JP2016148104A - Paste-like metal particle composition, method for producing metallic member-joined body, and method for producing porous metal particle sintered substance - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ペースト状金属粒子組成物、金属製部材接合体の製造方法、および、多孔質金属粒子焼結物の製造方法に関する。詳しくは、加熱焼結性金属粒子と揮発性分散媒と熱硬化性樹脂組成物からなるペースト状金属粒子組成物、複数の金属製部材間に該ペースト状金属粒子組成物を介在させ加熱して該揮発性分散媒を揮散させ、該加熱焼結性金属粒子(A)同士を焼結させ該熱硬化性樹脂組成物(C)を硬化させる金属製部材接合体の製造方法、および、該ペースト状金属粒子組成物を加熱して該揮発性分散媒を揮散させ、該加熱焼結性金属粒子(A)同士を焼結させ該熱硬化性樹脂組成物(C)を硬化させる、多孔質金属粒子焼結物の製造方法に関する。 The present invention relates to a paste-like metal particle composition, a method for producing a metal member assembly, and a method for producing a sintered porous metal particle. Specifically, a paste-like metal particle composition comprising a heat-sinterable metal particle, a volatile dispersion medium, and a thermosetting resin composition, and the paste-like metal particle composition interposed between a plurality of metal members are heated. A method for producing a metal member assembly in which the volatile dispersion medium is volatilized, the heat-sinterable metal particles (A) are sintered together, and the thermosetting resin composition (C) is cured, and the paste A porous metal particle composition that is heated to volatilize the volatile dispersion medium, sinter the heat-sinterable metal particles (A) to cure the thermosetting resin composition (C) The present invention relates to a method for producing a sintered particle.
銀、銅、ニッケルなどの金属粉末を液状熱硬化性樹脂組成物中に分散させてなる導電性・熱伝導性ペーストは、加熱により硬化して導電性・熱伝導性被膜が形成される。したがって、プリント回路基板上の導電性回路の形成、抵抗器やコンデンサ等の各種電子部品及び各種表示素子の電極の形成、電磁波シールド用導電性被膜の形成、コンデンサ、抵抗、ダイオード、メモリ、演算素子(CPU)等のチップ部品の基板への接着、太陽電池の電極の形成、特に、アモルファスシリコン半導体を用いているために、高温処理のできない太陽電池の電極の形成、積層セラミックコンデンサ、積層セラミックインダクタ、積層セラミックアクチュエータ等のチップ型セラミック電子部品の外部電極の形成等に使用されている。 A conductive / thermal conductive paste obtained by dispersing a metal powder such as silver, copper, or nickel in a liquid thermosetting resin composition is cured by heating to form a conductive / thermal conductive film. Therefore, formation of conductive circuits on printed circuit boards, formation of various electronic components such as resistors and capacitors, and electrodes of various display elements, formation of conductive films for electromagnetic wave shielding, capacitors, resistors, diodes, memories, arithmetic elements (CPU) and other chip components to substrates, formation of solar cell electrodes, especially formation of solar cell electrodes that cannot be processed at high temperatures due to the use of amorphous silicon semiconductors, multilayer ceramic capacitors, multilayer ceramic inductors It is used for forming external electrodes of chip-type ceramic electronic components such as multilayer ceramic actuators.
近年、チップ部品の高性能化により、チップ部品からの発熱量が増え、導電性(電気伝導性)はもとより、熱伝導性の向上が要求される。したがって、金属粒子の含有率を可能な限り増加することにより導電性、熱伝導性を向上しようとする。ところが、そうすると、ペーストの粘度が上昇し、作業性が著しく低下するという問題がある。 In recent years, with higher performance of chip components, the amount of heat generated from the chip components has increased, and improvement in thermal conductivity as well as conductivity (electrical conductivity) is required. Therefore, it tries to improve conductivity and thermal conductivity by increasing the content of metal particles as much as possible. However, when it does so, there exists a problem that the viscosity of a paste rises and workability | operativity falls remarkably.
このような問題を解決するため、特許文献1(特開2014−51590)では、「(A)球状の開放連通多孔体である銀粒子と、(B)樹脂及び/又は(C)分散剤とを含み、好ましくは(D)硬化剤、(E)フラックス剤及び(F)硬化促進剤から選ばれる少なくとも1種の物を含む、銀ペースト組成物及びその製造方法」が提案されている。
ところが、(A)球状の開放連通多孔体である銀粒子は無数の細孔が表面から内部まで連通しているので、(B)樹脂の配合量が微量ないし少量の場合は、細孔内に樹脂が浸透してしまい、銀粒子表面にとどまる量が少ないため、熱硬化性樹脂の配合により、接触している部材への接着性を飛躍的に向上する効果がないという問題がある。
In order to solve such a problem, in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-51590), “(A) a silver particle that is a spherical open communicating porous body, (B) a resin and / or (C) a dispersant, A silver paste composition and a method for producing the same, which preferably includes at least one selected from (D) a curing agent, (E) a fluxing agent, and (F) a curing accelerator.
However, since (A) silver particles, which are spherical open communicating porous bodies, have innumerable pores communicating from the surface to the inside, (B) when the amount of the resin is a very small amount or a small amount, Since the resin penetrates and the amount remaining on the surface of the silver particles is small, there is a problem that there is no effect of dramatically improving the adhesion to the member in contact with the thermosetting resin.
特許文献2(特開2014−194013)では、「(A)プレート型銀微粒子、(B)銀粉、及び(C)熱硬化性樹脂を含み、前記(A)成分の銀微粒子と前記(B)成分の銀粉の合計量を100質量部としたとき、前記(C)成分が1〜20質量部配合される熱硬化性樹脂組成物、および該樹脂組成物をダイアタッチペースト又は放熱部材接着用材料として使用して作製した半導体装置及び電気・電子部品」が提案されている。
ところが、(A)プレート状銀微粒子を必須成分にしているので、収納容器から熱硬化性樹脂組成物を連続的に吐出すると、吐出口手前にプレート状銀微粒子が次第に堆積して詰まりが発生するという問題がある。
In Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2014-194013), “(A) plate-type silver fine particles, (B) silver powder, and (C) a thermosetting resin, and the silver fine particles of the component (A) and the (B) When the total amount of the component silver powder is 100 parts by mass, the thermosetting resin composition containing 1 to 20 parts by mass of the component (C), and the resin composition as a die attach paste or a heat radiation member bonding material Semiconductor devices and electric / electronic components manufactured by using as a device have been proposed.
However, since (A) the plate-like silver fine particles are an essential component, when the thermosetting resin composition is continuously discharged from the storage container, the plate-like silver fine particles gradually accumulate in front of the discharge port and clogging occurs. There is a problem.
特許文献3(特開2010−65277)では、「(A)平均粒径が0.1μm〜50μmの加熱焼結性金属粒子と(B)揮発性分散媒とからなるペースト状金属粒子組成物を、複数の金属製部材間に介在させ、70℃以上400℃以下での加熱により、該揮発性分散媒を揮散させ該金属粒子同士の焼結物により金属製部材同士を接合させ、次いで硬化性液状樹脂組成物を該多孔質焼結物中に含浸して硬化させるという金属製部材接合体の製造方法」が提案されている。
しかしながら、この方法は、加熱焼結性金属粒子を含むペースト状金属粒子組成物を加熱して該焼結性金属粒子同士を焼結した後、液状の硬化性樹脂組成物を毛細管現象により含浸させるので、作業効率が低いという問題がある。
In Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2010-65277), “a paste-like metal particle composition comprising (A) a heat-sinterable metal particle having an average particle diameter of 0.1 μm to 50 μm and (B) a volatile dispersion medium is disclosed. , Interposing between a plurality of metal members, heating at 70 ° C. or more and 400 ° C. or less, volatilizing the volatile dispersion medium, joining the metal members with a sintered product of the metal particles, and then curable "A method for producing a metal member assembly" in which a porous resin is impregnated with a liquid resin composition and cured.
However, in this method, after the paste-like metal particle composition containing the heat-sinterable metal particles is heated to sinter the metal particles, the liquid curable resin composition is impregnated by capillary action. Therefore, there is a problem that work efficiency is low.
