JP2016113629A - ナノ接合剤用ナノ粒子 - Google Patents
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Abstract
Description
銀のナノ粒子の産業資材としての応用技術の開発は、インクジェットプリンター用インクの開発を中心に20年程前から行われてきたが、描線や被膜などへの十分な形状形成能がないため、未だ実用化された例はない。
また、銀のナノ粒子の特性である低温焼結性を応用した例としては、実験室段階では、ナノテクの世界で使用するものや加圧下で使用するものなどが一部報告されているが実用化までには至っていない。
確かにこの技術は、理論上は画期的な技術であり、熔融したはんだはナノ粒子の繋ぎ材としては十分に機能するであろうし、接着性や導電性も優れていると思われる。
ナノ粒子単独で焼結させる場合には、粉体の集合体での焼結であり、気化した被覆材は粉体の隙間から容易に外界へ流出でき、気泡の発生は然程問題視されることはなかったが、ナノ接合剤の場合は液状下での気化であり、焼結の際に発泡する問題は絶対に解決しておかなければならない課題と言える。
現実にも微細な気泡は常に存在しており、単独での焼結の場合でも、本発明の解決手段が適用されることが望ましい。
それ故、全てのナノ粒子が同時に焼結を起こすと激しい反応が起き、場合によっては発火・爆発する事になる。
此処で、本発明に於いては、当該ナノ粒子は、銀ナノ粒子のみに限られるものではなく、例えば、銀以外の金属ナノ粒子や無機材料で構成されたナノ粒子であっても良い。
高級アルコールの炭素鎖の短い方の限界は、ナノ接合剤が溶融したはんだ中で焼結させることを前提としているため、はんだの融点以上の剥離温度を有する必要があり、実用的にはC6が下限界と言える。
炭素鎖長の混合比は等モル混合を原則とするが、熱処理方法や熱処理装置、基板の熱容量などで焼結状況が著しく変わるため、試行錯誤による現場合わせをせざるを得ない。尚、高級アルコールの混合の際に、若干量の脂肪酸を添加する事は、焼結の際の時間差を更に大きくする意味から好ましい方法と言える。
(実施例1)
通常の方法で平均粒子径5nmの銀のナノ粒子を作成した後、C14のアルコールで被覆した。そのナノ粒子に、ビスマス−錫のハンダ粉末(融点140〜145℃)を70.1:29.9の混合比(重量ベース)で混ぜ、140℃近辺で揮散するテルペン油でペースト化して導電性接合剤を作る。ガラス板上に接合剤を滴下し、予め150℃に加熱した赤外線オーブン中で10分間加熱処理した後、200℃に昇温して更に10分間加熱処理した。
加熱途中で激しく発泡し、発煙も観察された。できた焼結体はスポンジ状をしており、手で簡単に破壊した。
通常の方法で平均粒子径5nmの銀のナノ粒子を作成した後、C6のアルコールで被覆した。そのナノ粒子に、ビスマス−錫のハンダ粉末(融点140〜145℃)を70.1:29.9の混合比(重量ベース)で混ぜ、140℃近辺で揮散するテルペン油でペースト化して導電性接合剤を作る。ガラス板上に接合剤を滴下し、予め150℃に加熱した赤外線オーブン中で10分間加熱処理した。
加熱途中で激しく発泡し、発煙も観察された。できた焼結体はスポンジ状をしており、手で簡単に破壊した。
通常の方法で平均粒子径5nmの銀のナノ粒子を作成しC14のアルコールで被覆した銀のナノ粒子と、通常の方法で平均粒子径5nmの銀のナノ粒子を作成しC6のアルコールで被覆した銀のナノ粒子とを等量混ぜ、そのナノ粒子に、ビスマス−錫のハンダ粉末(融点140〜145℃)を70.1:29.9の混合比(重量ベース)で混ぜ、140℃近辺で揮散するテルペン油でペースト化して導電性接合剤を作った。
ガラス板上に接合剤を滴下し、予め150℃に加熱した赤外線オーブン中で10分間加熱処理した。
加熱途中で激しく発泡し、発煙も観察された。できた焼結体はスポンジ状をしており、手で簡単に破壊した。低温側のC6のアルコールで被覆したナノ粒子の剥離に励起され、C14のアルコールで被覆したナノ粒子も同時に剥離したものと解釈する。
通常の方法で平均粒子径5nmの銀のナノ粒子を作成した後、C14のアルコールとC6のアルコールとを等モルで予め混合した被覆材で被覆した。そのナノ粒子に、ビスマス−錫のハンダ粉末(融点140〜145℃)を70.1:29.9の混合比(重量ベース)で混ぜ、140℃近辺で揮散するテルペン油でペースト化して導電性接合剤を作る。ガラス板上に接合剤を滴下し、予め150℃に加熱した赤外線オーブン中で10分間加熱処理した後、200℃に昇温して更に10分間加熱処理した。
できた焼結体は金属光沢を有し、強度もあり、完全な金属体の形状を呈していた。なお、その焼結体を蛍光X線で解析した結果、Bi・Sn/Agの金属間化合物であることが確認された。
Claims (1)
- 相互に異なる炭素鎖を有する少なくとも2種類の高級アルコールを予め混ぜた混合体でナノ粒子が被覆されており、それによって、当該各粒子ごとに当該被覆材が剥離するタイミングに時間差が設けられており、当該ナノ粒子の全体の焼結が緩慢に行われる様に構成されていることを特徴とするナノ接合剤用のナノ粒子。
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