CN107207911A - 接合用组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种接合用组合物,其可利用比较低的温度下的接合而获得高接合强度,并且维持朝被接合界面的充分的扩展,并可抑制焊点的形成。本发明提供一种接合用组合物,其包括无机粒子及有机成分,其特征在于:无机粒子的平均粒径为1nm~200nm,在剪切速度10s‑1下,大致25℃下的粘度为10Pa·s~30Pa·s,且以在剪切速度1s‑1下测定时的大致25℃下的粘度除以在剪切速度10s‑1下测定时的大致25℃下的粘度所得的值来定义的触变比为3~7。
Description
技术领域
本发明涉及一种将无机粒子作为主成分,将有机成分作为副成分的接合用组合物。
背景技术
为了将金属零件与金属零件机械性接合和或电性接合及或热接合,自从前以来使用焊料、导电性粘接剂、银膏及各向异性导电性膜等。这些导电性粘接剂、银膏及各向异性导电性膜等不仅用于将金属零件接合的情况,有时也用于将陶瓷零件或树脂零件等接合的情况。例如可列举:发光二极管(Light Emitting Diode,LED)等发光元件对于基板的接合、半导体芯片对于基板的接合、以及这些基板的进而对于散热构件的接合等。
其中,含有焊料以及包含金属的导电填料的粘接剂、膏及膜用于需要电性连接的部分的接合。进而,金属通常导热性高,因此这些含有焊料以及导电填料的粘接剂、膏及膜有时也用于提升散热性。
尤其当使用LED等发光元件来制作高亮度的照明设备或发光设备时,存在发热量上升的倾向。此外,因接合时的外部加热而导致LED等发光元件的温度上升,因此必须尽可能降低接合温度,由此防止接合时的元件的损伤。就这些观点而言,殷切期望一种能够以低接合温度确保充分的接合强度,并且具有充分的散热特性的接合材。
对此,作为高温焊料的代替材料,开发有使用以银、金等贵金属为中心的金属纳米粒子的接合材。例如在专利文献1(日本专利特开2008-178911号公报)中揭示有一种接合用组合物,其特征在于:包括平均粒径为1nm以上、50μm以下的选自金属氧化物、金属碳酸盐、或羧酸金属盐的粒子中的一种以上的金属粒子前体与包含有机物的还原剂,且在接合用材料中的总质量份中,金属粒子前体的含量超过50质量份、且为99质量份以下,关于所述接合用材料,揭示了通过将还原剂的加热至400℃为止的热重量减少设为99%以上,能够实现良好的金属接合。
此处,当将接合用组合物实际用于LED等的接合时,必须考虑接合用组合物的涂布的容易性及被接合界面上的接合用组合物的扩展等,但在所述专利文献1中所记载的接合材中,对于所述观点未充分地进行研究。
另外,要求LED具有优异的发光效率及长寿命,但这些特性也依存于对于基板的接合状态。更具体而言,若在接合部中形成焊点(fillet),则因所述焊点而阻碍LED的发光,并且因焊点的经时的变色而难以长时间维持发光强度。但是,在所述专利文献1中所记载的接合材中,完全未考虑到所述焊点的形成。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2008-178911号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
鉴于如以上般的状况,本发明的目的在于提供一种接合用组合物,其可利用比较低的温度下的接合而获得高接合强度,并且维持朝被接合界面的充分的扩展,并可抑制焊点的形成。
[解决问题的技术手段]
本发明人为了达成所述目的而对接合用组合物的组成及粘度等反复努力研究,结果发现关于将无机粒子作为主成分,将有机成分作为副成分的接合用组合物,将粘度及触变比最佳化在达成所述目的方面极其有效,从而完成了本发明。
即,本发明提供一种接合用组合物,其包括无机粒子及有机成分,其特征在于:
所述无机粒子的平均粒径为1nm~200nm,
在剪切速度10s-1下,大致25℃下的粘度为10Pa·s~30Pa·s,且
以在大致25℃下,在剪切速度1s-1下所测定的粘度V1除以在大致25℃下,在剪切速度10s-1下所测定的粘度V10所得的值来定义的触变比R为3~7。
构成本发明的接合用组合物的无机粒子的粒径适当的是如产生熔点下降般的纳米尺寸,理想的是1nm~200nm,视需要也能够添加微米尺寸的粒子。在此情况下,在微米尺寸的粒子的周围,纳米尺寸的粒子的熔点下降,由此达成接合。
优选为在所述无机粒子的表面的至少一部分上附着有所述有机成分(即,所述无机粒子的表面的至少一部分由包含所述有机成分的有机保护层包覆)。为了稳定地保管显示出熔点下降能力的纳米尺寸的无机粒子,在无机粒子的表面的至少一部分上需要有机保护层。此处,胺因官能基以适度的强度吸附于无机粒子的表面,故可适宜地用作有机保护层。
若在大气环境中将本发明的接合用组合物加热至500℃左右为止,则有机物等氧化分解,大部分气化而消失。当在大气环境中,以升温速度10℃/min将接合用组合物自室温加热至500℃为止时的重量减少超过20质量%时,煅烧后有机物残存于煅烧层(接合层)中而产生空隙,因此成为接合强度的下降及使煅烧层(接合层)的导电性下降的原因。相对于此,通过将在大气环境中,以升温速度10℃/min将接合用组合物自室温加热至500℃为止时的重量减少设为20质量%以下,可利用200℃左右的低温接合而获得导电性高的煅烧层(接合层)。另一方面,若接合用组合物的重量减少过小,则胶体状态下的分散稳定性受损,因此在大气环境中,以升温速度10℃/min将接合用组合物自室温加热至500℃为止时的重量减少优选为0.1质量%~20.0质量%,更优选为0.5质量%~18.0质量%。
另外,本发明的接合用组合物优选为所述无机粒子为包含选自由金、银、铜、镍、铋、锡及铂族元素所组成的群组中的至少一种金属的金属粒子。若使用利用此种构成的接合用组合物,则可获得优异的接合强度或耐热性。
另外,本发明的接合用组合物优选为所述有机成分含有胺和/或羧酸。胺的一分子内的氨基具有比较高的极性,容易产生由氢键所引起的相互作用,但这些官能基以外的部分具有比较低的极性。进而,氨基分别容易显示出碱性的性质。因此,若在本发明的接合用组合物中,胺局部存在(附着)于无机粒子的表面的至少一部分上(即,若包覆无机粒子的表面的至少一部分),则可使有机成分与无机粒子充分地亲和,可防止无机粒子彼此的凝聚(提升分散性)。即,胺因官能基以适度的强度吸附于无机粒子的表面,防止无机粒子彼此的相互的接触,故有助于保管状态下的无机粒子的稳定性。另外,可认为通过在接合温度下自无机粒子的表面移动及或挥发,而促进无机粒子彼此的熔接或无机粒子与基材的接合。
