JP2013041683A - 導電性材料 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(A)平均一次粒子径が1〜100nmの金属ナノ粒子と(B)平均一次粒子径が1〜100μmの第2の金属粒子とを含有した金属粉が、配合されていることを特徴とする導電性材料。
【選択図】なし
Description
(A)成分である金属ナノ粒子は、ナノオーダーの平均一次粒子径を有する金属粒子である。ナノオーダーの平均一次粒子径を有することで、比表面積が大きく粒子表面の反応活性が高くなるので、金属本来の融点よりもはるかに低い加熱温度で、電子部品を基板に電気的に接合でき、また基板上に配線パターンを形成できる。金属ナノ粒子の金属種は、良導電性を有するものであれば特に限定されず、例えば、金、銀、銅、白金、パラジウム、ニッケル、ビスマス、鉛、インジウム、スズ、亜鉛、チタン、アルミニウム及びアンチモンなど、はんだに使用される金属単体や上記金属種を含有する金属合金を挙げることができる。上記金属種のうち、優れた導電性と熱伝導性を有する点から銀、銅が好ましい。
(B)成分である第2の金属粒子は、マイクロオーダーの平均一次粒子径を有する金属粒子である。上記金属ナノ粒子に第2の金属粒子を配合すると、第2の金属粒子間に生じる隙間に金属ナノ粒子が入った状態で金属ナノ粒子が低温焼結する。その結果、第2の金属粒子間の隙間が低温焼結した金属ナノ粒子によって埋められてボイド(空泡)の発生が防止される。また、第2の金属粒子間に入り込んだ金属ナノ粒子が低温焼結することにより、第2の金属粒子同士は低温焼結した金属ナノ粒子を介して接合する。これにより、金属粉として金属ナノ粒子のみを用いた導電性材料と比較して、金属接合の強度と導電性及び配線パターンの導電性がより一層向上する。第2の金属粒子の金属種は、良導電性を有するものであれば特に限定されず、例えば、金、銀、銅、白金、パラジウム、ニッケル、ビスマス、鉛、インジウム、スズ、亜鉛、チタン、アルミニウム及びアンチモンなど、はんだに使用される金属単体や上記金属種を含有する金属合金を挙げることができる。上記金属種のうち、優れた導電性と熱伝導性を有する点から銀、銅が好ましく、金属接合の強度と導電性ともにより優れている点から銀が特に好ましい。
以下に、本発明の導電性材料を導電性の接合材料、導電性の配線材料として使用した実施例を説明する。
(A)金属ナノ粒子
・市販の銀ナノ粒子「TIV‐A01」(DOWAエレクトロニクス(株)製)を用いた。このナノ粒子は平均一次粒子径が20nmの粉末であり、5質量%のヘキサン酸で被覆されている。
(B)第2の金属粒子
・銀粒子1:球状、平均一次粒子径3.5μm、被覆なし
・銀粒子2:球状、平均一次粒子径3.5μm、イミダゾール誘導体被覆品
・銅粒子1:球状、平均一次粒子径3.0μm、被覆なし
・銅粒子2:球状、平均一次粒子径3.0μm、イミダゾール誘導体被覆品
・銅粒子3:球状、平均一次粒子径3.0μm、銀コート品
金属ナノ粒子と、銀粒子1、2、銅粒子1〜3のいずれかと、粘度調整用の分散媒とを加え、乳棒を用いて5分間混合することで導電性材料のペーストを調製した。
(一)チップ部品のせん断強度
表面にNi/Auめっきが施された銅基板上に、上記のように調製した導電性材料のペーストを150μmtのメタルマスクを用いてメタルスキージで印刷し、2mm×2mmのNi/Auめっき銅チップを銅基板の印刷膜上に10個載置した。そして、200℃、60分間のオーブン加熱にて、銅基板上に載置したNi/Auめっき銅チップを接合して試験片を作製した。この試験片について、引張り試験機(SHIMADZU(株)製EZ-L)を用いて、5mm/minの条件でNi/Auめっき銅チップのせん断強度を測定した。なお、測定結果は、せん断強度を測定した10個のNi/Auめっき銅チップの平均値である。
スライドガラス上に、上記のように調製した導電性材料のペーストをスクリーン印刷で長さ5cm×幅1cmで塗布し、200℃、60分間のオーブン加熱にて、塗膜を焼成後、膜厚を測定し、岩通計測(株)製マイクロメーターを用いて抵抗値を測定することにより、体積抵抗(比抵抗)値を算出した。
Claims (10)
- (A)平均一次粒子径が1〜100nmの金属ナノ粒子と(B)平均一次粒子径が1〜100μmの第2の金属粒子とを含有した金属粉が、配合されていることを特徴とする導電性材料。
- 前記金属粉が、1〜30質量%の前記(A)金属ナノ粒子を含有することを特徴とする請求項1に記載の導電性材料。
- 前記(A)金属ナノ粒子が、銀ナノ粒子を含有することを特徴とする請求項1に記載の導電性材料。
- 前記(B)第2の金属粒子が、銀、銅、銀合金、銅合金及び銀で被覆された銅からなる群から選択された少なくとも1種であることを特徴とする請求項1に記載の導電性材料。
- 前記(B)第2の金属粒子が、有機保護膜で被覆されていることを特徴とする請求項1に記載の導電性材料。
- 前記有機保護膜が、イミダゾール及び/またはフェニル基を有するイミダゾール誘導体を含むことを特徴とする請求項5に記載の導電性材料。
- さらに、(C)分散媒が配合されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の導電性材料。
- 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の導電性材料を用いて、基板に電子部品を実装したことを特徴とする電子部品接合体。
- 前記電子部品が、LED素子であることを特徴とする請求項8に記載の電子部品接合体。
- 回路形成用基板上に、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の導電性材料を塗工して、電極及び配線パターンを形成する工程と、
前記塗工した回路形成用基板を、180〜230℃で加熱して、前記電極及び配線パターンを焼成処理する工程と、を備えることを特徴とする回路形成方法。
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