接合材料及使用该接合材料制成的接合体制造技术

对于使用银纳米粒子的接合材料，作为涂料的性状会因组成的微小差异而大幅改变，对于大量涂布来说不稳定。于是，本发明专利技术提供在可满足大量印刷的要求的同时，尺寸稳定性良好且印刷面平滑的使用银纳米粒子的接合材料。该接合材料至少包含平均一次粒径为1nm以上200nm以下且被碳数8以下的有机物质被覆的银纳米粒子、分散介质、由有机物形成的粘度调整剂，以剪切速度15.7[1/s]的条件测定时的粘度在100Pa·s以下，且用以剪切速度3.1[1/s]的条件测定时的粘度/以剪切速度15.7[1/s]的条件测定时的粘度表示的触变比在4以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】接合材料及使用该接合材料制成的接合体
本专利技术涉及可在低温下使用的接合材料，特别涉及在接合材料中包含金属纳米粒子的糊料。
技术介绍
已知如果金属的粒径微小，则显示特有的物理特性。特别是纳米级的粒子的情况下，该倾向变得显著。特别是利用其熔点比块体低的性质，进行了例如使用金属纳米粒子作为异种物质间的接合材料的尝试。本 申请人:至今为止开发了使用银纳米粒子的接合用糊料(接合材料)，作为专利文献I或2进行了揭示。此外，还进行了将银纳米粒子作为接合用金属材料使用的尝试，可例举例如专利文献3和专利文献4等技术作为示例。现有技术文献专利文献专利文献l:W02011/007402号文本专利文献2:日本专利特开2011-080147号公报专利文献3:日本专利特开2011-041955号公报专利文献4:日本专利特开2011-046770号公报专利技术的概要专利技术所要解决的技术问题使用银纳米粒子进行接合时，需要将接合材料涂布于接合面。特别是作为使用银纳米粒子进行接合时的优点，可例举减少接合时使用的金属成分的方法，希望在通过印刷法形成涂膜的情况下，也能以尽可能薄的层厚且以良好的尺寸稳定性涂布成所需的形状。但是，根据本专利技术人的研究确认，如果添加纳米粒子来形成接合材料，则例如专利文献2所示，存在即使稍稍改变组成也会使粘度大幅偏离的现象。还发现特别是用于印刷法中的丝网印刷的情况下，如果不使糊料具有适当的粘度和触变性，则印刷面产生丝网纱的眼(以下也称“纱眼”)或发生垂挂，所以可能会导致接合缺陷的发生。特别是如果在产生丝网纱的眼的状态下实施接合，则容易在接合界面产生空隙，所以容易对接合强度的稳定性产生不利影响。为了解决该现象，必须改善糊料的粘度和触变性。为了调整糊料的粘度和触变性，通常通过添加粘合剂或均化剂来进行调整。但是，粘合剂大多为高分子，需要在高温下进行热处理，即使是低分子的粘合剂，也可能会介于金属间而妨碍金属的熔融或使耐候性降低，因此不理想。此外，均化剂是通过在涂膜表面呈薄膜状扩散来实现表面张力均匀化的、为了在涂膜形成前修复缺陷而添加的成分，所以均化剂很可能残存于接合界面，导致接合强度或接合界面的耐候性的劣化，所以不理想。特别是在以使用纳米粒子的方式设计的领域中，这样的现象可能会产生显著的不利影响。因此，作为使用银纳米粒子的接合材料，期待在可满足大量印刷的要求的同时，尺寸稳定性良好且印刷面平滑。于是，本专利技术要解决的课题在于提供可在低温下金属化且在印刷和干燥时确保涂布面的表面平滑性的接合材料及通过使用该接合材料而确保接合强度的稳定性的接合体。解决技术问题所采用的技术方案专利技术人对该课题进行了认真研究，发现通过以下所示的接合材料的构成可解决上述课题，从而完成了本专利技术。为了解决上述课题，只要是下述接合材料即可:至少包含平均一次粒径为Inm以上200nm以下且被碳数8以下的有机物质被覆的银纳米粒子、分散介质、由有机物形成的粘度调整剂，以剪切速度15.7[Ι/s]的条件测定时的粘度在IOOPa.s以下，且用以剪切速度3.1 [Ι/s]的条件测定时的值/以剪切速度15.7 [Ι/s]的条件测定时的值表示的触变比在4以下。另外，较好是还包含作为银成分的平均粒径为0.5?10.0 μ m的银粒子。特别是作为粘度调整剂，如果采用结构中具有醚键的成分，则更适合于解决上述课题。此外，该醚键只要是其结构中具有2?3个醚键即可。另外，较好是在该粘度调整剂的结构中具有羧基，特别是如果采用2-甲氧基乙氧基乙酸或2-丁氧基乙氧基乙酸，则可确认显著的效果。上述的接合材料更好是具有在氮气气氛下进行的TG测定中，以10°C /分钟自40°C升温时的从250°C至350°C的重量减少率在0.1 %以下的性质。对于使用上述接合材料通过丝网印刷法形成的涂布膜，可获得对刚涂布后的涂膜通过激光衍射型表面粗糙度计进行表面测量时的粗糙度值(Ra值)在10 μ m以下的膜，如果使用该接合材料将被接合体相互接合，则可获得通过以银为主体的接合层形成的接合体。专利技术的效果如果使用基于本专利技术的接合材料，则不仅可进行涂布时不会产生丝网纱眼的平滑涂膜的形成，而且若对该平滑涂膜设置被接合物并通过加热形成接合体，即使是例如200?300°C的低温下的加热处理，也可获得可靠性高的接合体。附图的简单说明图1是表示触变比与Si芯片接合时的芯片残存率(接合强度)的关系的图。实心标记表示印刷时未发现丝网纱的眼的例子，空心标记表示印刷时确认到丝网纱的眼的例子。图2是实施例1的涂膜的照片。图3是实施例1的通过触针式表面粗糙度计测定的加压烧成膜的轮廓图。图4是比较例I的涂膜的照片。图5是比较例I的通过触针式表面粗糙度计测定的加压烧成膜的轮廓图。图6是耐弯性的测定例的说明图。实施专利技术的方式首先，对构成本专利技术的接合材料的银纳米粒子进行详细说明，再对构成接合材料的其它物质、接合材料的制造方法、接合材料的评价方法、接合体的评价方法进行说明。<银纳米粒子>构成本专利技术的接合材料的银纳米粒子为平均一次粒径在200nm以下，较好是I~150nm，更好是10~IOOnm的粒子。如果使用具有该粒径的银纳米粒子，则可形成具有强接合力的接合体。构成本专利技术的接合材料的银纳米粒子的表面被作为保护剂的有机物质被覆。该有机物质较好是总碳数在8以下的脂肪酸。具体来说，可例举作为饱和脂肪酸的辛酸、庚酸、己酸、戊酸、丁酸、丙酸等。此外，作为二羧酸，可例举乙二酸、丙二酸、甲基丙二酸、乙基丙二酸、丁二酸、甲基丁二酸、乙基丁二酸、苯基丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸等。作为不饱和脂肪酸，可例举山梨酸、马来酸等。其中，从生产性、作业性的观点来看，较好是己酸、庚酸、己二酸、山梨酸、丙二酸，通过用该脂肪酸被覆银纳米粒子表面，可获得适度凝集的粉末形态的银纳米粒子。表面被该脂肪酸被覆的银纳米粒子呈作为银纳米粒子保持一次粒子的形态且可形成凝集块而容易地进行回收的形态。该凝集块的粒径至少在2.5μπι以上。这可通过该凝集块能够通过5号滤纸(JIS Ρ-3801)回收来进行确认。即，因为使用上述滤纸过滤分离该凝集块(二次凝集体)的情况下，滤液呈澄清的溶液，所以可认为凝集块具有该滤纸的孔径以上的粒径。另外，通过对该回收物实施低温(低于100°C)的干燥操作，可获得由银纳米粒子的凝集块形成的干燥粉末。通过使银纳米粒子具有粉末形态，在制造本专利技术的接合材料时，掺合时的作业性大幅提高。另外，可使用通过多种有机物质被覆的银纳米粒子，或者并用具有不同的平均一次粒径的银纳米粒子。制成接合材料时，该纳米粒子的添加量相对于糊料总质量优选5~98质量％，较好是10~95质量％。在此，具有该粒径的银纳米粒子可通过例如日本专利第4344001号中记载的方法制造。此外，更具体地示于 后述的实施例。<并用微米粒子时的形态>另一方面，并用微米级的银粒子(以下称为“亚微米银粒子”)的情况下，较好是使用平均粒径为0.5μπι以上10 μ m以下的银粒子。本说明书中的平均粒径的计算通过以下的步骤基于激光衍射法进行。首先，将0.3g银粒子的试样加入50mL异丙醇中，通过输出功率50W的超声波清洗机分散5分钟后，将通过Microtrac粒度分布测定装置(霍尼韦尔-日本文档来自技高网...

