本發(fā)明專利技術(shù)提供一種接合材料，該接合材料能在氮中進行接合體形成，且即使不進行加壓和高溫下的熱處理操作也能發(fā)揮出滿足實用要求的接合強度，并且試樣間的接合偏差減少。作為接合材料的構(gòu)成，使用如下構(gòu)成的接合材料：平均一次粒徑為1～200nm，包含被碳數(shù)8以下的有機物質(zhì)被覆的銀納米粒子、沸點為230℃以上的分散介質(zhì)、以及由具有至少兩個羧基的有機物構(gòu)成的熔劑成分。特別好是并用銀納米粒子和亞微銀粒子。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及一種接合材料及使用該接合材料的接合方法。
技術(shù)介紹
隨著汽車和工業(yè)機械中使用的電子元器件的大電流化，其內(nèi)部使用的半導(dǎo)體的工作溫度有升高的傾向。因此，越來越迫切地希望開發(fā)出能耐受如此高溫的環(huán)境的接合材料。以往使用的是在高溫下能維持強度的含鉛焊錫，但由于最近的減少鉛的使用的趨勢，迫切希望提供一種符合該條件的接合方法。作為能在不使用鉛的情況下滿足該要求的接合方法的候選，最近人們著眼于采用銀納米粒子的接合方法，該銀納米粒子與塊狀的銀相比能在更低溫的條件下進行接合。在此過程中，除了例如將氧化銀粒子和肉豆蔻醇混合而制成接合材料的方法(非專利文獻1和專利文獻1)之外，還提出了在由碳酸銀或氧化銀與銀納米粒子混合而成的混合物中添加羧酸而制成接合材料的方法(專利文獻2)、公開了被來源于醇的醇鹽被覆的銀納米粒子可用作接合材料的技術(shù)方案的文獻(專利文獻3)。現(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1：日本專利特開2009-267374號公報專利文獻2：日本專利特開2009-279649號公報專利文獻3：國際公開WO2009/116185號文本非專利文獻非專利文獻1：守田等“使用微米尺寸的氧化銀粒子的適用于高溫環(huán)境的無鉛接合技術(shù)的開發(fā)(マイクロメートルサイズの酸化銀粒子を用いた高溫環(huán)境向け鉛フリー接合技術(shù)の開発)”材料第49卷第1號(2010)
技術(shù)實現(xiàn)思路
專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題如非專利文獻1記載的技術(shù)等中也提及的那樣，通常在這些使用銀的接合方法中，至少在接合時需要從上部等進行加壓。應(yīng)用這樣的技術(shù)時，至少需要能同時進行加壓和加熱的裝置，可以說在通用性方面有所不足。此外，僅具有無法耐受加壓的程度的機械強度的原材料也存在無法使用的問題。因此，如果能提供即使不進行加壓也能發(fā)揮出合適的接合力的糊料，則可以期待使用對象的飛躍性的擴展。此外，關(guān)于形成接合體時的氣氛，通常在大氣中這樣的含氧的氧化氣氛下進行，因此可能會對接合力造成不良影響的界面部的銀可能會通過氧化變成氧化銀。特別是在微細的接合體中，認(rèn)為這種影響在接合強度等方面是顯著的。此外，作為接合對象，認(rèn)為也有可燃性的構(gòu)件存在于接合部分附近的情況，認(rèn)為還必須主動地在無氧環(huán)境中進行接合。因此，如果能提供在可排除這種影響的以氮為代表的惰性氣氛下發(fā)揮出足夠的接合力的接合材料，則可以期待這種糊料的使用領(lǐng)域和可能性的飛躍性的擴展。此外，在要求品質(zhì)的穩(wěn)定性和可靠性的用途中，還需要減少試樣(產(chǎn)品)間的接合強度的偏差。此外，利用專利文獻3記載的技術(shù)，雖然能形成接合體，但保存穩(wěn)定性有所不足。即，如專利文獻3的段落[0077]所述，如果溶劑的添加不是在臨使用前進行，則會發(fā)生粒子的凝集，因此很難以金屬(銀)納米粒子和溶劑一體化的糊料的形式提供，認(rèn)為實用性差。于是，本專利技術(shù)提供一種接合材料，該接合材料能在以氮為代表的惰性氣體中進行接合體形成，且即使不進行加壓和高溫下的熱處理操作也能發(fā)揮出滿足實用要求的接合強度，并且試樣間的接合偏差減少，且即使在粒子和溶劑混合的狀態(tài)下也能保存。解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案本專利技術(shù)人為了解決該問題進行了認(rèn)真研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如果是如下所述的接合材料，則即使在上述環(huán)境下形成接合體，也能發(fā)揮出滿足實用要求的強度，且能減少接合偏差，從而完成了本專利技術(shù)。