーテルを有しているものが挙げられる。このような樹脂成分の具体例として、以下に示す部分構造を有している樹脂成分を挙げることができる。
本発明の複合材組成物において、低融点ガラス成分と樹脂成分の配合割合は、複合材組成物の用途等を考慮して適宜設定することができ、特に限定されるものではない。例えば、低融点ガラス成分:樹脂成分=10:90〜90:10(重量比)の範囲で混合し複合化して用いることができる。
本発明の複合材組成物は、さらに導電性材料を含むことができる。導電性材料としては、例えば、銀、銀合金、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、スズ及びスズ合金から選択されるいずれか一種以上を含むことができる。
本発明の複合材組成物は、一例として、溶剤と組み合わせてペースト剤を調製し使用することが可能である。
溶剤としては、α−テルピネオール又はブチルカルビトールアセテートを好ましく用いることができるが、これに限定されるものではない。
特に好ましい組み合わせとして、導電性材料が銀又はアルミニウムであり、溶剤がα−テルピネオールであるペースト剤を挙げることができる。
ペースト剤は、様々な配合比で調製することが可能である。例えば、低融点ガラス成分と導電性材料とを50:50〜10:90(体積比)の割合で配合し、ペースト剤中の固形成分の含有率が70質量%〜80質量%になるように、樹脂成分と溶剤とを加えて調製することができる。組成が上記範囲内にあるペースト剤を焼成し、組織断面を観察すると、図2に示すように、低融点ガラス成分22の焼成後の特徴である、点在する空隙に、樹脂成分21が広がり、海島構造に近い状態が得られる。好ましいペースト剤の構成の一例として、銀60体積%、低融点ガラス成分25体積%、変性ポリフェニレンエーテル(OP2St)15体積%の配合比で調製した固形成分75重量%に対し、溶剤としてブチルカルビトールアセテートを25重量%配合し、使用する場合を挙げることができる。
また従来、ガラス成分を単独で封止材や接着剤として使用した場合、図2における点在する空隙が密着性や接着性を低下させる原因となっていた。所定の樹脂成分と低融点ガラス成分とを組み合わせた本発明の複合材組成物では、この空隙の減少により、低融点ガラス成分単体に比べて、接着性及び密着性を向上させることができる。
したがって、本発明の複合材組成物は、上記のペースト剤の他、封止や接着、導電性接合部の形成時に、銅や銀、アルミニウム、シリコン、フェライト等の基材への接着性及び密着性を高めるための封止材、接着剤として用いることができる。また、本発明の複合材組成物は、従来、樹脂材料の課題であった接着性向上と放熱性及び熱伝導性向上の両立を可能にすることができる。さらに、従来の樹脂材料における、電気抵抗が大きくガスバリア性が低いといった課題も解決することができる。また、本発明の複合材組成物は、半田接合やメッキも可能である。
また、本発明の複合材組成物は、ガラス封止材としても適用可能である。具体的には、窓ガラス等に適用されている真空断熱複層ガラスパネル、プラズマディスプレイパネル、有機ELディスプレイパネル、蛍光表示管等のディスプレイパネル等の封止材として用いることができる。さらに、太陽電池セル、画像表示デバイス、積層コンデンサー、水晶振動子、LED(発光ダイオード)、多層回路基板、ICセラミックパッケージ、半導体センサー等の種々の電気電子部品等における接着剤としても適用可能である。
以下、実施例及び比較例により、本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本実施例では、複合材組成物を、電子部品として放熱構造体や半導体モジュールに適用することを想定し、複合材組成物からペースト剤を作製し、得られたペースト剤の接着性と熱伝導率について評価した。
本実施例では、複合材組成物を、電子部品として放熱構造体や半導体モジュールに適用することを想定し、複合材組成物からペースト剤を作製し、得られたペースト剤の接着性と熱伝導率について評価した。
1.電子部品用ペースト剤の作製