另外,羧酸的一分子内的羧基具有比较高的极性,容易产生由氢键所引起的相互作用,但这些官能基以外的部分具有比较低的极性。进而,羧基容易显示出酸性的性质。另外,若在本发明的接合用组合物中,羧酸局部存在(附着)于无机粒子的表面的至少一部分上(即,若包覆无机粒子的表面的至少一部分),则可使有机成分与无机粒子充分地亲和,可防止无机粒子彼此的凝聚(提升分散性)。羧基容易配位于无机粒子的表面,可提高所述无机粒子彼此的凝聚抑制效果。另外,通过疏水基与亲水基共存,也存在飞跃性地提高接合用组合物与接合基材的润湿性的效果。
另外,即便在视需要而添加分散介质的情况下,因有机成分发挥分散剂的作用,故分散介质中的无机粒子的分散状态也显著提升。即,根据本发明的接合用组合物,无机粒子难以凝聚,即便在涂膜中,无机粒子的分散性也良好,并均匀地熔接而可获得强的接合强度。
此处,更具体而言,本发明的接合用组合物为将包含无机粒子与有机成分的胶体粒子作为主成分的组合物,但也可为进而包含分散介质的胶体分散液。“分散介质”是使所述胶体粒子分散于分散液中者,但所述胶体粒子的构成成分的一部分也可溶解于“分散介质”中。再者,所谓“主成分”,是指构成成分中的含量最多的成分。
在本发明的接合用组合物中,通过将大致25℃下的粘度在剪切速度10s-1下设为10Pa·s以上,可防止接合用组合物的流动性变得过高。其结果,当安装LED等的芯片时,可抑制接合用组合物自被接合界面上露出,并形成焊点的情况。
另外,通过将大致25℃下的粘度在剪切速度10s-1下设为30Pa·s以下,可防止接合用组合物的流动性变得过低。在接合用组合物的流动性低的情况下,当安装LED等的芯片时接合用组合物扩展成圆形,因此接合用组合物润湿扩展至芯片整个区域之前会形成焊点。相对于此,通过将大致25℃下的粘度在剪切速度10s-1下设为30Pa·s以下,可抑制所述焊点的形成。
在本发明的接合用组合物中,通过将触变比(在剪切速度1s-1下所测定的大致25℃下的粘度V1除以在剪切速度10s-1下所测定的大致25℃下的粘度V10所得的值)R设为3以上,可防止接合用组合物在涂布后的时间点大范围地润湿扩展,并可抑制焊点的形成。
另外,通过将触变比(在剪切速度1s-1下所测定的大致25℃下的粘度V1除以在剪切速度10s-1下所测定的大致25℃下的粘度V10所得的值)R设为7以下,可防止接合用组合物的涂布形状变形,当安装LED等的芯片时可抑制由接合用组合物不均匀地扩展所引起的焊点的形成。
本发明的接合用组合物优选为用于LED(发光二极管)芯片与基板的接合。如上所述,通过使用本发明的接合用组合物,可抑制焊点的形成,因此可有效地抑制由焊点的形成所引起的LED封装体的发光效率的下降。
进而,本发明的接合用组合物优选为在使所述LED(发光二极管)芯片层叠于涂布有所述接合用组合物的所述基板上,并对所述接合用组合物进行煅烧,由此使所述基板与所述LED(发光二极管)芯片接合的情况下,
在所述基板与所述LED(发光二极管)芯片的大致整个界面上形成所述接合用组合物的煅烧层,且
形成于所述LED(发光二极管)芯片的侧面的所述接合用组合物的焊点的高度未满10μm。
通过形成于LED(发光二极管)芯片的侧面的所述接合用组合物的焊点的高度未满10μm,可极其有效地抑制由焊点的形成所引起的LED封装体的发光效率的下降。此处,焊点的高度是指自基板表面至形成于LED(发光二极管)芯片的侧面的接合用组合物煅烧层的最高的位置的长度,可使用视频显微镜等容易地进行测定。
另外,本发明也提供一种电子零件接合体,其在基板上接合有LED(发光二极管)芯片,其特征在于:
所述基板与所述LED(发光二极管)芯片使用本发明的接合用组合物来接合。
通过使用本发明的接合用组合物来将基板与LED(发光二极管)芯片接合,可获得无焊点的电子零件接合体。此处,所谓无焊点,是指形成于LED(发光二极管)芯片的侧面的接合用组合物的焊点的高度未满10μm。
在本发明的电子零件接合体中,因焊点的高度未满10μm,故由焊点所引起的LED发光的阻碍得到抑制,并且由焊点的经时的变色所引起的发光强度的变化得到抑制。其结果,本发明的电子零件接合体的LED具有优异的发光效率及长寿命。
[发明的效果]
根据本发明,可提供一种接合用组合物,其可利用比较低的温度下的接合而获得高接合强度,并且维持朝被接合界面的充分的扩展,并可抑制焊点的形成。
具体实施方式
以下,对本发明的接合用组合物的适宜的一实施方式进行详细说明。再者,在以下的说明中,仅表示本发明的一实施方式,并不由这些来限定本发明,另外,有时省略重复的说明。
(1)接合用组合物
本实施方式的接合用组合物将无机粒子作为主成分,将有机成分作为副成分。以下对这些各成分进行说明。
(1-1)无机粒子
作为本实施方式的接合用组合物的无机粒子,并无特别限定,但优选为包含电离倾向比锌小的(贵的)金属的金属粒子,其原因在于:可使利用本实施方式的接合用组合物所获得的粘接层的导电性变得良好。
作为所述金属,例如可列举:金、银、铜、镍、铋、锡、铁以及铂族元素(钌、铑、钯、锇、铱及铂)中的至少一种。作为所述金属,优选为选自由金、银、铜、镍、铋、锡或铂族元素所组成的群组中的至少一种金属的粒子,更优选为铜或电离倾向比铜小的(贵)金属,即金、铂、银及铜中的至少一种。这些金属可单独使用,也可并用两种以上来使用,作为并用的方法,有使用包含多种金属的合金粒子的情况、或使用具有核-壳结构或多层结构的金属粒子的情况。
例如,当使用银粒子作为所述接合用组合物的无机粒子时,使用本实施方式的接合用组合物所形成的粘接层的导电率变得良好,但考虑到迁移的问题,可使用包含银及其他金属的接合用组合物,由此使迁移难以产生。作为所述“其他金属”,优选为所述电离序列比氢贵的金属,即金、铜、铂、钯。
本实施方式的接合用组合物中的无机粒子(或无机胶体粒子)的平均粒径具有如产生熔点下降般的平均粒径,例如只要是1nm~200nm即可,优选为2nm~100nm。若无机粒子的平均粒径为1nm以上,则可获得能够形成良好的粘接层的接合用组合物,无机粒子制造的成本不会变高而实用。另外,若为200nm以下,则无机粒子的分散性难以经时地变化,而优选。
另外,视需要也能够并用而添加微米尺寸的无机粒子。在此种情况下,在微米尺寸的无机粒子的周围,纳米尺寸的无机粒子的熔点下降,由此可接合。
再者,本实施方式的接合用组合物中的无机粒子的粒径可不固定。另外,存在接合用组合物含有后述的分散介质、高分子分散剂、树脂成分、有机溶剂、增稠剂或表面张力调整剂等作为任意成分的情况,含有平均粒径超过200nm的无机胶体粒子成分的情况,但只要是不产生凝聚,且不显著损害本发明的效果的成分,则也可含有所述具有超过200nm的平均粒径的粒子成分。