更具體地說，本專利技術(shù)的接合材料的平均一次粒徑為1～200nm，被碳數(shù)8以下的有機物質(zhì)被覆，包含銀納米粒子和沸點為230℃以上的分散介質(zhì)。此外，本專利技術(shù)的接合材料還可以包含平均粒徑為0.5～3.0μm的亞微銀粒子。此外，較好是溶劑中使用的液體的沸點為230℃以上的分散介質(zhì)是辛二醇。另外，較好是接合材料還含有具有至少兩個羧基的有機物作為熔劑成分。還有，較好是具有至少兩個羧基的有機物還具有醚鍵，更好是該有機物是氧二乙酸(二甘醇酸)。另外，較好是被覆銀納米粒子表面的有機物中的至少一種的碳數(shù)為6。此外，本專利技術(shù)提供一種使用上述接合材料的接合方法。具體而言，該方法是不同的兩種物質(zhì)的接合方法，包括：在接合面上至少涂布接合材料的工序(涂布工序)，該接合材料的平均一次粒徑為1～200nm，包含被碳數(shù)8以下的有機物質(zhì)被覆的銀納米粒子和沸點為230℃以上的分散介質(zhì)，所述分散介質(zhì)含有具有至少兩個羧基和至少一個醚鍵的有機物作為熔劑成分；在所述接合材料上配置被接合物的工序；在配置有所述被接合物的狀態(tài)下加熱至規(guī)定的溫度的預(yù)燒成工序；加熱至比所述預(yù)燒成的溫度更高的溫度的正式燒成工序。此外，本專利技術(shù)的接合方法中，所述預(yù)燒成和所述正式燒成工序可以在惰性氣體氣氛下進行。此外，本專利技術(shù)的接合方法中，所述正式燒成工序可以在200℃以上500℃以下的溫度下進行。專利技術(shù)效果通過使用上述接合材料，即使在惰性氣氛中加熱的情況下，也能獲得具有高接合強度且試樣間的接合強度偏差減少了的接合體。附圖的簡單說明圖1是表示實施例和比較例的接合強度(MPa)和樣品間偏差CV值(％)的圖。圖2是表示實施例和比較例的保存穩(wěn)定性的圖。實施專利技術(shù)的方式本專利技術(shù)的接合材料包含銀納米粒子和分散介質(zhì)。較好是還可以包含亞微米級大小的銀粒子(也稱為亞微銀粒子)等。上述本專利技術(shù)的接合材料呈糊狀形態(tài)。下面對上述本專利技術(shù)的接合材料的構(gòu)成成分進行詳細說明。本專利技術(shù)的接合材料也可簡稱為“糊料”。<銀納米粒子>本專利技術(shù)中采用的銀納米粒子使用的是根據(jù)透射型電子顯微鏡(TEM)照片算出的平均一次粒徑為200nm以下、較好為1～150nm、更好為10～100nm的銀納米粒子。通過使用具有這樣的粒徑的銀納米粒子，可形成具有強接合力的接合體。采用透射型電子顯微鏡的平均一次粒徑的評價以如下步驟進行。首先，將2質(zhì)量份清洗后的銀納米粒子添加于96質(zhì)量份環(huán)己烷和2質(zhì)量份油酸的混合溶液中，通過超聲波使其分散，得到分散液。接著，將分散溶液滴加于帶支承膜的Cu微柵，使其干燥而制成TEM試樣。對于制成的TEM試樣，使用透射型電子顯微鏡(日本電子株式會社(日本電子株式會社)制JEM-100CXMark-Ⅱ型)以100kV的加速電壓在明視野下觀察粒子，以300000倍的倍數(shù)對觀察到的圖像進行拍攝。粒子的平均一次粒徑也可以根據(jù)上述方法中得到的照片，通過直接用游標(biāo)卡尺等進行測定的方法求得，也可以用圖像軟件算出。此時的平均一次粒徑是針對TEM照片中的彼本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2010.06.11 JP PCT/JP2010/0599211.一種接合材料，其特征在于，平均一次粒徑為1～200nm，被碳數(shù)8
以下的有機物質(zhì)被覆，且包含銀納米粒子和沸點為230℃以上的分散介質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的接合材料，其特征在于，還包含平均粒徑為0.5～
3.0μm的亞微銀粒子。
3.如權(quán)利要求1或2所述的接合材料，其特征在于，所述沸點為230℃
以上的分散介質(zhì)是辛二醇。
4.如權(quán)利要求1～3中任一項所述的接合材料，其特征在于，所述接合
材料還含有具有至少兩個羧基的有機物作為熔劑成分。
5.如權(quán)利要求4所述的接合材料，其特征在于，所述具有至少兩個羧
基的有機物還具有醚鍵。
6.如權(quán)利要求4或5所述的接合材料，其特征在于，所述具有至少兩個
羧基的有機物是氧二乙酸。
...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：遠藤圭一，久枝穰，宮澤彰宏，長原愛子，上山俊彥，
申請(專利權(quán))人：同和電子科技有限公司，
類型：
國別省市：
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