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接合・実装

導電性・耐熱性に優れ、鉛を使わず環境に優しい接合技術を開発

東京都

昭和電工株式会社

2020年3月22日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 耐熱導電性接着剤の開発
基盤技術分野 接合・実装
対象となる産業分野 自動車、ロボット、産業機械、情報通信、半導体、工作機械、エレクトロニクス
産業分野でのニーズ対応 高性能化(既存機能の性能向上)、高性能化(耐久性向上)
キーワード 耐マイグレーション、バインダー樹脂、鉛フリー、ヒートサイクル性
事業化状況 研究中止または停滞中
事業実施年度 平成21年度~平成23年度

プロジェクトの詳細

事業概要
導電性接着剤試作品

デバイスの実装接合には、信頼性(ヒートサイクル、耐熱温度)の観点から、ROHS指令適用除外を受け、一部鉛はんだが使用されている。しかしながら2012年頃には全ての実装において、ROHS指令が適用され、鉛が使用出来なくなるとみられている。そこで本支援事業において、高導電性・高熱伝導性を有するナノカーボン並びに柔軟性に優れた樹脂開発を行い、それらをナノ立体制御する事によって、完全鉛フリーで且つ耐熱性のあるフレキシブルな導電性接着剤の開発を行う

開発した技術のポイント

導導電性接着剤を開発することにより、環境負荷を低減させた接合を実現させる
・導電性(体積抵抗率)→10-3~10-4Ω・cm
・熱伝導性→5~10W/m・K
・ヒートサイクル性→-55℃~+125℃
・耐熱温度→200℃以上
・マイグレーション→ないこと
(新技術)
新開発する耐熱導電性接着剤
・新規のナノカーボンと、樹脂をそれぞれ開発
・ナノカーボン、樹脂それぞれの特性を生かすことにより導電性・耐熱性に優れた接着が可能

具体的な成果

・高導電性ナノカーボンの開発
‐既存のカーボンナノチューブでは、導電性が不十分であることから、黒鉛化工程について検討
‐触媒黒鉛化を施した細線高結晶化多層カーボンナノチューブを複数開発
‐開発したカーボンナノチューブは、既存品に比べて低抵抗であり、既存の銀ペーストレベルの導電性に到達することが期待できる
・耐熱温度の高い樹脂の開発
‐接着剤基材となる樹脂(フェノール系樹脂、エポキシ樹脂)につき、モノマー、官能基、硬化収縮等の面から、レゾール型フェノール樹脂を選定
‐第二の樹脂成分(分散助剤)の検討を実施し、導電性と物性(耐熱性等)を両立
・接着剤の最適配合条件の探索
‐フィラー、樹脂、分散助剤の特性から、接着剤としての最適配合条件を検討
‐試作接着剤において、目標としていた導電性(既存銀ペースト低導電グレードと同等)に達することに成功
‐ヒートサイクル性については3,000サイクル終了時に、接着強度の変化が銀ペーストよりも小さく、良好な結果

知財出願や広報活動等の状況

特許:「導電性樹脂組成物及びこれを用いた導電性塗料並びに導電性接着剤」(特開2013-091783)、「導電性樹脂組成物及びこれを用いた導電性塗料並びに導電性接着剤」(特開2012-149161)

研究開発成果の利用シーン

鉛フリーはんだ、金属導電ペーストに代わる、高温対応可能な接合材料
・鉛フリーはんだでは、耐熱温度が低く、高温対応が求められる場合。 
・金属ペーストでは腐食、マイグレーションの問題がある場合。
・ヒートサイクル性に問題がある場合。

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

平成23年度までのプロジェクト期間中に、耐マイグレーション性、耐ヒートサイクル性を特徴とした導電性接着剤を試作した。これら特性については、既存導電ペーストと比較しても優位性があることがわかっている。
しかし、その後の複数の接着剤メーカでの評価を通して、コスト・性能(導電性)のバランスが、既存材料と比較して悪く、このままでは実用化は困難であると判断した。

提携可能な製品・サービス内容

設計・製作、素材・部品製造、試験・分析・評価、共同研究・共同開発、技術ライセンス、技術コンサルティング

製品・サービスのPRポイント

・耐久性向上→開発したナノカーボン接着剤は、マイグレーションが起きない。 高いヒートサイクル性がある。
・低コスト化→材料のナノカーボンは、従来の銀ペーストの銀と比較して、価格の安定が期待できる。

今後の実用化・事業化の見通し

接着剤として完成させるに至らず、ペンディングとなっている。

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 MEFS株式会社
事業管理機関 MEFS株式会社
研究等実施機関 国立大学法人信州大学
昭和高分子株式会社
株式会社村田製作所

サポイン事業者 企業情報

企業名 昭和電工株式会社(法人番号:9010401014548)
事業内容 化学
社員数 3437 名
本社所在地 〒105-8518 東京都港区芝大門1-13-9
ホームページ https://www.sdk.co.jp/
連絡先窓口 研究開発部 福世知行
メールアドレス fukuyo.tomoyuki.xhnbl@showadenko.com
電話番号 03-5470-3165