特許文献4(特開2013−214733)では、低温焼結性銀微粒子、特には、低温焼結性銀微粒子が、平均粒子径1〜500nmの銀微粒子;及び熱硬化型バインダを含み、銀微粒子100質量部に対して、熱硬化型バインダが2〜7質量部である、熱伝導性ペーストが提案されている。
しかしながら、この熱伝導性ペーストは低温焼結性銀粒子がいわゆるナノサイズの超微粒子であるため表面活性が高く、該銀粒子同士の凝集を防ぐため多量の表面被覆剤を必要とする。このため該銀粒子の焼結体は必然的に空孔率が高くなり、熱硬化型バインダの比率が少ないと熱衝撃に対する耐久性が低下する。これを防ぐためには多量の熱硬化型バインダを用いることになるが、そうすると該焼結体中に多量の熱硬化型バインダを含むことになる。しかし、エポキシ樹脂等の熱硬化型バインダは有機物であるため耐熱性が低く、該焼結体が高温度下に置かれた場合、その熱分解ガスが多量に発生して周辺の部材を汚染するという問題がある。
In Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 2013-214733), low-temperature sinterable silver fine particles, in particular, low-temperature sinterable silver fine particles include silver fine particles having an average particle diameter of 1 to 500 nm; and a thermosetting binder, and silver fine particles A heat conductive paste having a thermosetting binder of 2 to 7 parts by mass with respect to 100 parts by mass has been proposed.
However, this thermally conductive paste has high surface activity because the low-temperature sinterable silver particles are so-called nano-sized ultrafine particles, and a large amount of surface coating agent is required to prevent aggregation between the silver particles. For this reason, the sintered body of the silver particles necessarily has a high porosity, and if the ratio of the thermosetting binder is small, the durability against thermal shock is lowered. In order to prevent this, a large amount of thermosetting binder is used, and in that case, a large amount of thermosetting binder is included in the sintered body. However, since thermosetting binders such as epoxy resins are organic, they have low heat resistance, and when the sintered body is placed at a high temperature, a large amount of pyrolysis gas is generated and contaminates surrounding members. There is a problem.
本発明者らは上記の問題点を解決するため鋭意研究した結果、マイクロメートルサイズの平均粒子径を有する加熱焼結性金属粒子と揮発性分散媒からなるペースト状金属粒子組成物に、少量ないし微量の熱硬化性樹脂組成物を含有せしめたペースト状金属粒子組成物は、加熱すると該加熱焼結性金属粒子同士が焼結し該熱硬化性樹脂組成物が硬化して導電性と熱伝導性の優れた多孔質金属粒子焼結物となること、複数の金属製部材間に該ペースト状金属粒子組成物を介在させて加熱すると、高い導電性、熱伝導性を保持しつつ複数の金属製部材を強固に接合し、しかも、かくして得られた接合体は熱衝撃に対する耐久性が優れていることを見出して、本発明に到達した。 As a result of intensive research to solve the above problems, the present inventors have found that a paste-like metal particle composition comprising a heat-sinterable metal particle having an average particle size of micrometer size and a volatile dispersion medium has a small amount or When a paste-like metal particle composition containing a small amount of a thermosetting resin composition is heated, the heat-sinterable metal particles are sintered with each other and the thermosetting resin composition is cured to be conductive and thermally conductive. A porous metal particle sintered product with excellent properties, and when heated by interposing the paste-like metal particle composition between a plurality of metal members, a plurality of metals while maintaining high conductivity and thermal conductivity It was found that the manufactured member was strongly bonded, and the bonded body thus obtained was excellent in durability against thermal shock, and the present invention was achieved.
本発明の目的は、加熱すると加熱焼結性金属粒子同士が焼結し熱硬化性樹脂組成物が硬化して導電性と熱伝導性と熱衝撃に対する耐久性が優れた多孔質金属粒子焼結物となるペースト状金属粒子組成物、複数の金属製部材が強固に接合し、熱衝撃に対する耐久性が優れている金属製部材接合体の製造方法、および、導電性と熱伝導性と熱衝撃に対する耐久性が優れた多孔質金属粒子焼結物の製造方法を提供することにある。 The object of the present invention is to sinter porous metal particles that are excellent in electrical conductivity, thermal conductivity, and durability against thermal shock by sintering heat-sinterable metal particles when heated and curing the thermosetting resin composition. Paste metal particle composition to be a product, a method for manufacturing a metal member assembly in which a plurality of metal members are firmly bonded and have excellent durability against thermal shock, and conductivity, thermal conductivity, and thermal shock Another object of the present invention is to provide a method for producing a sintered product of porous metal particles having excellent durability against the above.
この目的は、
「[1] (A)平均粒径が0.7μm以上6μm以下である球状,涙滴状または粒状の加熱焼結性金属粒子であって,該加熱焼結性金属粒子の表面を被覆する極性基を有する有機物の被覆量が0.1〜2.0質量%である加熱焼結性金属粒子と(B)揮発性分散媒と(C)熱硬化性樹脂組成物からなり、該加熱焼結性金属粒子(A)と該熱硬化性樹脂組成物(C)の質量比率が98.5:1.5〜99.9:0.1であるペースト状物であり、70℃以上300℃以下での加熱により、該揮発性分散媒が揮散し、該加熱焼結性金属粒子(A)同士が焼結し該熱硬化性樹脂組成物(C)が硬化して、多孔質金属粒子焼結物となることを特徴とする、ペースト状金属粒子組成物。
[1-1] 極性基を有する有機物が(a)脂肪酸またはそのアルカリ金属塩若しくはエステル、(b)酸性官能基および/または塩基性官能基を有する高分子分散剤、または、(c)含窒素有機化合物であることを特徴とする、[1]に記載のペースト状金属粒子組成物。
[2] 加熱焼結性金属粒子(A)の材質が、金、銀、銅、白金、パラジウム、またはそれらの合金であることを特徴とする、[1]または[1-1]に記載のペースト状金属粒子組成物。
[3] 熱硬化性樹脂組成物が、包接型硬化剤を含む熱硬化性エポキシ樹脂組成物であることを特徴とする、[1]、[1-1]または[2]に記載のペースト状金属粒子組成物。
[4] 多孔質金属粒子焼結物の空隙率が5〜38%であることを特徴とする、[1]〜[3]のいずれかに記載のペースト状金属粒子組成物。
[5] 多孔質金属粒子焼結物の体積抵抗率が1×10−5Ω・cm以下であり、かつ、熱伝導率が100W/m・K以上であることを特徴とする、[1]〜[4]のいずれかに記載のペースト状金属粒子組成物。
This purpose is
“[1] (A) Spherical, teardrop-shaped or granular heat-sinterable metal particles having an average particle diameter of 0.7 μm or more and 6 μm or less, and the polarity covering the surface of the heat-sinterable metal particles A heat-sinterable metal particle having a coating amount of the organic substance having a group of 0.1 to 2.0% by mass, (B) a volatile dispersion medium, and (C) a thermosetting resin composition, Is a paste-like material in which the mass ratio of the conductive metal particles (A) and the thermosetting resin composition (C) is 98.5: 1.5 to 99.9: 0.1, and is 70 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. By heating at, the volatile dispersion medium is volatilized, the heat-sinterable metal particles (A) are sintered together, the thermosetting resin composition (C) is cured, and the porous metal particles are sintered. A paste-like metal particle composition, characterized in that it becomes a product.
[1-1] The organic substance having a polar group is (a) a fatty acid or an alkali metal salt or ester thereof, (b) a polymer dispersant having an acidic functional group and / or a basic functional group, or (c) a nitrogen-containing compound The paste-like metal particle composition according to [1], which is an organic compound.
[2] The material according to [1] or [1-1], wherein the material of the heat-sinterable metal particles (A) is gold, silver, copper, platinum, palladium, or an alloy thereof. Paste metal particle composition.
[3] The paste according to [1], [1-1] or [2], wherein the thermosetting resin composition is a thermosetting epoxy resin composition containing an inclusion type curing agent. Metal particle composition.
[4] The paste-like metal particle composition according to any one of [1] to [3], wherein the porous metal particle sintered product has a porosity of 5 to 38%.
[5] The volume resistivity of the sintered porous metal particles is 1 × 10 −5 Ω · cm or less, and the thermal conductivity is 100 W / m · K or more, [1] The paste-like metal particle composition according to any one of to [4].