【技术保护点】
接合材料，其特征在于，包含平均一次粒径为1nm以上200nm以下且被碳数8以下的有机物质被覆的银纳米粒子、分散介质、由有机物形成的粘度调整剂，以剪切速度15.7[1/s]的条件测定时的粘度在100Pa·s以下，且用以剪切速度3.1[1/s]的条件测定时的粘度/以剪切速度15.7[1/s]的条件测定时的粘度表示的触变比在4以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.接合材料，其特征在于，包含平均一次粒径为Inm以上200nm以下且被碳数8以下的有机物质被覆的银纳米粒子、分散介质、由有机物形成的粘度调整剂，以剪切速度15.7[1/s]的条件测定时的粘度在IOOPa.s以下，且用以剪切速度3.1 [Ι/s]的条件测定时的粘度/以剪切速度15.7[Ι/s]的条件测定时的粘度表示的触变比在4以下。2.如权利要求1所述的接合材料，其特征在于，还包含平均粒径为0.5?10.0 μ m的银粒子。3.如权利要求1或2所述的接合材料，其特征在于，所述粘度调整剂在结构中具有醚键。4.如权利要求1?3中的任一项所述的接合材料，其特征在于，所述粘度调整剂在结构中具有2?...

【专利技术属性】
技术研发人员：栗田哲，樋之津崇，佐佐木信也，
申请(专利权)人：同和电子科技有限公司，
类型：
国别省市：