此处,本实施方式的接合用组合物(无机胶体分散液)中的无机粒子的粒径可利用动态光散射法、小角X射线散射法、广角X射线衍射法来测定。为了显示出纳米尺寸的金属粒子的熔点下降,适当的是利用广角X射线衍射法所求出的微晶直径。例如在广角X射线衍射法中,更具体而言,可使用理学电机(股份)制造的利特-奥提马(RINT-Ultima)III,利用衍射法在2θ为30°~80°的范围内进行测定。在此情况下,试样只要以在中央部具有深度为0.1mm~1mm左右的凹陷的玻璃板上表面变得平坦的方式薄薄地拉伸来进行测定即可。另外,只要通过使用理学电机(股份)制造的嘉德(JADE),将所获得的衍射光谱的半宽度代入至下述的谢乐公式(Scherrer′s equation)中所算出的微晶直径(D)设为粒径即可。
D=Kλ/Bcosθ
此处,K:谢乐常数(0.9),λ:X射线的波长,B:衍射线的半宽度,θ:布拉格角(Braggangle)。
(1-2)有机成分
在本实施方式的接合用组合物中,附着于无机粒子的表面的至少一部分上的有机成分,即无机胶体粒子中的“有机成分”作为所谓的分散剂而与所述无机粒子一同实质性地构成无机胶体粒子。所述有机成分的概念不包括如最初作为杂质而包含于金属中的微量有机物,在后述的制造过程中混入并附着于金属成分上的微量有机物,在清洗过程中未完全去除的残留还原剂、残留分散剂等般,微量附着于无机粒子上的有机物等。再者,所述“微量”具体是指在无机胶体粒子中未满1质量%。
所述有机成分是能够包覆无机粒子来防止所述无机粒子的凝聚,并且能够形成无机胶体粒子的有机物,包覆的形态并无特别规定,但在本实施方式中,就分散性及导电性等的观点而言,优选为包含胺及羧酸。再者,也可想到当这些有机成分与无机粒子化学式地结合或物理式地结合时,变化成阴离子或阳离子的情况,在本实施方式中,这些源自有机成分的离子或络合物等也包含于所述有机成分中。
作为胺,可为直链状,也可为支链状,另外,也可具有侧链。例如可列举:丁基胺、戊基胺、己基胺、己基胺等烷基胺(直链状烷基胺,也可具有侧链),环戊基胺、环己基胺等环烷基胺,苯胺、烯丙基胺等一级胺,二丙基胺、二丁基胺、哌啶、六亚甲基亚胺等二级胺,三丙基胺、二甲基丙烷二胺、环己基二甲基胺、吡啶、喹啉等三级胺等。
所述胺也可为例如含有羟基、羧基、烷氧基、羰基、酯基、巯基等胺以外的官能基的化合物。另外,所述胺分别可单独使用,也可并用两种以上。此外,常温下的沸点优选为300℃以下,更优选为250℃以下。
本实施方式的接合用组合物不管是无损本发明的效果的范围,则除所述胺以外,也可含有羧酸。羧酸的一分子内的羧基具有比较高的极性,容易产生由氢键所引起的相互作用,但这些官能基以外的部分具有比较低的极性。进而,羧基容易显示出酸性的性质。另外,若在本实施方式的接合用组合物中,羧酸局部存在(附着)于无机粒子的表面的至少一部分上(即,若包覆无机粒子的表面的至少一部分),则可使有机成分与无机粒子充分地亲和,防止无机粒子彼此的凝聚(提升分散性)。
作为羧酸,可广泛使用具有至少一个羧基的化合物,例如可列举:甲酸、草酸、乙酸、己酸、丙烯酸、辛酸、油酸等。羧酸的一部分的羧基可与金属离子形成盐。再者,关于所述金属离子,可包含两种以上的金属离子。
所述羧酸也可为例如含有氨基、羟基、烷氧基、羰基、酯基、巯基等羧基以外的官能基的化合物。在此情况下,羧基的数量优选为羧基以外的官能基的数量以上。另外,所述羧酸分别可单独使用,也可并用两种以上。此外,常温下的沸点优选为300℃以下,更优选为250℃以下。另外,胺与羧酸形成酰胺。所述酰胺基也适度地吸附于银粒子表面,因此在有机成分中也可含有酰胺基。
本实施方式的接合用组合物中的无机胶体中的有机成分的含量优选为0.5质量%~50质量%。若有机成分含量为0.5质量%以上,则存在所获得的接合用组合物的存储稳定性变良好的倾向;若为50质量%以下,则存在接合用组合物的导电性良好的倾向。有机成分的更优选的含量为1质量%~30质量%,进而更优选的含量为2质量%~15质量%。
作为并用胺与羧酸时的组成比(质量),可在1/99~99/1的范围内任意地选择,但优选为20/80~98/2,更优选为30/70~97/3。再者,胺或羧酸分别可使用多种胺或羧酸。
在本实施方式的接合用组合物中,除所述成分以外,为了赋予对应于使用目的的适度的粘性、密接性、干燥性或印刷性等功能,也可在无损本发明的效果的范围内,添加分散介质、高分子分散剂、例如发挥作为粘合剂的作用的寡聚物成分、树脂成分、有机溶剂(可使固体成分的一部分溶解或分散)、表面活性剂、增稠剂或表面张力调整剂等任意成分。作为所述任意成分,并无特别限定。
作为任意成分中的分散介质,能够在无损本发明的效果的范围内使用各种分散介质,例如可列举烃及醇等。
作为烃,可列举脂肪族烃、环状烃、脂环式烃及不饱和烃等,分别可单独使用,也可并用两种以上。
作为脂肪族烃,例如可列举:十四烷、十八烷、七甲基壬烷、四甲基十五烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十三烷、甲基戊烷、正链烷烃、异链烷烃等饱和脂肪族烃或不饱和脂肪族烃。
作为环状烃,例如可列举:甲苯、二甲苯等。
作为脂环式烃,例如可列举:柠檬烯、双戊烯、萜品烯(terpinene)、苧烯(Nesol)、松油精(Cinene)、橘子香料、萜品油烯(terpinolene)、水芹烯、薄荷二烯、云香烯、伞花烃、二氢伞花烃、石荠烯、苧(Kautschin)、白干层萜(Cajeputene)、柠烯(Eulimen)、蒎烯、松节油(turpentine)、薄荷烷、蒎烷、萜烯、环己烷等。
作为不饱和烃,例如可列举:乙烯、乙炔、苯、1-己烯、1-辛烯、4-乙烯基环己烯、萜烯系醇、烯丙基醇、油醇、2-棕榈油酸、岩芹酸、油酸、反油酸、天师酸、篦麻油酸、亚麻油酸、反亚麻油酸、次亚麻油酸、花生油酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、没食子酸及水杨酸等。
这些之中,优选为具有羟基的不饱和烃。羟基容易配位于无机粒子的表面上,可抑制所述无机粒子的凝聚。作为具有羟基的不饱和烃,例如可列举:萜烯系醇、烯丙基醇、油醇、天师酸、篦麻油酸、没食子酸及水杨酸等。优选为具有羟基的不饱和脂肪酸,例如可列举:天师酸、篦麻油酸、没食子酸及水杨酸等。
所述不饱和烃优选为篦麻油酸。篦麻油酸具有羧基与羟基,吸附于无机粒子的表面来使所述无机粒子均匀地分散,并且促进无机粒子的熔接。
另外,醇为分子结构中含有1个以上的OH基的化合物,可列举脂肪族醇、环状醇及脂环式醇,分别可单独使用,也可并用两种以上。另外,在无损本发明的效果的范围内,OH基的一部分也可衍生成乙酰氧基等。