表1に示す無鉛低融点ガラス成分G1〜G9を調製した。表1に示した組成は、低融点ガラス成分の調製時の配合組成であり、単位は全てモル%である。G1〜G7は組成が本発明の範囲内のもの(実施例)であり、G8〜G9は組成が本発明の範囲外のもの(比較例)である。出発原料としては、振興化学製V2O5、高純度化学研究所製TeO2、和光純薬製Ag2O、高純度化学研究所製BaO、高純度化学研究所製WO3、高純度化学研究所製P2O5、高純度化学研究所製Y2O3、高純度化学研究所製La2O3、及び高純度化学研究所製Al2O3の粉末を用いた。
表1に示す無鉛低融点ガラス成分G1〜G9を調製した。表1に示した組成は、低融点ガラス成分の調製時の配合組成であり、単位は全てモル%である。G1〜G7は組成が本発明の範囲内のもの(実施例)であり、G8〜G9は組成が本発明の範囲外のもの(比較例)である。出発原料としては、振興化学製V2O5、高純度化学研究所製TeO2、和光純薬製Ag2O、高純度化学研究所製BaO、高純度化学研究所製WO3、高純度化学研究所製P2O5、高純度化学研究所製Y2O3、高純度化学研究所製La2O3、及び高純度化学研究所製Al2O3の粉末を用いた。
各出発原料の粉末を、合計で200g程度になるように秤量、配合して混合し、石英ガラスるつぼに投入した。続いて、混合した粉末を投入した石英ガラスるつぼをガラス溶融炉内に設置し、約10℃/分の昇温速度で700℃〜750℃まで加熱し、石英ガラスるつぼ内の融液の組成均一化を図るために、アルミナ棒で攪拌しながら1時間保持した。その後、石英ガラスるつぼをガラス溶融炉から取り出し、予め120℃前後に加熱しておいたステンレス鋳型へ融液を流し込み、無鉛低融点ガラス成分G1〜G9をそれぞれ調製した。次に、調製した無鉛低融点ガラス成分を約10μmまで粉砕した。表2に、調製した無鉛低融点ガラス成分の特性をまとめて示す。表2における「ガラス化状態」の項目は、調製した無鉛低融点ガラス成分のX線回折により回折ピークが認められない状態を「合格」としている。
表2の結果から明らかなように、G1〜G7の無鉛低融点ガラス成分では、結晶化を示す発熱ピークが消滅しており、結晶化傾向が著しく低減している。一方、G8は結晶化発熱量が大きく、また、G9では、Tcryは高温化しているが、結晶化傾向はG1〜G7ほどには抑制できていない。
次に、平均粒径が2μm以下の無鉛低融点ガラス成分の粉末と、導電性材料として平均粒径が3.5μm(大粒子)及び1.5μm(小粒子)のAg粒子とを所定の体積比で配合し、固形分の含有率が80質量%になるように、樹脂成分及び溶剤を加え、良く混合、混練することによって電子部品用のペースト剤を作製した。樹脂成分として、三菱ガス化学製の変性ポリフェニレンエーテル(OPE2St)を、溶剤として和光純薬製のα−テルピネオールを用いた。表3に、調製した電子部品用ペースト剤の組成を示す。
2.接着性の評価
図3に、接着性を評価するための試料の作製方法を示す。まず、φ5mmの接合面を有する高さ5mmの円柱状基材31を用意した(図3(a))。次に、円柱状基材31の接合面に、調製した電子部品用ペースト剤をディスペンサー法にて塗布した。その後、大気中120℃〜150℃で乾燥し、これを電気炉へ投入し、不活性ガス(窒素)中あるいは大気中において10℃/分の昇温速度で220℃まで加熱し、15分間保持した後に、同じ昇温速度でそれぞれの低融点ガラス成分の軟化点より50℃〜60℃高い温度まで加熱し、15分間保持した。続いて、接合面32を厚み3mm〜5mmの板状基材33上に設置し、耐熱用クリップで挟み、不活性ガス(窒素)中あるいは大気中において10℃/分の昇温速度で270℃あるいは290℃まで加熱し、15分間保持することによって接合体を作製した(図3(b))。
図3に、接着性を評価するための試料の作製方法を示す。まず、φ5mmの接合面を有する高さ5mmの円柱状基材31を用意した(図3(a))。次に、円柱状基材31の接合面に、調製した電子部品用ペースト剤をディスペンサー法にて塗布した。その後、大気中120℃〜150℃で乾燥し、これを電気炉へ投入し、不活性ガス(窒素)中あるいは大気中において10℃/分の昇温速度で220℃まで加熱し、15分間保持した後に、同じ昇温速度でそれぞれの低融点ガラス成分の軟化点より50℃〜60℃高い温度まで加熱し、15分間保持した。続いて、接合面32を厚み3mm〜5mmの板状基材33上に設置し、耐熱用クリップで挟み、不活性ガス(窒素)中あるいは大気中において10℃/分の昇温速度で270℃あるいは290℃まで加熱し、15分間保持することによって接合体を作製した(図3(b))。