[6] (A)平均粒径が0.7μm以上6μm以下である球状,涙滴状または粒状の加熱焼結性金属粒子であって,該加熱焼結性金属粒子の表面を被覆する極性基を有する有機物の被覆量が0.1〜2.0質量%である加熱焼結性金属粒子と(B)揮発性分散媒と(C)熱硬化性樹脂組成物からなり、該加熱焼結性金属粒子(A)と該熱硬化性樹脂組成物(C)の質量比率が98.5:1.5〜99.9:0.1であるペースト状金属粒子組成物を、複数の金属製部材間に介在させ、70℃以上300℃以下で加熱して該揮発性分散媒を揮散させ、該加熱焼結性金属粒子(A)同士を焼結させ該熱硬化性樹脂組成物(C)を硬化させて多孔質金属粒子焼結物とすることにより、複数の金属製部材同士を接合させることを特徴とする、金属製部材接合体の製造方法。
[6-1] 極性基を有する有機物が(a)脂肪酸またはそのアルカリ金属塩若しくはエステル、(b)酸性官能基および/または塩基性官能基を有する高分子分散剤、または、(c)含窒素有機化合物であることを特徴とする、[6]に記載の金属製部材接合体の製造方法。
[7] 加熱焼結性金属粒子(A)の材質が、金、銀、銅、白金、パラジウム、またはそれらの合金であることを特徴とする、[6]または[6-1]に記載の金属製部材接合体の製造方法。
[8] 熱硬化性樹脂組成物が、包接型硬化剤を含む熱硬化性エポキシ樹脂組成物であることを特徴とする、[6]、[6-1]、または[7]に記載の金属製部材接合体の製造方法。
[9] 金属製部材の金属が銅、銀、金、白金、パラジウム、または、これら各金属の合金であることを特徴とする、[6]〜[8]のいずれかに記載の金属製部材接合体の製造方法。
[10] 多孔質金属粒子焼結物の空隙率が5〜38%であることを特徴とする、[6]〜[9]のいずれかに記載の金属製部材接合体の製造方法。
[11] 多孔質金属粒子焼結物の体積抵抗率が1×10−5Ω・cm以下であり、かつ、熱伝導率が100W/m・K以上であることを特徴とする、[6]〜[10]のいずれかに記載の金属製部材接合体の製造方法。
[12] 金属製部材が金属製個所を有する、リードフレーム、回路基板または電子部品であることを特徴とする、[6]〜[11]のいずれかに記載の金属製部材接合体の製造方法。
[6] (A) Spherical, teardrop-shaped, or granular heat-sinterable metal particles having an average particle diameter of 0.7 μm or more and 6 μm or less, the polar group covering the surface of the heat-sinterable metal particles The heat-sinterable metal particles having an organic coating amount of 0.1 to 2.0% by mass, (B) a volatile dispersion medium, and (C) a thermosetting resin composition, A paste-like metal particle composition in which the mass ratio of the metal particles (A) to the thermosetting resin composition (C) is 98.5: 1.5 to 99.9: 0.1 is converted into a plurality of metal members. The thermosetting resin composition (C) is heated between 70 ° C. and 300 ° C. to volatilize the volatile dispersion medium and sinter the heat-sinterable metal particles (A) together. A metal member joined body characterized by joining a plurality of metal members by curing to form a sintered porous metal particle. Manufacturing method.
[6-1] The organic substance having a polar group is (a) a fatty acid or an alkali metal salt or ester thereof, (b) a polymer dispersant having an acidic functional group and / or a basic functional group, or (c) a nitrogen-containing compound The method for producing a metal member assembly according to [6], which is an organic compound.
[7] The material according to [6] or [6-1], wherein the material of the heat-sinterable metal particles (A) is gold, silver, copper, platinum, palladium, or an alloy thereof. Manufacturing method of metal member assembly.
[8] The thermosetting resin composition according to [6], [6-1], or [7], wherein the thermosetting epoxy resin composition includes an inclusion type curing agent. Manufacturing method of metal member assembly.
[9] The metal member according to any one of [6] to [8], wherein the metal of the metal member is copper, silver, gold, platinum, palladium, or an alloy of these metals Manufacturing method of joined body.
[10] The method for producing a metal member assembly according to any one of [6] to [9], wherein the porous metal particle sintered product has a porosity of 5 to 38%.
[11] The volume resistivity of the sintered porous metal particles is 1 × 10 −5 Ω · cm or less, and the thermal conductivity is 100 W / m · K or more, [6] To [10] A method for producing a metal member assembly according to any one of [10]
[12] The method for producing a metal member assembly according to any one of [6] to [11], wherein the metal member is a lead frame, a circuit board, or an electronic component having a metal part. .
[13](A)平均粒径が0.7μm以上6μm以下である球状,涙滴状または粒状の加熱焼結性金属粒子であって,該加熱焼結性金属粒子の表面を被覆する極性基を有する有機物の被覆量が0.1〜2.0質量%である加熱焼結性金属粒子と(B)揮発性分散媒と(C)熱硬化性樹脂組成物からなり、該加熱焼結性金属粒子(A)と該熱硬化性樹脂組成物(C)の質量比率が98.5:1.5〜99.9:0.1であるペースト状物を、70℃以上300℃以下で加熱して該揮発性分散媒を揮散させ、該加熱焼結性金属粒子(A)同士を焼結させ該熱硬化性樹脂組成物(C)を硬化させて多孔質金属粒子焼結物とすることを特徴とする、多孔質金属粒子焼結物の製造方法。
[13-1] 極性基を有する有機物が(a)脂肪酸またはそのアルカリ金属塩若しくはエステル、(b)酸性官能基および/または塩基性官能基を有する高分子分散剤、または、(c)含窒素有機化合物であることを特徴とする、[13]に記載の多孔質金属粒子焼結物の製造方法。
[14] 加熱焼結性金属粒子(A)の材質が、金、銀、銅、白金、パラジウム、またはそれらの合金であることを特徴とする、[13]または[13-1]に記載の多孔質金属粒子焼結物の製造方法。
[15] 熱硬化性樹脂組成物が、包接型硬化剤を含む熱硬化性エポキシ樹脂組成物であることを特徴とする、[13]、[13-1]または[14]に記載の多孔質金属粒子焼結物の製造方法。
[16] 金属製部材の金属が銅、銀、金、白金、パラジウム、または、これら各金属の合金であることを特徴とする、[13]〜[15]のいずれかに記載の多孔質金属粒子焼結物の製造方法。
[17] 多孔質金属粒子焼結物の空隙率が5〜38%であることを特徴とする、[13]〜[16]のいずれかに記載の多孔質金属粒子焼結物の製造方法。
[18] 多孔質金属粒子焼結物の体積抵抗率が1×10−5Ω・cm以下であり、かつ、熱伝導率が100W/m・K以上であることを特徴とする、[13]〜[17]のいずれかに記載の多孔質金属粒子焼結物の製造方法。」により達成される。
[13] (A) Spherical, teardrop-shaped or granular heat-sinterable metal particles having an average particle diameter of 0.7 μm or more and 6 μm or less, the polar group covering the surface of the heat-sinterable metal particles The heat-sinterable metal particles having an organic coating amount of 0.1 to 2.0% by mass, (B) a volatile dispersion medium, and (C) a thermosetting resin composition, A paste-like material having a mass ratio of the metal particles (A) to the thermosetting resin composition (C) of 98.5: 1.5 to 99.9: 0.1 is heated at 70 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. Then, the volatile dispersion medium is volatilized, the heat-sinterable metal particles (A) are sintered together, and the thermosetting resin composition (C) is cured to form a porous metal particle sintered product. A method for producing a sintered product of porous metal particles, characterized in that
[13-1] The organic substance having a polar group is (a) a fatty acid or an alkali metal salt or ester thereof, (b) a polymer dispersant having an acidic functional group and / or a basic functional group, or (c) a nitrogen-containing compound The method for producing a sintered product of porous metal particles according to [13], which is an organic compound.
[14] The material according to [13] or [13-1], wherein the material of the heat-sinterable metal particles (A) is gold, silver, copper, platinum, palladium, or an alloy thereof. A method for producing a sintered porous metal particle.
[15] The porous material according to [13], [13-1] or [14], wherein the thermosetting resin composition is a thermosetting epoxy resin composition containing an inclusion type curing agent. Of producing sintered metal particles.
[16] The porous metal according to any one of [13] to [15], wherein the metal of the metal member is copper, silver, gold, platinum, palladium, or an alloy of these metals A method for producing a sintered particle.
[17] The method for producing a sintered product of porous metal particles according to any one of [13] to [16], wherein the porosity of the sintered product of porous metal particles is 5 to 38%.
[18] The volume resistivity of the sintered porous metal particles is 1 × 10 −5 Ω · cm or less, and the thermal conductivity is 100 W / m · K or more. [13] To [17] A method for producing a sintered porous metal particle according to any one of [17]. Is achieved.