作为脂肪族醇,例如可列举:庚醇、辛醇(1-辛醇、2-辛醇、3-辛醇等)、壬醇、癸醇(1-癸醇等)、月桂醇、十四醇、十六醇、异十三醇、2-乙基-1-己醇、十八醇、十六碳烯醇、油醇等饱和C6-30脂肪族醇或不饱和C6-30脂肪族醇等。
作为环状醇,例如可列举:甲酚、丁香酚等。
进而,作为脂环式醇,例如可列举:环己醇等环烷醇、萜品醇(包含α异构体、β异构体、γ异构体、或这些的任意的混合物)、二氢萜品醇等萜烯醇(单萜烯醇等)、二氢松油醇、桃金娘烯醇、水合蒎醇(sobrerol)、薄荷醇、香旱芹醇、紫苏醇、松香芹醇、马鞭草烯醇等。
在本实施方式的接合用组合物中含有分散介质时的含量只要根据粘度等所期望的特性进行调整即可,接合用组合物中的分散介质的含量优选为1质量%~30质量%。若分散介质的含量为1质量%~30质量%,则可获得在容易用作接合性组合物的范围内调整粘度的效果。分散介质的更优选的含量为1质量%~20质量%,进而更优选的含量为1质量%~15质量%。
作为所述高分子分散剂,可使用市售的高分子分散剂。作为市售的高分子分散剂,例如作为所述市售品,例如可列举:索思帕(SOLSPERSE)11200、索思帕(SOLSPERSE)13940、索思帕(SOLSPERSE)16000、索思帕(SOLSPERSE)17000、索思帕(SOLSPERSE)18000、索思帕(SOLSPERSE)20000、索思帕(SOLSPERSE)24000、索思帕(SOLSPERSE)26000、索思帕(SOLSPERSE)27000、索思帕(SOLSPERSE)28000(日本路博润(Lubrizol)(股份)制造);迪斯普毕克(DISPERBYK)142;迪斯普毕克(DISPERBYK)160、迪斯普毕克(DISPERBYK)161、迪斯普毕克(DISPERBYK)162、迪斯普毕克(DISPERBYK)163、迪斯普毕克(DISPERBYK)166、迪斯普毕克(DISPERBYK)170、迪斯普毕克(DISPERBYK)180、迪斯普毕克(DISPERBYK)182、迪斯普毕克(DISPERBYK)184、迪斯普毕克(DISPERBYK)190、迪斯普毕克(DISPERBYK)2155(日本毕克化学(BYK Chemie·Japan)(股份)制造);埃夫卡(EFKA)-46、埃夫卡(EFKA)-47、埃夫卡(EFKA)-48、埃夫卡(EFKA)-49(埃夫卡化学(EFKA Chemical)公司制造);聚合物(Polymer)100、聚合物(Polymer)120、聚合物(Polymer)150、聚合物(Polymer)400、聚合物(Polymer)401、聚合物(Polymer)402、聚合物(Polymer)403、聚合物(Polymer)450、聚合物(Polymer)451、聚合物(Polymer)452、聚合物(Polymer)453(埃夫卡化学公司制造);阿吉斯帕(Ajisper)PB711、阿吉斯帕(Ajisper)PA111、阿吉斯帕(Ajisper)PB811、阿吉斯帕(Ajisper)PW911(味之素(Ajinomoto)公司制造);弗洛兰(Florene)DOPA-15B、弗洛兰(Florene)DOPA-22、弗洛兰(Florene)DOPA-17、弗洛兰(Florene)TG-730W、弗洛兰(Florene)G-700、弗洛兰(Florene)TG-720W(共荣社化学工业(股份)制造)等。就低温烧结性及分散稳定性的观点而言,优选为使用索思帕(SOLSPERSE)11200、索思帕(SOLSPERSE)13940、索思帕(SOLSPERSE)16000、索思帕(SOLSPERSE)17000、索思帕(SOLSPERSE)18000、索思帕(SOLSPERSE)28000、迪斯普毕克(DISPERBYK)142或迪斯普毕克(DISPERBYK)2155。
高分子分散剂的含量优选为0.1质量%~15质量%。若高分子分散剂的含量为0.1%以上,则所获得的接合用组合物的分散稳定性变得良好,但当含量过多时,接合性会下降。就此种观点而言,高分子分散剂的更优选的含量为0.03质量%~3质量%,进而更优选的含量为0.05质量%~2质量%。
作为树脂成分,例如可列举聚酯系树脂、封闭型异氰酸酯等聚氨基甲酸酯系树脂、聚丙烯酸酯系树脂、聚丙烯酰胺系树脂、聚醚系树脂、三聚氰胺系树脂或萜烯系树脂等,这些分别可单独使用,也可并用两种以上。
作为有机溶剂,除作为所述分散介质所列举者以外,例如可列举甲醇,乙醇,正丙醇,2-丙醇,1,3-丙二醇,1,2-丙二醇,1,4-丁二醇,1,2,6-己三醇,1-乙氧基-2-丙醇,2-丁氧基乙醇,乙二醇,二乙二醇,三乙二醇,重量平均分子量为200以上、1,000以下的范围内的聚乙二醇,丙二醇,二丙二醇,三丙二醇,重量平均分子量为300以上、1,000以下的范围内的聚丙二醇,N,N-二甲基甲酰胺,二甲基亚砜,N-甲基-2-吡咯烷酮,N,N-二甲基乙酰胺,甘油或丙酮等,这些分别可单独使用,也可并用两种以上。
作为增稠剂,可列举例如黏土、膨土或锂膨润石等黏土矿物,例如聚酯系乳液树脂、丙烯酸系乳液树脂、聚氨基甲酸酯系乳液树脂或嵌段异氰酸酯等的乳液,甲基纤维素、羧基甲基纤维素、羟基乙基纤维素、羟基丙基纤维素、羟基丙基甲基纤维素等纤维素衍生物,三仙胶或瓜尔胶等多糖类等,这些分别可单独使用,也可并用两种以上。
也可添加与所述有机成分不同的表面活性剂。在多成分溶媒系的无机胶体分散液中,容易产生由干燥时的挥发速度的不同所引起的被膜表面的粗糙及固体成分的偏集。通过将表面活性剂添加至本实施方式的接合用组合物中,可抑制这些不利状况,并获得可形成均匀的导电性被膜的接合用组合物。
作为可用于本实施方式的表面活性剂,并无特别限定,可使用阴离子性表面活性剂、阳离子性表面活性剂、非离子性表面活性剂的任一种,例如可列举烷基苯磺酸盐、四级铵盐等。优选为氟系表面活性剂,其原因在于:能够以少量的添加量获得效果。
再者,将有机成分量调整成规定的范围的方法简便的是进行加热来调整。另外,可通过调整制作无机粒子时所添加的有机成分的量来进行,也可改变无机粒子调整后的清洗条件或次数。加热可利用烘箱或蒸发器等来进行,也可在减压下进行。当在常压下进行时,可在大气中进行,也可在惰性环境中进行。进而,为了微调整有机成分量,也可在其后添加所述胺(及羧酸)。