作製した各接合体について、せん断応力を測定した。板状基材としては、銅又はアルミニウムの基材を使用した。せん断応力の評価は、測定値が30MPa以上の場合には「優秀」、20MPa〜30MPaの場合は「良好」、10MPa〜20MPaの場合は「通常」、10MPa未満の場合は「不合格」とした。せん断応力の評価結果を表4に示す。
P1〜P9のペースト剤では、結晶化を抑制した無鉛低融点ガラス成分と低極性の樹脂成分であるOPE2Stとを用いることで、せん断応力が、樹脂成分を含まないP10のペースト剤、及び低融点ガラス成分を含まないP11のペースト剤に比べて、優秀な傾向を示した。また、結晶化が抑制されていない無鉛低融点ガラス成分を用いたP12〜P13のペースト剤は、良好なせん断応力ではあったが、優秀な結果とはならなかった。結晶化傾向のある無鉛低融点ガラス成分は、樹脂成分と均一に溶融することができず、海島構造の組織の形成が不十分になるためと考えられる。
3.熱伝導率の評価
調製した各ペースト剤から、ハンドプレスを用いて、直径10mm厚み2mmの板状成形体を作製した。この際の加圧は、500kgf/cm2とした。作製した成形体を電気炉にて大気中10℃/分の昇温速度で無鉛低融点ガラス成分の軟化点よりも50℃〜60℃高い温度まで加熱し、30分保持することにより、焼結体を作製した。そして、作製した焼結体の上下面を研磨し、キセノンフラッシュ法にて熱伝導率を測定した。測定結果を表4に示す。
調製した各ペースト剤から、ハンドプレスを用いて、直径10mm厚み2mmの板状成形体を作製した。この際の加圧は、500kgf/cm2とした。作製した成形体を電気炉にて大気中10℃/分の昇温速度で無鉛低融点ガラス成分の軟化点よりも50℃〜60℃高い温度まで加熱し、30分保持することにより、焼結体を作製した。そして、作製した焼結体の上下面を研磨し、キセノンフラッシュ法にて熱伝導率を測定した。測定結果を表4に示す。
なお、P11に対応する、低融点ガラス成分を用いない熱伝導率測定用サンプルは、次のように作製した。まず、東京化成製の過酸化ベンゾイル0.01gを10gのOPE2Stに加え、溶解させた。さらに、表3に示す配合比でAg粒子を加え、ペーストにして、直径10mmのアルミカップに流し込み、150℃の恒温槽で2時間保持し、OPE2StとAg粒子を含む硬化物を作製した。作製した硬化物を研磨し、直径10mm厚み2mmのサンプルを作製して熱伝導率を測定した。
表4に示すように、P1〜P9のペースト剤は、樹脂成分とAg粒子のみからなるP11に比べて、著しく熱伝導率が向上していた。
4.半田ぬれ性の評価
熱伝導率の評価の場合と同様の作製方法で、半田ぬれ性評価用サンプルを作製した。板状成形体の表面に半田付けを行い、ぬれた場合には合格、ぬれなかった場合には不合格とした。
熱伝導率の評価の場合と同様の作製方法で、半田ぬれ性評価用サンプルを作製した。板状成形体の表面に半田付けを行い、ぬれた場合には合格、ぬれなかった場合には不合格とした。
表4に示すように、P1〜P9のペースト剤では、ぬれ性は合格であり、半田付けが可能であることが分かった。
5.めっきの均一性の評価
熱伝導率の評価の場合と同様の作製方法で、めっきの均一性の評価サンプルを作製した。板状成形体の表面に、均一にめっきができた場合には合格、均一でない場合は不合格とした。
熱伝導率の評価の場合と同様の作製方法で、めっきの均一性の評価サンプルを作製した。板状成形体の表面に、均一にめっきができた場合には合格、均一でない場合は不合格とした。
表4に示すように、P1〜P9のペースト剤では、めっきが均一にできることが分かった。また、本発明の複合材組成物は、半田接合とめっきの両技術が適用できることが分かった。
以上、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
21 樹脂成分
22 低融点ガラス成分
31 円柱状基材
32 接合面
33 板状基材
22 低融点ガラス成分
31 円柱状基材
32 接合面
33 板状基材
Claims (11)
- 低融点ガラス成分と、水酸基及びアミノ基を有さない樹脂成分とを含む複合材組成物であって、
