導電性接着剤の熱・電気伝導特性評価および特性向上のための材料設計

導電性接着剤は、接着機能を担う樹脂と、熱・電気伝導機能を担う金属フィラーから構成される接合材料であり、低温接合が可能であることから電子機器の高機能化・小型化に伴い活用範囲が拡大している。一方で、フィラー間に介在する樹脂層や界面状態の影響により、熱・電気伝導特性がはんだ接合に比べて低くなるという課題がある。そのため、高性能化に向けてはフィラー材料、粒径、形状、表面状態、含有率、さらには樹脂設計を含めた総合的な材料設計が重要となる。 　本セミナーでは、導電性接着剤の基礎から出発し、熱・電気伝導メカニズム、接着強度との関係、各種伝導特性評価手法について解説する。その上で、金属フィラーの表面処理や配合設計が伝導特性および信頼性に及ぼす影響について紹介するとともに、フィラー間の熱伝導パス形成に着目した解析的検討を通じて、熱・電気伝導特性向上の考え方を説明する。さらに、低融点金属を利用した金属架橋技術や微細フィラー添加による高伝導化技術を例に挙げながら、伝導特性向上のメカニズムと材料設計指針について解説する。導電性接着剤の研究開発や材料設計に携わる技術者・研究者に向けて、基礎から応用まで体系的に理解できる内容とする。

1. 導電性接着剤の基礎
   1. 導電性接着剤とは
   2. 導電性接着剤の構成
   3. 導電性接着剤の特徴
   4. はんだ接合との比較
   5. 熱・電気・機械特性
2. 金属フィラー表面状態と接着強度
   1. 金属フィラーの酸化状態
   2. 酸化状態と接着強度
   3. シランカップリング剤処理
   4. 表面処理による接着強度向上
   5. 高温環境下における接着強度
3. 導電性接着剤の伝導特性評価
   1. 熱伝導率測定
   2. 電気抵抗測定
   3. 表面処理と熱伝導率
   4. 表面処理と機械的負荷疲労特性
   5. 熱伝導率と接着強度の関係
4. 導電性接着剤の伝導特性向上
   1. 伝導特性におよぼす影響因子
   2. フィラー含有率の影響
   3. 熱伝導解析
   4. フィラー間隙の推定
   5. 伝導特性向上の考え方
5. 低融点金属架橋による高伝導化
   1. 金属架橋の概念
   2. 低融点金属架橋の熱伝導解析
   3. 熱伝導率測定
   4. 電気抵抗率測定
   5. 金属架橋による伝導特性向上
6. 低融点金属粒径および含有量の影響
   1. 低融点金属粒子径の影響
   2. 粒径と熱伝導率
   3. 粒径と電気抵抗率
   4. 低融点金属含有量の影響
   5. 含有量最適化
7. 微細金属粉末添加による高性能化
   1. 微細金属粉末添加の目的
   2. 熱伝導率への影響
   3. 電気抵抗率への影響
   4. 架橋部への微細粒子分散
   5. 高伝導化メカニズム
8. 金属架橋導電性接着剤の解析的検討
   1. 熱伝導パスのモデル化
   2. 低融点金属架橋構造のモデル化
   3. 架橋部熱伝導率の影響
   4. 微細粒子分散率の推定
   5. 実験結果との比較
9. 架橋金属材料の変更による高伝導化
   1. 架橋金属の材料物性
   2. 樹脂設計との関係
   3. 金属架橋状態の評価
   4. 還元剤添加の影響
   5. 金属架橋形成メカニズム
10. Sn被覆Cuによる伝導特性向上
    1. Sn被覆Cuフィラーの特徴
    2. 樹脂中の架橋金属のぬれ性
    3. Sn被覆が架橋率におよぼす影響
    4. 熱伝導率への影響
    5. 高伝導化メカニズム
11. 異形フィラーを用いた応用事例
    1. 金属フィラー形状の影響
    2. 熱伝導率への影響
    3. 還元剤量の影響評価
    4. プロセス温度の影響
    5. 加圧条件の影響
    6. 伝導特性向上のための設計指針
12. まとめ
    1. 導電性接着剤の熱・電気伝導メカニズム
    2. 金属架橋による高伝導化
    3. フィラー設計の重要性
    4. 今後の展望
13. 質疑応答