本発明のペースト状金属粒子組成物は、微小吐出性と加熱焼結性が優れており、加熱により加熱焼結性金属粒子(A)同士が焼結し熱硬化性樹脂組成物(C)が硬化して、導電性と熱伝導性の優れた多孔質金属粒子焼結物となり、該多孔質金属粒子焼結物は、熱衝撃に対する耐久性が優れている。 The paste-like metal particle composition of the present invention has excellent micro-discharge properties and heat-sinterability, and heat-sinterable metal particles (A) are sintered together by heating to produce a thermosetting resin composition (C). Curing results in a porous metal particle sintered product having excellent electrical conductivity and thermal conductivity, and the porous metal particle sintered product is excellent in durability against thermal shock.
本発明の金属製部材接合体の製造方法によると、金属製部材同士が極めて強固に接合しており、しかも熱衝撃に対する耐久性の優れた金属製部材接合体を確実に製造することができる。この金属製部材接合体は、金属系基板や金属製個所を有する電子部品、電子装置、電気部品、電気装置等における金属製部材として有用である。 According to the method for producing a metal member assembly of the present invention, metal members are extremely firmly joined to each other, and a metal member assembly having excellent durability against thermal shock can be reliably produced. This metal member joined body is useful as a metal member in an electronic component, electronic device, electric component, electric device or the like having a metal substrate or a metal part.
本発明の多孔質金属粒子焼結物の製造方法によると、導電性と熱伝導性と熱衝撃に対する耐久性が優れた多孔質金属粒子焼結物を確実に製造することができる。 According to the method for producing a sintered porous metal particle of the present invention, a sintered porous metal particle having excellent conductivity, thermal conductivity, and durability against thermal shock can be reliably produced.
本発明のペースト状金属粒子組成物は、(A)平均粒径が0.7μm以上6μm以下である球状,涙滴状または粒状の加熱焼結性金属粒子であって,該加熱焼結性金属粒子の表面を被覆する極性基を有する有機物の被覆量が0.1〜2.0質量%である加熱焼結性金属粒子と(B)揮発性分散媒と(C)熱硬化性樹脂組成物からなり、該加熱焼結性金属粒子(A)と該熱硬化性樹脂組成物(C)の質量比率が98.5:1.5〜99.9:0.1であるペースト状物であり、70℃以上300℃以下での加熱により、該揮発性分散媒が揮散し、該加熱焼結性金属粒子(A)同士が焼結し該熱硬化性樹脂組成物(C)が硬化して、多孔質金属粒子焼結物となることを特徴とする。 The paste-like metal particle composition of the present invention comprises (A) spherical, teardrop-shaped or granular heat-sinterable metal particles having an average particle size of 0.7 μm or more and 6 μm or less, the heat-sinterable metal Heat-sinterable metal particles in which the coating amount of the organic substance having a polar group covering the surface of the particles is 0.1 to 2.0% by mass, (B) a volatile dispersion medium, and (C) a thermosetting resin composition A paste-like material having a mass ratio of 98.5: 1.5 to 99.9: 0.1 of the heat-sinterable metal particles (A) and the thermosetting resin composition (C). The heating at 70 ° C. to 300 ° C. volatilizes the volatile dispersion medium, sinters the heat-sinterable metal particles (A), and cures the thermosetting resin composition (C). It becomes a porous metal particle sintered product.
該加熱焼結性金属粒子(A)は、金属塩(ただし金属は、銀、銅、金、白金、パラジウムから選択される)の湿式還元法により製造されたもの、すなわち、湿式還元法による加熱焼結性金属粒子であることが好ましい。例えば、該金属粒子が銀粒子の場合、湿式還元法では、通常、硝酸銀水溶液とアンモニア水とを混合して反応させ銀アンミン錯体水溶液を得て、これとヒドロキノンと無水亜硫酸カリウムもしくはアンモニウムとゼラチンの水溶液を接触反応させて銀粉を還元析出させ、濾過し、残渣を水で洗浄し、加熱下乾燥させて調製する方法が例示される。あるいは、硝酸銀水溶液とアンモニア水とを混合して反応させ銀アンミン錯体水溶液を得て、これと有機還元剤(ヒドロキノン、アスコルビン酸、グルコース等)、特にはヒドロキノンの水溶液を接触反応させて銀粉を還元析出させ、濾過し、洗浄し、乾燥させて調製している。濾過残渣はアンモニアとヒドロキノンと無水亜硫酸カリウムもしくはアンモニウムとゼラチンを含有しており、銀粒子表面にアンモニアとヒドロキノンと無水亜硫酸カリウムもしくはアンモニウムとゼラチンが付着しているため、通常、清浄な水で繰り返し洗浄している。あるいは、濾過残渣はアンモニアと有機還元剤、特にはヒドロキノンを含有しており、銀粒子表面にアンモニアと有機還元剤、特にはヒドロキノンが付着しているため、通常、清浄な水とメタノールで繰り返し洗浄して得ることができる。このようにして製造された銀粒子(A)は通常、球状、涙滴状または粒状である。また、該金属粒子が銅の場合は、硝酸銅塩、硫酸銅塩等を使用して、また、それ以外の金属粒子も同様の方法により製造することができる。
このように金属塩の湿式還元法による該加熱焼結性金属粒子は表面から内部まで貫通または連通した多数の細孔を有する多孔質状ではない。
The heat-sinterable metal particles (A) are produced by a wet reduction method of a metal salt (where the metal is selected from silver, copper, gold, platinum, palladium), that is, heated by a wet reduction method. Sinterable metal particles are preferred. For example, when the metal particles are silver particles, in the wet reduction method, an aqueous silver ammine complex solution is usually obtained by mixing and reacting an aqueous silver nitrate solution and aqueous ammonia, and this is combined with hydroquinone, anhydrous potassium sulfite or ammonium, and gelatin. Examples include a method in which an aqueous solution is contact-reacted to reduce and precipitate silver powder, which is filtered, and the residue is washed with water and dried by heating. Alternatively, silver nitrate aqueous solution and aqueous ammonia are mixed and reacted to obtain a silver ammine complex aqueous solution, which is contacted with an organic reducing agent (hydroquinone, ascorbic acid, glucose, etc.), particularly hydroquinone aqueous solution, to reduce silver powder. Prepared by precipitation, filtration, washing and drying. The filtration residue contains ammonia, hydroquinone, anhydrous potassium sulfite or ammonium, and gelatin. Since ammonia, hydroquinone, anhydrous potassium sulfite, ammonium, and gelatin adhere to the silver particle surface, it is usually washed repeatedly with clean water. doing. Alternatively, the filtration residue contains ammonia and an organic reducing agent, particularly hydroquinone, and ammonia and an organic reducing agent, particularly hydroquinone, are attached to the surface of the silver particles, so it is usually repeatedly washed with clean water and methanol. Can be obtained. The silver particles (A) thus produced are usually spherical, teardrop-shaped or granular. When the metal particles are copper, copper nitrate, copper sulfate or the like can be used, and other metal particles can be produced by the same method.
As described above, the heat-sinterable metal particles obtained by the metal salt wet reduction method are not porous having a large number of pores penetrating or communicating from the surface to the inside.
該加熱焼結性金属粒子(A)の平均粒径は0.7μm以上6μm以下である。この平均粒径は、レーザー回折散乱式粒度分布測定法により得られる体積基準の粒度分布における累積50%粒径、すなわち、メジアン径である。平均粒径が6μmを越えると、該金属粒子の焼結性が低下するため小さい方が好ましく、特には3μm以下であることが好ましい。しかし、平均粒径が0.7μm未満であると表面活性が強いため、該金属粒子同士の凝集を防止するための被覆剤の量が多く必要となり、該金属粒子を加熱して焼結した場合、焼結物中の空孔率が必然的に大きくなり、該金属粒子同士の多孔質焼結物の熱衝撃に対する耐久性が低下し、冷熱衝撃試験において該多孔質金属粒子焼結物中にクラックが発生しやすくなるという問題がある。また、ペースト状金属粒子組成物の保存安定性が低下し、加熱焼結時の接合強度が不均一になりやすいため、特には0.8μm以上であることが好ましい。すなわち、該金属粒子(A)のより好ましい平均粒径は0.8〜3μmである。なお、本発明の目的・効果に反しない範囲において、平均粒径が0.7μm未満および6μmを超える加熱焼結性金属粒子を少量ないし微量併用しても良い。 The average particle diameter of the heat-sinterable metal particles (A) is 0.7 μm or more and 6 μm or less. This average particle diameter is a cumulative 50% particle diameter in a volume-based particle size distribution obtained by a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring method, that is, a median diameter. When the average particle diameter exceeds 6 μm, the sinterability of the metal particles is lowered, so that the smaller one is preferable, and particularly, 3 μm or less is preferable. However, if the average particle size is less than 0.7 μm, the surface activity is strong, so a large amount of coating agent is required to prevent aggregation between the metal particles, and when the metal particles are heated and sintered , The porosity in the sintered product inevitably increases, the durability of the porous sintered product between the metal particles decreases with respect to the thermal shock, and in the porous metal particle sintered product in the thermal shock test There is a problem that cracks are likely to occur. Moreover, since the storage stability of a paste-like metal particle composition falls and the joining strength at the time of heat sintering tends to become non-uniform | heterogenous, it is especially preferable that it is 0.8 micrometer or more. That is, the more preferable average particle diameter of the metal particles (A) is 0.8 to 3 μm. In addition, within a range that does not contradict the purpose and effect of the present invention, a small amount or a small amount of heat-sinterable metal particles having an average particle size of less than 0.7 μm and more than 6 μm may be used.