在本实施方式的接合用组合物中,含有无机粒子进行胶体化而成的无机胶体粒子作为主成分,但关于所述无机胶体粒子的形态,例如可列举有机成分附着于无机粒子的表面的一部分上所构成的无机胶体粒子;将所述无机粒子作为核、且其表面由有机成分包覆所构成的无机胶体粒子;这些混合存在所构成的无机胶体粒子等,并无特别限定。其中,优选为将无机粒子作为核、且其表面由有机成分包覆所构成的无机胶体粒子。本领域从业人员可使用所述领域中的众所周知的技术来适宜制备具有所述形态的无机胶体粒子。
本实施方式的接合用组合物是将包含无机粒子与有机成分的胶体粒子作为主成分的流动体,除无机粒子、构成无机胶体粒子的有机成分以外,也可含有不构成无机胶体粒子的有机成分、分散介质或残留还原剂等。
在本实施方式的接合用组合物中,通过将大致25℃下的粘度在剪切速度10s-1下设为10Pa·s以上,可防止接合用组合物的流动性变得过高。其结果,当安装LED等的芯片时,可抑制接合用组合物自被接合界面上露出,并在LED等的芯片的侧面形成焊点的情况。
另外,通过将大致25℃下的粘度在剪切速度10s-1下设为30Pa·s以下,可防止接合用组合物的流动性变得过低。在接合用组合物的流动性低的情况下,当安装LED等的芯片时接合用组合物扩展成圆形,因此接合用组合物润湿扩展至芯片整个区域之前会在LED等的芯片的侧面形成焊点。相对于此,通过将大致25℃下的粘度在剪切速度10s-1下设为30Pa·s以下,可抑制所述焊点的形成。
在本发明的接合用组合物中,通过将触变比(在剪切速度1s-1下测定时的大致25℃下的粘度除以在剪切速度10s-1下测定时的大致25℃下的粘度所得的值)设为3以上,可防止接合用组合物在涂布后时间点大范围地润湿扩展,并可抑制焊点的形成。
另外,通过将触变比(在剪切速度1s-1下测定时的大致25℃下的粘度除以在剪切速度10s-1下测定时的大致25℃下的粘度所得的值)设为7以下,可防止接合用组合物的涂布形状变形,当安装LED等的芯片时可抑制由接合用组合物不均匀地扩展所引起的焊点的形成。
本发明的接合用组合物优选为用于LED(发光二极管)芯片与基板的接合。如上所述,通过使用本发明的接合用组合物,可抑制焊点的形成,因此可有效地抑制由焊点的形成所引起的LED封装体的发光效率的下降。
进而,本发明的接合用组合物优选为在使所述LED(发光二极管)芯片层叠于涂布有所述接合用组合物的所述基板上,并对所述接合用组合物进行煅烧,由此使所述基板与所述LED(发光二极管)芯片接合的情况下,
在所述基板与所述LED(发光二极管)芯片的大致整个界面上形成所述接合用组合物的煅烧层,且
形成于所述LED(发光二极管)芯片的侧面的所述接合用组合物的焊点的高度未满10μm。
通过形成于LED(发光二极管)芯片的侧面的所述接合用组合物的焊点的高度未满10μm,可极其有效地抑制由焊点的形成所引起的LED封装体的发光效率的下降。
再者,通过使用本发明的接合用组合物,可不论芯片的尺寸及形状、接合用组合物的煅烧层的厚度如何而抑制焊点的高度。此处,例如可将芯片的尺寸(面积)设为0.2mm×0.2mm~2.0mm×2.0mm,并可将煅烧层的厚度设为1μm~50μm。
作为将接合用组合物涂布于基材上的方法,例如可自浸渍、网版印刷、喷雾方式、棒涂法、旋涂法、喷墨法、分注器法、针式转印法、利用毛刷的涂布方式、流延法、柔版法、凹版法、平版法、转印法、亲疏水图案法、或注射器法等中适宜选择来采用。
粘度的调整可通过调整无机粒子的粒径、调整有机物的含量、调整分散介质其他成分的添加量、调整各成分的调配比、添加增稠剂等来进行。接合用组合物的粘度例如可利用锥板型粘度计(例如安东帕(Anton Paar)公司制造的流变计MCR301)来测定。
(1-3)接合用组合物的重量减少
本实施方式的接合用组合物通过控制各状况下的重量减少,而使作为接合用组合物的特性最佳化。
本实施方式的接合用组合物优选为在室温的大气中放置6小时时的重量减少为0.5质量%以下,且优选为在大气环境中,以升温速度10℃/min自室温加热至100℃为止时的重量减少为3.0质量%以下。
当将接合用组合物在室温的大气中放置6小时时的重量减少超过0.5质量%时,因成分的挥发而导致粘度上升,并成为接合用组合物的操作性劣化的原因。再者,为了将接合用组合物的印刷性保持得长,更优选为将在室温的大气中放置6小时时的重量减少设为0.3质量%以下。
将接合用组合物在室温的大气中放置6小时时的重量减少主要由有机物及用作分散剂的有机物等的挥发引起,因此减少残存于接合用组合物中的低沸点成分的含量。例如,可通过利用蒸发器进行去除等处理来适宜地控制。
另外,当在大气环境中,以升温速度10℃/min将接合用组合物自室温加热至100℃为止时的重量减少大于3.0质量%时,在室温下成分强烈地挥发且粘度变化,因此接合用组合物的操作性变差。此处,在大气环境中,以升温速度10℃/min将接合用组合物自室温加热至100℃为止时的重量减少更优选为2.0质量%以下,进而更优选为1.0质量%以下。
以升温速度10℃/min将接合用组合物自室温加热至100℃为止时的重量减少主要由SP(溶解度参数,Solubility Parameter)值为10以上的有机物及用作分散剂的有机物引起,而减少残存于接合用组合物中的低沸点成分的含量。例如,可通过利用蒸发器进行去除等处理来适宜地控制。
进而,接合用组合物优选为在大气环境中,以升温速度10℃/min将所述接合用组合物自室温加热至500℃为止时的重量减少为20.0质量%以下。
如上所述,若在大气环境中将接合用组合物加热至500℃为止,则有机物等氧化分解,大部分气化而消失。当在大气环境中,以升温速度10℃/min将接合用组合物自室温加热至500℃为止时的重量减少超过20质量%时,煅烧后有机物残存于煅烧层(接合层)中而产生空隙,因此成为接合强度的下降及使煅烧层(接合层)的导电性下降的原因。相对于此,通过将在大气环境中,以升温速度10℃/min将接合用组合物自室温加热至500℃为止时的重量减少设为20质量%以下,可利用200℃左右的低温接合而获得导电性高的煅烧层(接合层)。另一方面,若接合用组合物的重量减少过小,则胶体状态下的分散稳定性受损,因此在大气环境中,以升温速度10℃/min将接合用组合物自室温加热至500℃为止时的重量减少优选为0.1质量%以上,更优选为0.5质量%~18.0质量%。
以升温速度10℃/min将接合用组合物自室温加热至500℃为止时的重量减少主要由接合用组合物中所含有的所有有机成分引起,可通过控制用作材料的有机成分的种类及量来适宜地控制。
(2)接合用组合物的制造
为了制造本实施方式的接合用组合物,而制备由作为副成分的有机成分包覆的作为主成分的无机粒子(无机胶体粒子)。