前記低融点ガラス成分が、V2O5、TeO2及びAg2Oを含み、前記低融点ガラス成分におけるV2O5、TeO2及びAg2Oの合計含有量が78モル%以上であり、且つTeO2及びAg2Oの含有量が、V2O5の含有量に対してそれぞれモル比にして1〜2倍である前記複合材組成物。 - 第一追加成分としてBaO、WO3及びP2O5から選択されるいずれか一種以上を低融点ガラス成分中0以上20モル%以下含む請求項1に記載の複合材組成物。
- 第二追加成分としてY2O3、La2O3、Al2O3及びFe2O3から選択されるいずれか一種以上を低融点ガラス成分中0.1モル%以上2.0モル%以下含む請求項2に記載の複合材組成物。
- 低融点ガラス成分の示差熱分析による第二吸熱ピーク温度である軟化点が、280℃以下である請求項1〜3のいずれかに記載の複合材組成物。
- 低融点ガラス成分の示差熱分析による結晶化開始温度が軟化点より60℃以上高い請求項4に記載の複合材組成物。
- 樹脂成分が、ポリフェニレンエーテルを有している請求項1〜5のいずれかに記載の複合材組成物。
- 樹脂成分が、芳香族ポリエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート及びポリオキシベンゾイルポリエステルから選択されるいずれか一種以上を含む請求項1〜5のいずれかに記載の複合材組成物。
- さらに導電性材料を含む請求項1〜7のいずれかに記載の複合材組成物。
- 導電性材料が、銀、銀合金、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、スズ及びスズ合金から選択されるいずれか一種以上を含む請求項8に記載の複合材組成物。
- 請求項1〜9のいずれかに記載の複合材組成物と、溶剤とを含むペースト剤。
- 溶剤が、α−テルピネオール又はブチルカルビトールアセテートである請求項10に記載のペースト剤。
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|---|---|---|---|---|
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| JP2021035896A (ja) * | 2019-08-30 | 2021-03-04 | 昭和電工マテリアルズ株式会社 | 無鉛低融点ガラス組成物、低融点ガラス複合材料、ガラスペースト及び応用製品 |
| CN116262871A (zh) * | 2021-12-13 | 2023-06-16 | 阿特斯阳光电力集团股份有限公司 | 一种封装胶膜及其制备方法和应用 |
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|---|---|---|---|---|
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021035896A (ja) * | 2019-08-30 | 2021-03-04 | 昭和電工マテリアルズ株式会社 | 無鉛低融点ガラス組成物、低融点ガラス複合材料、ガラスペースト及び応用製品 |
| JP7028226B2 (ja) | 2019-08-30 | 2022-03-02 | 昭和電工マテリアルズ株式会社 | 無鉛低融点ガラス組成物、低融点ガラス複合材料、ガラスペースト及び応用製品 |
| CN112358820A (zh) * | 2020-11-09 | 2021-02-12 | 福斯特(滁州)新材料有限公司 | 与电池片具有强粘结力的封装胶膜、形成其的组合物及应用 |
| CN112358820B (zh) * | 2020-11-09 | 2021-11-19 | 福斯特(滁州)新材料有限公司 | 与电池片具有强粘结力的封装胶膜、形成其的组合物及应用 |
| CN116262871A (zh) * | 2021-12-13 | 2023-06-16 | 阿特斯阳光电力集团股份有限公司 | 一种封装胶膜及其制备方法和应用 |
| JP2024139934A (ja) * | 2023-03-28 | 2024-10-10 | 株式会社日立製作所 | 抗菌・抗ウイルスポリマー組成物 |
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