該加熱焼結性金属粒子(A)の材質は、加熱により焼結すれば良く、銀、銅、金、白金、パラジウム、および、これら各金属の合金または混合物、さらにはこれら各金属により表面がメッキされた金属(例えば、ニッケル、鉄、アルミニウム、スズ)粒子または樹脂(例えば、エポキシ樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂)粒子であってもよい。該金属粒子(A)が銀粒子の場合は、表面または内部の一部が酸化銀または過酸化銀であってもよく、銅粒子の場合は、表面または内部の一部が酸化銅であってもよい。 The material of the heat-sinterable metal particles (A) may be sintered by heating, and the surface is made of silver, copper, gold, platinum, palladium, an alloy or a mixture of each of these metals, and further each of these metals. It may be plated metal (eg, nickel, iron, aluminum, tin) particles or resin (eg, epoxy resin, polyethersulfone resin) particles. When the metal particles (A) are silver particles, a part of the surface or inside may be silver oxide or silver peroxide, and in the case of copper particles, a part of the surface or inside is copper oxide. Also good.
該加熱焼結性金属粒子(A)の形状は、本発明のペースト状金属粒子組成物中において、均一に分散しやすく微小吐出性、焼結性に優れる、球状、涙滴状または粒状であることが好ましい。これらの形状は、例えばJIS Z 2500に記載の分類を用いることができる。
なお、本発明の目的・効果に反しない範囲において、フレーク(薄片)状・針状・角状・樹枝状・不規則形状・板状・極薄板状・六角板状・柱状・棒状・多孔状・繊維状・塊状・海綿状・けい角状・丸み状等の金属粒子(ただし金属は、銀、銅、金、白金およびパラジウムからなる群から選択される)を少量ないし微量併用しても良い。
また、該加熱焼結性金属粒子(A)は、表面から内部まで貫通または連通した多数の細孔を有しない。細孔が多数あり、しかも内部まで細孔が貫通または連通していると、本願のペースト状金属粒子組成物において、少量または微量の配合にとどまる熱硬化性樹脂組成物(C)が、該加熱焼結性金属粒子(A)の内部へ浸透してしまい、該熱硬化性樹脂組成物(C)の配合の効果が発揮できないためである。
The shape of the heat-sinterable metal particles (A) is spherical, teardrop-shaped or granular, which is easily dispersed uniformly in the paste-like metal particle composition of the present invention and has excellent micro-discharge properties and sinterability. It is preferable. For these shapes, for example, the classification described in JIS Z 2500 can be used.
As long as the object and effect of the present invention are not adversely affected, flakes (flakes), needles, squares, dendrites, irregular shapes, plates, ultrathin plates, hexagons, columns, rods, and porous shapes・ Metallic particles such as fiber, lump, sponge, square, round, etc. (however, the metal is selected from the group consisting of silver, copper, gold, platinum, and palladium) may be used in small or trace amounts. .
The heat-sinterable metal particles (A) do not have a large number of pores penetrating or communicating from the surface to the inside. When there are a large number of pores and the pores penetrate or communicate with the interior, the thermosetting resin composition (C) which remains in a small amount or a small amount of the compound in the paste-like metal particle composition of the present application is heated. This is because it penetrates into the sinterable metal particles (A) and the effect of blending the thermosetting resin composition (C) cannot be exhibited.
該加熱焼結性金属粒子(A)は、該加熱焼結性金属粒子(A)同士の凝集を防ぎ、揮発性分散媒(B)への分散性を向上し、優れた焼結性を得るために、表面が極性基を有する有機物、好ましくは、(a)脂肪酸またはそのアルカリ金属塩若しくはエステル、(b)酸性官能基および/または塩基性官能基を有する高分子分散剤、または、(c)含窒素有機化合物で被覆されている。極性基を有する有機物は、特には、(a)脂肪酸またはそのアルカリ金属塩若しくはエステル、または、(b)酸性官能基および/または塩基性官能基を有する高分子分散剤であることが好ましい。なお、還元法で金属粒子を製造する工程において使用する還元剤等の有機物が、金属粒子(A)中に微量残存する場合があるが、本発明においては該有機物に含まれる。本発明における極性基を有する有機物は、銀粒子などの金属粒子に会合、結合または吸着していることがあり得るが、被覆に含まれるものとする。極性基を有する有機物は加熱焼結性金属粒子(A)を被覆できれば、常温で固体、半固体、液体のいずれでもよい。 The heat-sinterable metal particles (A) prevent aggregation of the heat-sinterable metal particles (A), improve dispersibility in the volatile dispersion medium (B), and obtain excellent sinterability. Therefore, an organic substance having a polar group on its surface, preferably (a) a fatty acid or an alkali metal salt or ester thereof, (b) a polymer dispersant having an acidic functional group and / or a basic functional group, or (c ) Coated with nitrogen-containing organic compound. The organic substance having a polar group is particularly preferably (a) a fatty acid or an alkali metal salt or ester thereof, or (b) a polymer dispersant having an acidic functional group and / or a basic functional group. In addition, although organic substances, such as a reducing agent used in the process of manufacturing metal particles by a reduction method, may remain in the metal particles (A), they are included in the organic substances in the present invention. The organic substance having a polar group in the present invention may be associated, bonded or adsorbed to metal particles such as silver particles, but is included in the coating. The organic substance having a polar group may be solid, semi-solid, or liquid at room temperature as long as the heat-sinterable metal particles (A) can be coated.
上記極性基として、カルボキシル基、カルボン酸無水物基、カルボン酸塩基、カルボン酸エステル基、水酸基、アルコキシ基、アルキルエーテル基、スルホ基(スルホン酸基と称されることがある)、チオール基、リン酸基、酸性リン酸エステル基、ホスホン酸基が例示されるが、カルボキシル基、カルボン酸塩基、カルボン酸エステル基、水酸基であることが好ましい。
また、アミノ基、イミノ基(=NH)、アンモニウム塩基、塩基性窒素原子を有する複素環基が例示されるが、アミノ基であることが好ましい。
炭素原子含有極性基の炭素原子数は好ましくは1〜54であり、より好ましくは1〜18である。
Examples of the polar group include a carboxyl group, a carboxylic anhydride group, a carboxylic acid group, a carboxylic ester group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an alkyl ether group, a sulfo group (sometimes referred to as a sulfonic acid group), a thiol group, Examples of the phosphoric acid group, acidic phosphoric acid ester group, and phosphonic acid group include a carboxyl group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, and a hydroxyl group.
Further, examples include an amino group, an imino group (= NH), an ammonium base, and a heterocyclic group having a basic nitrogen atom, and an amino group is preferable.
The number of carbon atoms of the carbon atom-containing polar group is preferably 1 to 54, more preferably 1 to 18.