再者,有机成分量及重量减少的调整方法并无特别限定,但简便的是进行加热及减压来调整。另外,可通过调整制作无机粒子时所添加的有机成分的量来进行,也可改变无机粒子调整后的清洗条件或次数。加热可利用烘箱或蒸发器等来进行。加热温度只要是50℃~300℃左右的范围即可,加热时间只要是几分钟~几小时即可。通过在减压下进行加热,能够以更低的温度进行有机物量的调整。当在常压下进行时,可在大气中进行,也可在惰性环境中进行。进而,为了有机分量的微调整,也可在其后添加胺或羧酸。
所述调整的结果,通过将在室温的大气中将接合用组合物放置6小时时的重量减少设为0.5质量%以下,将在大气环境中,以升温速度10℃/min自室温加热至100℃为止时的重量减少设为3.0质量%以下,可获得本实施方式的接合用组合物。另外,优选为将在大气环境中,以升温速度10℃/min将接合用组合物自室温加热至500℃为止时的重量减少设为20.0质量%以下。
作为制备本实施方式的由有机成分包覆的无机粒子的方法,并无特别限定,例如可列举:制备含有无机粒子的分散液,继而进行所述分散液的清洗的方法等。作为制备含有无机粒子的分散液的步骤,例如只要如下述般使溶解于溶媒中的金属盐(或金属离子)还原即可,作为还原程序,只要采用基于化学还原法的程序即可。
即,如上所述的由有机成分包覆的无机粒子可通过使含有构成无机粒子的金属的金属盐、作为分散剂的有机物、及溶媒(基本上为甲苯等有机系,但可含有水)的原料液(成分的一部分可不溶解而分散)还原来制备。
通过所述还原,可获得作为分散剂的有机成分附着于无机粒子的表面的至少一部分上的无机胶体粒子。所述无机胶体粒子可直接作为本实施方式的接合用组合物来提供,但视需要也可在后述的步骤中将其添加至分散介质中,由此作为包含无机胶体分散液的接合用组合物来获得。
作为用以获得由有机物包覆的无机粒子的起始原料,可使用各种公知的金属盐或其水合物,可列举:例如硝酸银、硫酸银、氯化银、氧化银、乙酸银、草酸银、甲酸银、亚硝酸银、氯酸银、硫化银等银盐;例如氯金酸、氯化金钾、氯化金钠等金盐;例如氯铂酸、氯化铂、氧化铂、氯铂酸钾等铂盐;例如硝酸钯、乙酸钯、氯化钯、氧化钯、硫酸钯等钯盐等,但只要是可溶解于适当的分散介质中、且能够还原者,则并无特别限定。另外,这些可单独使用,也可并用多种。
另外,在所述原料液中使这些金属盐还原的方法并无特别限定,例如可列举:使用还原剂的方法,照射紫外线等光、电子束、超声波或热能的方法等。其中,就容易操作的观点而言,优选为使用还原剂的方法。
作为所述还原剂,可列举:例如二甲基氨基乙醇、甲基二乙醇胺、三乙醇胺、菲尼酮、肼等胺化合物;例如硼氢化钠、碘化氢、氢气等氢化合物;例如一氧化碳、亚硫酸等氧化物;例如硫酸亚铁、氧化铁、反丁烯二酸铁、乳酸铁、草酸铁、硫化铁、乙酸锡、氯化锡、二磷酸锡、草酸锡、氧化锡、硫酸锡等低原子价金属盐;例如乙二醇、甘油、甲醛、对苯二酚、联苯三酚、丹宁、丹宁酸、水杨酸、D-葡萄糖等糖等,但只要是可溶解于分散介质中而使所述金属盐还原者,则并无特别限定。当使用所述还原剂时,也可添加光和/或热来促进还原反应。
作为使用所述金属盐、有机成分、溶媒及还原剂,制备由有机物包覆的金属粒子(无机粒子)的具体的方法,例如可列举如下的方法等:使所述金属盐溶解于有机溶媒(例如甲苯等)中来制备金属盐溶液,向所述金属盐溶液中添加作为分散剂的有机物,继而向其中缓慢地滴加溶解有还原剂的溶液。
在以所述方式获得的含有由作为分散剂的有机成分包覆的无机粒子的分散液中,除无机粒子以外,存在金属盐的反荷离子、还原剂的残留物或分散剂,而存在溶液整体的电解质浓度高的倾向。此种状态的溶液因电导度高,故产生无机粒子的凝析,且容易沉淀。或者,即便不沉淀,若金属盐的反荷离子、还原剂的残留物、或分散所需的量以上的过剩的分散剂残留,则存在使导电性恶化的担忧。因此,对含有所述无机粒子的溶液进行清洗来去除多余的残留物,由此可确实地获得由有机物包覆的无机粒子。
作为所述清洗方法,例如可列举:将含有由有机成分包覆的无机粒子的分散液静置一定时间,将所产生的上清液去除后,反复进行添加醇(甲醇等)并再次进行攪枠的操作数次,进而静置一定时间后将所产生的上清液去除步骤的方法;进行离心分离来代替所述静置的方法;利用超过滤装置或离子交换装置等进行脱盐的方法等。通过此种清洗来去除有机溶媒,由此可获得本实施方式的由有机成分包覆的无机粒子。
本实施方式之中,无机胶体分散液可通过将以上所获得的由有机成分包覆的无机粒子与所述本实施方式中所说明的分散介质混合而获得。所述由有机成分包覆的无机粒子与分散介质的混合方法并无特别限定,可使用搅拌机或搅拌器等并利用从前公知的方法来进行。也可利用如铲子般者进行搅拌,然后接触适当的输出功率的超声波均质机。即,本发明的接合用组合物是对无机粒子(胶体)进行清洗,并添加分散介质进行膏化,其后进行减压干燥来制备。
根据无机粒子、分散介质、其他有机物等的种类及添加量或减压干燥步骤等,将接合用组合物的大致25℃下的粘度在剪切速度10s-1下设为10Pa·s~30Pa·s,且将以在剪切速度1s-1下所测定的大致25℃下的粘度除以在剪切速度10s-1下所测定的大致25℃下的粘度所得的值来定义的触变比设为3~7,由此可获得本发明的接合用组合物。
再者,当获得含有多种金属的无机胶体分散液时,作为其制造方法,并无特别限定,例如当制造包含银与其他金属的无机胶体分散液时,在所述由有机物包覆的无机粒子的制备中,可分别制造含有无机粒子的分散液与含有其他无机粒子的分散液,其后进行混合,也可将银离子溶液与其他金属离子溶液混合,其后进行还原。
(3)接合方法
若使用本实施方式的接合用组合物,则在伴随加热的构件彼此的接合中能够以比较低的接合温度获得高接合强度。即,可利用如下步骤而将第1被接合构件与第2被接合构件接合:将所述接合用组合物涂布在第1被接合构件(LED(发光二极管)芯片)与第2被接合构件(基板)之间的接合用组合物涂布步骤、及在所期望的温度(例如300℃以下,优选为150℃~200℃)下对涂布在第1被接合构件与第2被接合构件之间的接合用组合物进行煅烧来接合的接合步骤。此时,也可进行加压,但即便不特别进行加压也可获得充分的接合强度也为本发明的优点之一。另外,当进行煅烧时,也可阶段性地提高或降低温度。另外,也能够事先将表面活性剂或表面活化剂等涂布于被接合构件表面上。
另外,若使用本实施方式的接合用组合物,则即便在朝被接合面上涂布接合用组合物后,至利用加热的接合步骤为止的时间长的情况下,也可获得良好的接合体。因此,本实施方式的接合用组合物可适宜地用于电子设备等的量产线。
本发明人反复进行了努力研究,结果发现若使用所述本实施方式的接合用组合物而作为所述接合用组合物涂布步骤中的接合用组合物,则能够以高接合强度更确实地将第1被接合构件与第2被接合构件接合(可获得接合体),并且极其有效地抑制焊点的形成。