(a)脂肪酸またはそのアルカリ金属塩もしくはエステルにおける脂肪酸として、炭素原子数が3以上であるプロパン酸(プロピオン酸)、ブタン酸(酪酸)、ペンタン酸(吉草酸)、ヘキサン酸(カプロン酸)、ヘプタン酸(エナント酸)、オクタン酸(カプリル酸)、ノナン酸(ペラルゴン酸)、デカン酸(カプリン酸)、ドデカン酸(ラウリン酸)、テトラデカン酸(ミリスチン酸)、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸(パルミチン酸)、ヘプタデカン酸(マルガリン酸)、オクタデカン酸(ステアリン酸)、12−ヒドロキシオクタデカン酸(12−ヒドロキシオレイン酸)、エイコサン酸(アラキン酸)、ドコサン酸(ベヘン酸)、テトラコサン酸(リグノセリン酸)、ヘキサコサン酸(セロチン酸)、オクタコサン酸(モンタン酸)等の1価の直鎖飽和脂肪酸;炭素原子数が14以上である2−ペンチルノナン酸、2−ヘキシルデカン酸、2−ヘプチルドデカン酸、イソオレイン酸等の1価の分枝飽和脂肪酸;ソルビン酸、マレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、イソオレイン酸、エライジン酸、リノール酸、リノレン酸、リシノール酸、ガドレン酸、エルカ酸、セラコレイン酸等の1価の不飽和脂肪酸が例示される。これら例示した脂肪酸の炭素原子数は最大24であるが、これに限定されるものではなく、例えば54であってもよい。 (A) As fatty acids in fatty acids or alkali metal salts or esters thereof, propanoic acid (propionic acid) having 3 or more carbon atoms, butanoic acid (butyric acid), pentanoic acid (valeric acid), hexanoic acid (caproic acid), Heptanoic acid (enanthic acid), octanoic acid (caprylic acid), nonanoic acid (pelargonic acid), decanoic acid (capric acid), dodecanoic acid (lauric acid), tetradecanoic acid (myristic acid), pentadecanoic acid, hexadecanoic acid (palmitic acid) ), Heptadecanoic acid (margaric acid), octadecanoic acid (stearic acid), 12-hydroxyoctadecanoic acid (12-hydroxyoleic acid), eicosanoic acid (arachidic acid), docosanoic acid (behenic acid), tetracosanoic acid (lignoceric acid), Hexacosanoic acid (serotinic acid), octacosanoic acid (montan) Monovalent linear saturated fatty acids such as 2-pentylnonanoic acid, 2-hexyldecanoic acid, 2-heptyldodecanoic acid and isooleic acid having 14 or more carbon atoms; sorbic acid, Examples thereof include monovalent unsaturated fatty acids such as maleic acid, palmitoleic acid, oleic acid, isooleic acid, elaidic acid, linoleic acid, linolenic acid, ricinoleic acid, gadrenic acid, erucic acid, and ceracoleic acid. The number of carbon atoms of these exemplified fatty acids is 24 at the maximum, but is not limited thereto, and may be 54, for example.
また、このような脂肪酸として、炭素原子数が2以上であるシュウ酸、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、フマール酸、オキシジ酢酸(ジグリコール酸)、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ジグリコール酸等の多価の脂肪族カルボン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等の多価の芳香族カルボン酸が例示される。これら脂肪酸の炭素原子数の最大値は特に限定されるものではなく、例えば54であってもよい。 Such fatty acids include oxalic acid, malonic acid, succinic acid, maleic acid, fumaric acid, oxydiacetic acid (diglycolic acid), glutaric acid, adipic acid, pimelic acid and speric acid having 2 or more carbon atoms. And polyvalent aliphatic carboxylic acids such as azelaic acid, sebacic acid and diglycolic acid, and polyvalent aromatic carboxylic acids such as phthalic acid, isophthalic acid and terephthalic acid. The maximum value of the number of carbon atoms of these fatty acids is not particularly limited, and may be 54, for example.
脂肪酸のアルカリ金属塩として、ナトリウム塩とカリウム塩とリチウム塩が例示されるが、好ましくはナトリウム塩とカリウム塩である。
脂肪酸のエステルとして、アルキルエステル(例えば、メチルエステル、エチルエステル)、フェニルエステルが例示される。これらアルキルエステルのアルキル基は炭素原子数1〜6が好ましい。
Examples of the alkali metal salt of the fatty acid include sodium salt, potassium salt, and lithium salt, and sodium salt and potassium salt are preferable.
Examples of fatty acid esters include alkyl esters (for example, methyl esters and ethyl esters) and phenyl esters. The alkyl group of these alkyl esters preferably has 1 to 6 carbon atoms.
(b)酸性官能基および/または塩基性官能基を有する高分子分散剤は、高分子からなる分散剤であり、重量平均分子量は通常1,000以上である。重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(キャリア:テトラヒドロフラン)によって測定されるポリスチレン換算重量平均分子量である。 (B) The polymer dispersant having an acidic functional group and / or a basic functional group is a dispersant composed of a polymer, and the weight average molecular weight is usually 1,000 or more. The weight average molecular weight (Mw) is a polystyrene equivalent weight average molecular weight measured by gel permeation chromatography (carrier: tetrahydrofuran).
酸性官能基として、カルボキシル基、酸無水物基、スルホ基(スルホン酸基と称されることがある)、チオール基、リン酸基、酸性リン酸エステル基、ホスホン酸基が例示されるが、カルボキシル基、リン酸基または酸性リン酸エステル基であることが好ましい。酸性リン酸エステル基は、一部のリン結合水酸基がアルコキシ化されたものである。アルコキシ基としてメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などの低級アルコキシ基が例示される。低級アルコキシ基の炭素原子数は好ましくは1〜8である。
また、塩基性官能基として、アミノ基、イミノ基(=NH)、アンモニウム塩基、塩基性窒素原子を有する複素環基が例示されるが、アミノ基、アンモニウム塩基(例えば、第3級アンモニウム塩基、第4級アンモニウム塩基)であることが好ましい。アミノ基は、第1級アミノ基(-NH2)、第2級アミノ基(-NHR)、第3級アミノ基(-NRR')のいずれでもよい。前記RとR'はアルキル基、フェニル基、アラルキル基などであり、炭素原子数は好ましくは1〜8である。
Examples of the acidic functional group include a carboxyl group, an acid anhydride group, a sulfo group (sometimes referred to as a sulfonic acid group), a thiol group, a phosphoric acid group, an acidic phosphoric acid ester group, and a phosphonic acid group. A carboxyl group, a phosphate group or an acidic phosphate group is preferred. The acidic phosphate group is one in which a part of the phosphorus-bonded hydroxyl group is alkoxylated. Examples of the alkoxy group include lower alkoxy groups such as a methoxy group, an ethoxy group, and a propoxy group. The number of carbon atoms of the lower alkoxy group is preferably 1-8.
Examples of the basic functional group include an amino group, an imino group (= NH), an ammonium base, and a heterocyclic group having a basic nitrogen atom, but an amino group, an ammonium base (for example, a tertiary ammonium base, A quaternary ammonium base). The amino group may be any of a primary amino group (—NH 2 ), a secondary amino group (—NHR), and a tertiary amino group (—NRR ′). R and R ′ are an alkyl group, a phenyl group, an aralkyl group and the like, and preferably have 1 to 8 carbon atoms.
前記酸性官能基と塩基性官能基を有する高分子分散剤は、分子中の酸性官能基の一部を塩基性化合物により中和ないし塩化していてもよい。中和ないし塩化に用いる塩基性化合物として、たとえば、アルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物、アンモニア、アルキルアミン類、アマイドアミン類、アルカノールアミン類、モルホリン等の含窒素有機化合物が挙げられる。上記アルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物として、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム等が挙げられ、アルキルアミン類の具体例としては、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、エチレンジアミンが挙げられる。アルキル基とアルキレン基の炭素原子数は1〜8が好ましい。 In the polymer dispersant having an acidic functional group and a basic functional group, a part of the acidic functional group in the molecule may be neutralized or chlorinated with a basic compound. Examples of basic compounds used for neutralization or chlorination include nitrogen-containing organic compounds such as hydroxides of alkali metals and alkaline earth metals, ammonia, alkylamines, amide amines, alkanolamines, and morpholine. Examples of the alkali metal or alkaline earth metal hydroxide include sodium hydroxide, potassium hydroxide, magnesium hydroxide and the like. Specific examples of alkylamines include methylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine. And ethylenediamine. The alkyl group and alkylene group preferably have 1 to 8 carbon atoms.
また、分子中の塩基性官能基の一部を酸性化合物により中和ないし塩化していてもよい。中和ないし塩化に用いる酸性化合物として、たとえば、リン酸,部分アルキルエステル化リン酸(酸性リン酸エステル),カルボン酸(例えば、低級脂肪族モノカルボン酸,低級脂肪族ジカルボン酸)が挙げられる。これらカルボン酸の炭素原子数は1〜8が好ましい。酸性官能基の一部は、塩基性官能基との塩を形成していてもよい。 Further, a part of the basic functional group in the molecule may be neutralized or salified with an acidic compound. Examples of the acidic compound used for neutralization or chlorination include phosphoric acid, partially alkyl esterified phosphoric acid (acidic phosphoric acid ester), and carboxylic acid (for example, lower aliphatic monocarboxylic acid and lower aliphatic dicarboxylic acid). These carboxylic acids preferably have 1 to 8 carbon atoms. A part of the acidic functional group may form a salt with the basic functional group.
酸性官能基および/または塩基性官能基を有する高分子分散剤の酸価は、5〜300mgKOH/gであることが好ましく、10〜200mgKOH/gであることがより好ましい。また、高分子分散剤のアミン価は、5〜300mgKOH/gであることが好ましく、10〜200mgKOH/gであることがより好ましい。
酸価とは、高分子分散剤固形分1gあたりの酸価を表し、JIS K 0070に準じ、電位差滴定法によって求めることができる。アミン価とは、高分子分散剤固形分1gあたりのアミン価を表し、0.1Nの塩酸水溶液を用い、電位差滴定法によって求めたのち、水酸化カリウムの当量に換算した値をいう。
The acid value of the polymer dispersant having an acidic functional group and / or a basic functional group is preferably 5 to 300 mgKOH / g, and more preferably 10 to 200 mgKOH / g. Further, the amine value of the polymer dispersant is preferably 5 to 300 mgKOH / g, more preferably 10 to 200 mgKOH / g.
The acid value represents the acid value per 1 g of the solid content of the polymer dispersant, and can be determined by potentiometric titration according to JIS K 0070. The amine value represents the amine value per gram of the polymer dispersant solid content, and is a value converted to an equivalent of potassium hydroxide after being obtained by potentiometric titration using a 0.1N hydrochloric acid aqueous solution.
高分子分散剤において酸性官能基と塩基性官能基の高分子本体への結合位置は、特に限定されず、主鎖であってもよく、側鎖であってもよく、主鎖および側鎖に位置していてもよい。酸性官能基と塩基性官能基は、高分子本体へ直接結合しても良く、連結基を介して結合しても良い。連結基として、エチレン基〜オクチレン基などの低級アルキレン基、フェニレン基、鎖中にエーテル結合を有する低中級アルキレン基、鎖中にカルボン酸エステル結合を有する低中級アルキレン基、鎖中にカルボン酸アミド結合を有する低中級アルキレン基が例示される。低級アルキレン基の炭素原子数は1〜8が好ましく、鎖中にエーテル結合などを有する低中級アルキレン基の合計炭素原子数は2〜12が好ましい。 In the polymer dispersant, the bonding position of the acidic functional group and the basic functional group to the polymer main body is not particularly limited, and may be a main chain, a side chain, a main chain and a side chain. May be located. The acidic functional group and the basic functional group may be directly bonded to the polymer main body or may be bonded via a linking group. As a linking group, a lower alkylene group such as an ethylene group to an octylene group, a phenylene group, a low intermediate alkylene group having an ether bond in the chain, a low intermediate alkylene group having a carboxylic acid ester bond in the chain, a carboxylic acid amide in the chain Examples are low and intermediate alkylene groups having a bond. The lower alkylene group preferably has 1 to 8 carbon atoms, and the lower intermediate alkylene group having an ether bond in the chain preferably has 2 to 12 carbon atoms in total.
市販の酸性官能基および/または塩基性官能基を有する高分子分散剤として、SOLSPERSE24000(酸価:24mgKOH/g、アミン価:47mgKOH/g),SOLSPERSE32000(酸価:15mgKOH/g、アミン価:180mgKOH/g)(Lubrizol,Ltd.製)(SOLSPERSEは、リューブリゾル リミテッドの登録商標である)等が例示される。 As a polymer dispersant having a commercially available acidic functional group and / or basic functional group, SOLSPERSE24000 (acid value: 24 mgKOH / g, amine value: 47 mgKOH / g), SOLSPERSE32000 (acid value: 15 mgKOH / g, amine value: 180 mgKOH) / G) (manufactured by Lubrizol, Ltd.) (SOLSPERSE is a registered trademark of Lyubrizol Limited).
また、DISPERBYK-106(酸価:132mgKOH/g、アミン価:74mgKOH/g)、DISPERBYK-130(酸価:2mgKOH/g、アミン価:190mgKOH/g)、DISPERBYK-140(酸価:73mgKOH/g、アミン価:76mgKOH/g)、DISPERBYK-142(酸価:46mgKOH/g、アミン価:43mgKOH/g)、DISPERBYK-145(酸価:76mgKOH/g、アミン価:71mgKOH/g)、DISPERBYK-180(酸価:94mgKOH/g、アミン価:94mgKOH/g)、DISPERBYK-187(酸価:35mgKOH/g、アミン価:35mgKOH/g)、DISPERBYK-191(酸価:30mgKOH/g、アミン価:20mgKOH/g)、DISPERBYK-2001(酸価:19mgKOH/g、アミン価:29mgKOH/g)、DISPERBYK-2010(酸価:20mgKOH/g、アミン価:20mgKOH/g)、DISPERBYK-2020(酸価:37mgKOH/g、アミン価:36mgKOH/g)、DISPERBYK-2020N(酸価:36mgKOH/g、アミン価:36mgKOH/g)、DISPERBYK-2025(酸価:38mgKOH/g、アミン価:37mgKOH/g)、DISPERBYK-102(酸価:101mgKOH/g)、DISPERBYK-174(酸価:22mgKOH/g)、DISPERBYK-2096(酸価:40mgKOH/g)、DISPERBYK-2150(アミン価:57mgKOH/g)、などのディスパービックシリーズ品[ビックケミー・ジャパン株式会社販売品](DISPERBYKは、ビイク―ヘミー ゲゼルシヤフト ミツト ベシュレンクテル ハフツングの登録商標である)等が例示される。 DISPERBYK-106 (acid value: 132 mgKOH / g, amine value: 74 mgKOH / g), DISPERBYK-130 (acid value: 2 mgKOH / g, amine value: 190 mgKOH / g), DISPERBYK-140 (acid value: 73 mgKOH / g) , Amine value: 76 mgKOH / g), DISPERBYK-142 (acid value: 46 mgKOH / g, amine value: 43 mgKOH / g), DISPERBYK-145 (acid value: 76 mgKOH / g, amine value: 71 mgKOH / g), DISPERBYK-180 (Acid value: 94 mgKOH / g, amine value: 94 mgKOH / g), DISPERBYK-187 (acid value: 35 mgKOH / g, amine value: 35 mgKOH / g), DISPERBYK-191 (acid value: 30 mgKOH / g, amine value: 20 mgKOH) / G), DISPERBYK-2001 (acid value: 19 mgKOH / g, amine value: 29 mgKOH / g), DISPERBYK-2010 (acid value: 20 mgKOH / g, a DISPERBYK-2020 (acid value: 37 mgKOH / g, amine value: 36 mgKOH / g), DISPERBYK-2020N (acid value: 36 mgKOH / g, amine value: 36 mgKOH / g), DISPERBYK-2025 ( Acid value: 38 mgKOH / g, amine value: 37 mgKOH / g), DISPERBYK-102 (acid value: 101 mgKOH / g), DISPERBYK-174 (acid value: 22 mgKOH / g), DISPERBYK-2096 (acid value: 40 mgKOH / g) , DISPERBYK-2150 (amine value: 57 mgKOH / g), etc. Disperbic series products [BIC Chemie Japan Co., Ltd. sales] (DISPERBYK is a registered trademark of Bik-Hemi Geselsyaft Mitto Beschlenktel Huffung) .
また、BYK-9076(酸価:38mgKOH/g、アミン価:44mgKOH/g)、BYK-9077(アミン価:48mgKOH/g)、ANTI-TERRA-U(酸価:24mgKOH/g、アミン価:19mgKOH/g)、ANTI-TERRA-U100(酸価:50mgKOH/g、アミン価:35mgKOH/g)、ANTI-TERRA-204(酸価:41mgKOH/g、アミン価:37mgKOH/g)、ANTI-TERRA-205(酸価:40mgKOH/g、アミン価:37mgKOH/g)、ANTI-TERRA-250(酸価:46mgKOH/g、アミン価:41mgKOH/g)などのビックシリーズ品、アンチテラシリーズ品[ビックケミー・ジャパン株式会社販売品](BYKおよびANTI-TERRAは、ビイク―ヘミー ゲゼルシヤフト ミツト ベシュレンクテル ハフツングの登録商標である)が例示される。 Further, BYK-9076 (acid value: 38 mgKOH / g, amine value: 44 mgKOH / g), BYK-9077 (amine value: 48 mgKOH / g), ANTI-TERRA-U (acid value: 24 mgKOH / g, amine value: 19 mgKOH) / G), ANTI-TERRA-U100 (acid value: 50 mgKOH / g, amine value: 35 mgKOH / g), ANTI-TERRA-204 (acid value: 41 mgKOH / g, amine value: 37 mgKOH / g), ANTI-TERRA- Bic series products such as 205 (acid value: 40 mg KOH / g, amine value: 37 mg KOH / g), ANTI-TERRA-250 (acid value: 46 mg KOH / g, amine value: 41 mg KOH / g), anti-terra series products [Bic Chemie ・Japan Co., Ltd. Sales] (BYK and ANTI-TERRA are registered trademarks of Beik-Hemi Geselsyaft Mits Beschlenktel Huffung).