此处,本实施方式的接合用组合物的“涂布”的概念包括将接合用组合物涂布成面状的情况,也包括涂布(描绘)成线状的情况。包含经涂布、利用加热进行煅烧前的状态的接合用组合物的涂膜的形状能够设为所期望的形状。因此,在利用加热的煅烧后的本实施方式的接合体中,接合用组合物的概念包括面状的接合层及线状的接合层的任一者,这些面状的接合层及线状的接合层可连续,也可不连续,也可包含连续的部分与不连续的部分。
作为可用于本实施方式的第1被接合构件及第2被接合构件,只要是可涂布接合用组合物并利用加热进行煅烧来接合者即可,并无特别限制,但优选为具备不会因接合时的温度而受到损伤的程度的耐热性的构件。
作为构成此种被接合构件的材料,例如可列举聚酰胺(Polyamide,PA),聚酰亚胺(Polyimide,PI),聚酰胺酰亚胺(Polyamide imide,PAI),聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate,PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(Polybutyleneterephthalate,PBT)、聚萘二甲酸乙二酯(Polyethylene naphthalate,PEN)等聚酯,聚碳酸酯(Polycarbonate,PC),聚醚砜(Polyethersulfone,PES),乙烯基树脂,氟树脂,液晶聚合物,陶瓷,玻璃或金属等,其中,优选为金属制的被接合构件。优选为金属制的被接合构件的原因在于:耐热性优异,并且与无机粒子为金属的本发明的接合用组合物的亲和性优异。
另外,被接合构件例如可为板状或条状等各种形状,可为刚性,也可为柔性。基材的厚度也可适宜选择。为了粘接性或密接性的提升或其他目的,也可使用形成有表面层的构件或实施了亲水化处理等表面处理的构件。
在将接合用组合物涂布于被接合构件上的步骤中,能够使用各种方法,如上所述般,例如可自浸渍、网版印刷、喷雾式、棒涂式、旋涂式、喷墨式、分注器式、针式转印法、利用毛刷的涂布方式、流延式、柔版式、凹版式、或注射器式等中适宜选择来使用。
可在不损伤被接合构件的范围内,将如所述般进行涂布后的涂膜加热至例如300℃以下的温度,由此进行煅烧,而获得本实施方式的接合体。在本实施方式中,如从前所述般,因使用本实施方式的接合用组合物,故可获得对于被接合构件而具有优异的密接性的接合层,并可更确实地获得强的接合强度。
在本实施方式中,当接合用组合物含有粘合剂成分时,就接合层的强度提升及被接合构件间的接合强度提升等的观点而言,也对粘合剂成分进行烧结,但有时为了应用于各种印刷法,也可将调整接合用组合物的粘度作为粘合剂成分的主要目的,并控制煅烧条件来将粘合剂成分全部去除。
进行所述煅烧的方法并无特别限定,例如可使用从前公知的烘箱等,以涂布或描绘于被接合构件上的所述接合用组合物的温度变成例如300℃以下的方式进行煅烧,由此进行接合。所述煅烧的温度的下限未必受到限定,优选为可将被接合构件彼此接合、且无损本发明的效果的范围的温度。此处,在所述煅烧后的接合用组合物中,就获得尽可能高的接合强度这一点而言,以有机物的残存量少为宜,但也可在无损本发明的效果的范围内残存有机物的一部分。
再者,在本发明的接合用组合物中包含有机物,但与现有的例如利用环氧树脂等的热硬化不同,并非利用有机物的作用来获得煅烧后的接合强度,而是通过如所述般进行了熔接的无机粒子的熔接来获得充分的接合强度。因此,即便在接合后,放置在比接合温度高的温度的使用环境中,且残存的有机物劣化或分解·消失的情况下,也不存在接合强度下降的担忧,因此耐热性优异。
根据本实施方式的接合用组合物,即便是利用例如150℃~200℃左右的低温加热的煅烧,也可实现具有显现高导电性的接合层的接合,因此可将比较不耐热的被接合构件彼此接合。另外,煅烧时间并无特别限定,只要是对应于煅烧温度可接合的煅烧时间即可。
在本实施方式中,为了进一步提高所述被接合构件与接合层的密接性,也可进行所述被接合构件的表面处理。作为所述表面处理方法,例如可列举:进行电晕处理、等离子体处理、紫外线(Ultraviolet,UV)处理、电子束处理等干式处理的方法,事先在基材上设置底涂层或导电性膏吸收层的方法等。
(4)电子零件接合体
本实施方式的电子零件接合体是在基板上接合有LED(发光二极管)芯片的电子零件接合体,基板与LED(发光二极管)芯片使用本发明的接合用组合物来接合。
通过使用本发明的接合用组合物,即便在大量生产电子零件接合体的情况下,也在基板与LED(发光二极管)芯片的大致整个界面上形成接合用组合物的煅烧层,并且形成于LED(发光二极管)芯片的侧面的接合用组合物的焊点的高度未满10μm。其结果,由焊点的形成所引起的LED封装体的发光效率的下降得到有效抑制。
再者,芯片的尺寸及形状、接合用组合物的煅烧层的厚度并无特别限定,例如可将芯片的尺寸(面积)设为0.2mm×0.2mm~2.0mm×2.0mm,并可将煅烧层的厚度设为1μm~50μm。
以上,对本发明的具有代表性的实施方式进行了说明,但本发明并不仅限定于这些实施方式。例如,在所述实施方式中,对采用金属粒子作为无机粒子的无机金属胶体分散液进行了说明,但例如也可使用(混合)导电性、导热性、介电性、离子传导性等优异的掺锡氧化铟、氧化铝、钛酸钡、磷酸铁锂等的无机粒子。
以下,在实施例中进一步说明本发明的接合用组合物,但本发明并不受这些实施例任何限定。
[实施例]
《实施例1》
将十二基胺(和光纯药工业(股份)制造的试剂一级)0.60g、己基胺(和光纯药工业(股份)制造的试剂一级)7.0g、及丁基胺(和光纯药工业(股份)制造的试剂一级)3.0g混合,并利用磁力搅拌器充分地搅拌。此处,一面进行搅拌一面添加草酸银(东洋化学工业(股份)制造的试剂特级)7.0g来增稠。
继而,将所获得的粘性物质放入至110℃的恒温槽中,进行约10分钟反应。为了对反应后的悬浮液的分散介质进行置换,将甲醇(和光纯药工业(股份)制造的试剂一级)10ml添加至所述悬浮液中并搅拌后,通过离心分离来使银微粒子沉淀并分离,对于经分离的银微粒子再次添加甲醇(和光纯药工业(股份)制造的试剂一级)10ml,并进行搅拌及离心分离,由此使银微粒子沉淀并分离。
向所获得的银微粒子1g中添加作为分散介质的二氢乙酸松油酯0.15g及油酸0.1g并进行搅拌。使用隔膜泵进行几分钟减压来使少量残存的甲醇蒸发,而获得接合用组合物1。再者,使用广角X射线衍射法测定银微粒子的平均粒径,结果为20nm。
[评价试验]
(1)接合组合物的剪切粘度
使用锥板型粘度计(安东帕公司制造的流变计,MCR301)来测定接合用组合物1的粘度。测定条件设为测定模式:剪切模式,剪切速度:1s-1或10s-1,测定夹具:锥板(CP-50-2;直径为50mm、角度为2°、间隙为0.045mm),样品量:5g,测定温度:25℃。将剪切速度为1s-1时的剪切粘度、剪切速度为10s-1时的剪切粘度、及由(在剪切速度1s-1下测定时的剪切粘度)/(在剪切速度10s-1下测定时的剪切粘度)所求出的触变比分别示于表1中。
(2)焊点高度的评价
使用粘晶机(喜尚阳(Hisol)公司制造),将10μg的接合用组合物1载置于对表面实施了镀银的氧化铝板(3mm×3mm)上,并在其上层叠市售的蓝色LED芯片(晶元光电(Epistar)公司制造的ES-CADBV24H,底面积:600μm×600μm,高度:150μm,重量:0.2mg)。
继而,将所获得的层叠体放入至调整成200℃的热风循环式烘箱中,在大气环境下进行利用120分钟的加热的煅烧处理。自热风循环式烘箱中取出层叠体并进行冷却后,利用视频显微镜(基恩斯(Keyence)公司制造)测量焊点高度。将所获得的值示于表1中。
(3)接合强度测定
使用粘结强度试验机(力世科(Rhesca)公司制造),进行所述煅烧处理后的层叠体的剪切强度试验。将剥离时的接合强度除以芯片的底面积,而算出每单位面积的接合强度(MPa)。作为判断基准,将20MPa以上设为○,将未满20MPa设为×,将所获得的结果示于表1中。
(4)发光特性的评价
使用分光测光装置(浜松光子(Hamamatsu Photonics)公司制造),测定所述煅烧处理后的蓝色LED芯片的亮度。将初期的亮度设为100,以相对值表示在温度85℃、湿度85%的环境下连续点灯1000小时后的亮度,将所获得的结果示于表1中。再者,表1中所示的比较例的发光强度(初期)表示将实施例1的发光强度设为100时的相对强度。
《实施例2》
除将分散介质设为二氢乙酸松油酯0.15g及1-癸醇(和光纯药工业(股份)制造的试剂一级)0.1g以外,以与实施例1相同的方式制备接合用组合物2,并以与实施例1相同的方式评价各种特性。将所获得的结果示于表1中。
《实施例3》
除将分散介质设为二氢乙酸松油酯0.15g及特鲁索伏(Terusolve)MTPH(日本萜烯(股份)制造)0.1g以外,以与实施例1相同的方式制备接合用组合物3,并以与实施例1相同的方式评价各种特性。将所获得的结果示于表1中。
《实施例4》
除将分散介质设为萜品醇(和光纯药工业(股份)制造的试剂一级)0.15g及油酸0.1g以外,以与实施例1相同的方式制备接合用组合物4,并以与实施例1相同的方式评价各种特性。将所获得的结果示于表1中。
《实施例5》
除将分散介质设为萜品醇(和光纯药工业(股份)制造的试剂一级)0.15g与1-癸醇0.1g以外,以与实施例1相同的方式制备接合用组合物5,并以与实施例1相同的方式评价各种特性。将所获得的结果示于表1中。
《比较例1》
除将作为分散介质所添加的二氢乙酸松油酯的重量设为0.10g以外,以与实施例1相同的方式制备比较接合用组合物1,并以与实施例1相同的方式评价各种特性。将所获得的结果示于表1中。
《比较例2》
除将作为分散介质所添加的二氢乙酸松油酯的重量设为0.40g以外,以与实施例1相同的方式制备比较接合用组合物2,并以与实施例1相同的方式评价各种特性。将所获得的结果示于表1中。
《比较例3》
除将分散介质设为1-癸醇0.15g以外,以与实施例1相同的方式制备比较接合用组合物3,并以与实施例1相同的方式评价各种特性。将所获得的结果示于表1中。
《比较例4》
除将分散介质设为1-癸醇0.30g以外,以与实施例1相同的方式制备比较接合用组合物4,并以与实施例1相同的方式评价各种特性。将所获得的结果示于表1中。
《比较例5》
除将分散介质设为1-壬醇(和光纯药工业(股份)制造的试剂一级)0.1g以外,以与实施例1相同的方式制备比较接合用组合物5,并以与实施例1相同的方式评价各种特性。将所获得的结果示于表1中。
《比较例6》
除将分散介质设为1-壬醇(和光纯药工业(股份)制造的试剂一级)0.2g以外,以与实施例1相同的方式制备比较接合用组合物6,并以与实施例1相同的方式评价各种特性。将所获得的结果示于表1中。
《比较例7》
除将分散介质设为1-癸醇0.2g与双戊烯T(日本萜烯化学(Nippon TerpeneChemicals)(股份)公司制造)0.1g以外,以与实施例1相同的方式制备比较接合用组合物7,并以与实施例1相同的方式评价各种特性。将所获得的结果示于表1中。
《比较例8》
除将分散介质设为1-壬醇(和光纯药工业(股份)制造的试剂一级)0.2g与双戊烯T(日本萜烯化学(股份)公司制造)0.1g以外,以与实施例1相同的方式制备比较接合用组合物8,并以与实施例1相同的方式评价各种特性。将所获得的结果示于表1中。
[表1]
根据表1中所示的结果,可知在本发明的实施例的接合用组合物中未形成焊点。另外,除初期的发光强度高以外,1000小时后也维持与初期相同程度的发光强度。相对于此,在比较例的接合用组合物中形成有高度为11μm~45μm的焊点,若与实施例的情况进行比较,则初期的发光强度变低。进而,1000小时后的发光强度下降率明显比实施例的情况变高。再者,本次所获得的层叠体均具有20MPa以上的高剪切强度。
Claims (4)
1.一种接合用组合物,其包括无机粒子及有机成分,其特征在于:
所述无机粒子的平均粒径为1nm~200nm,
在剪切速度10s-1下,大致25℃下的粘度为10Pa·s~30Pa·s,且
以在剪切速度1s-1下所测定的大致25℃下的粘度V1除以在剪切速度10s-1下所测定的大致25℃下的粘度V10所得的值来定义的触变比R为3~7。
2.根据权利要求1所述的接合用组合物,其特征在于:用于LED(发光二极管)芯片与基板的接合。
3.根据权利要求1或2所述的接合用组合物,其特征在于:在使所述LED(发光二极管)芯片层叠于涂布有所述接合用组合物的所述基板上,并对所述接合用组合物进行煅烧,由此使所述基板与所述LED(发光二极管)芯片接合的情况下,
在所述基板与所述LED(发光二极管)芯片的大致整个界面上形成所述接合用组合物的煅烧层,且
形成于所述LED(发光二极管)芯片的侧面的所述接合用组合物的焊点的高度未满10μm。
4.一种电子零件接合体,其在基板上接合有LED(发光二极管)芯片,其特征在于:
所述基板与所述LED(发光二极管)芯片使用根据权利要求1至3中任一项所述的接合用组合物来接合。
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