また、ディスパロンDA−234(酸価:16mgKOH/g、アミン価:20mgKOH/g)、ディスパロンDA−325(酸価:14mgKOH/g、アミン価:20mgKOH/g)などのディスパロンシリーズ品[楠本化成株式会社製]ディスパロンは、楠本化成株式会社の登録商標である);アジスパーPB−821(酸価:17mgKOH/g、アミン価:10mgKOH/g)、アジスパーPB−822(酸価:14mgKOH/g、アミン価:17mgKOH/g)、アジスパーPB−881(酸価:17mgKOH/g、アミン価:17mgKOH/g)、アジスパーPN−411(酸価:6mgKOH/g、アジスパーPA−111(酸価:35mgKOH/g)、などのアジスパーシリーズ品[味の素ファインテクノ株式会社製]が例示される(アジスパーは、味の素株式会社の登録商標である)。 Disparon series products such as Dispalon DA-234 (acid value: 16 mg KOH / g, amine value: 20 mg KOH / g), Disparon DA-325 (acid value: 14 mg KOH / g, amine value: 20 mg KOH / g) [Enomoto Kasei Disparon is a registered trademark of Enomoto Kasei Co., Ltd.); Azisper PB-821 (acid value: 17 mg KOH / g, amine value: 10 mg KOH / g), Azisper PB-822 (acid value: 14 mg KOH / g, Amine value: 17 mg KOH / g), Azisper PB-881 (acid value: 17 mg KOH / g, amine value: 17 mg KOH / g), Azisper PN-411 (acid value: 6 mg KOH / g, Azisper PA-111 (acid value: 35 mg KOH / g) g) Ajisper series products such as [Ajinomoto Fine Techno [Ajispur is a registered trademark of Ajinomoto Co., Inc.].
(c)含窒素有機化合物は、1級、2級もしくは3級のアルキルアミン類、アルキルアミドアミン類、N-アルキルエタノールアミン類、N-アルキルモルホリン、その他の有機アミン化合物が例示される。含窒素有機化合物の炭素原子数は1〜54が好ましい。 (C) Examples of the nitrogen-containing organic compound include primary, secondary or tertiary alkylamines, alkylamidoamines, N-alkylethanolamines, N-alkylmorpholines, and other organic amine compounds. The number of carbon atoms in the nitrogen-containing organic compound is preferably 1 to 54.
該加熱焼結性金属粒子(A)を被覆する極性基を有する有機物の被覆量は、これら加熱焼結性金属粒子の0.1〜2.0質量%であり、より好ましくは0.2〜1.5質量%である。少なすぎると該金属粒子(A)が凝集しやすくなって保存安定性が低下し、ひいては加熱焼結時の接合強度が不均一になり、多すぎると該加熱焼結性金属粒子(A)の加熱焼結性が低下し、更には該焼結物における空隙率が大きくなって該焼結物の熱衝撃に対する耐久性が低下する。 The coating amount of the organic substance having a polar group for coating the heat-sinterable metal particles (A) is 0.1 to 2.0% by mass of these heat-sinterable metal particles, and more preferably 0.2 to 1.5% by mass. If the amount is too small, the metal particles (A) tend to aggregate and storage stability is lowered. As a result, the bonding strength at the time of heat sintering becomes non-uniform, and if too large, the heat sinterable metal particles (A) The heat sinterability is lowered, and the porosity of the sintered product is increased, and the durability of the sintered product against thermal shock is reduced.
極性基を有する有機物の被覆量は通常の方法で測定できる。例えば、該金属粒子(A)を窒素ガス中で該有機物の沸点または熱分解温度以上に加熱して重量減少を測定する方法、該金属粒子(A)を酸素気流中で加熱して該金属粒子(A)に付着していた有機物中の炭素を炭酸ガスに変え、赤外線吸収スペクトル法により定量分析する方法が例示される。 The coating amount of the organic substance having a polar group can be measured by a usual method. For example, a method of measuring the weight loss by heating the metal particles (A) in nitrogen gas to a temperature equal to or higher than the boiling point or thermal decomposition temperature of the organic substance, and heating the metal particles (A) in an oxygen stream An example is a method in which carbon in the organic matter adhering to (A) is changed to carbon dioxide and quantitative analysis is performed by infrared absorption spectroscopy.
本発明のペースト状金属粒子組成物は、該加熱焼結性金属粒子(A)と該揮発性分散媒(B)と該熱硬化性樹脂組成物(C)からなり、粉末状の該加熱焼結性金属粒子(A)と該熱硬化性樹脂組成物(C)が、該揮発性分散媒(B)の作用によりペースト化している。該熱硬化性樹脂組成物(C)は常温で液体または固体であるが、該揮発性分散媒(B)に溶解することが好ましい。このようにペースト化することによりシリンダーやノズルから微小量の吐出や細い線状に吐出でき、またメタルマスクによる印刷塗布が容易であり、微小な面積でも作業性良く塗布が可能になる。
また、該揮発性分散媒(B)が非揮発性分散媒ではなく、揮発性分散媒を使用するのは、加熱により該加熱焼結性金属粒子(A)が焼結する際に分散媒が前もって揮散すると該加熱焼結性金属粒子(A)が焼結しやすく、その結果、導電性、熱伝導性、金属製部材への接着性が向上するからである。該揮発性分散媒(B)は、金属粒子表面を変質させず、その沸点は60℃以上であり、300℃以下であることが好ましい。沸点が60℃未満であるとペースト状金属粒子組成物を調製する作業中に該揮発性分散媒(B)が揮散しやすく、沸点が300℃より大であると、該加熱焼結性金属粒子(A)が焼結後も該揮発性分散媒(B)が残留しかねないからである。
The paste-like metal particle composition of the present invention is composed of the heat-sinterable metal particles (A), the volatile dispersion medium (B), and the thermosetting resin composition (C), The binder metal particles (A) and the thermosetting resin composition (C) are pasted by the action of the volatile dispersion medium (B). The thermosetting resin composition (C) is liquid or solid at room temperature, but is preferably dissolved in the volatile dispersion medium (B). By making a paste in this way, a small amount can be discharged from a cylinder or a nozzle or a thin line can be discharged, and printing can be easily applied with a metal mask, and even a small area can be applied with good workability.
Further, the volatile dispersion medium (B) is not a non-volatile dispersion medium, and the volatile dispersion medium is used because the dispersion medium is not heated when the heat-sinterable metal particles (A) are sintered by heating. This is because, when volatilized in advance, the heat-sinterable metal particles (A) are easily sintered, and as a result, conductivity, thermal conductivity, and adhesion to a metal member are improved. The volatile dispersion medium (B) does not alter the surface of the metal particles, and has a boiling point of 60 ° C. or higher and preferably 300 ° C. or lower. When the boiling point is less than 60 ° C, the volatile dispersion medium (B) is easily volatilized during the operation of preparing the paste-like metal particle composition, and when the boiling point is higher than 300 ° C, the heat-sinterable metal particles This is because the volatile dispersion medium (B) may remain even after (A) is sintered.
そのような揮発性分散媒(B)として、水;エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、ペンチルアルコール、ヘキシルアルコール、ヘプチルアルコール、オクチルアルコール、ノニルアルコール、デシルアルコール、ベンジルアルコール、シクロヘキサノール、ターピネオール等の揮発性一価アルコール;エチレングリコール、プロピレングリコール、ヘキサンジオール、オクタンジオール等の揮発性多価アルコール;低級n−パラフィン、低級イソパラフィン等の揮発性脂肪族炭化水素;トルエン、キシレン等の揮発性芳香族炭化水素;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイゾブチルケトン、シクロヘキサノン、ジアセトンアルコール(4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン)、2−オクタノン、イソホロン(3,5,5−トリメチル−2−シクロヘキセン−1−オン)、ジイブチルケトン(2,6−ジメチル−4−ヘプタノン)等の揮発性ケトン;酢酸エチル(エチルアセテート)、酢酸ブチルのような揮発性酢酸エステル;酪酸メチル、ヘキサン酸メチル、オクタン酸メチル、デカン酸メチルのような揮発性脂肪族カルボン酸エステル;テトラヒドロフラン、メチルセロソルブ、プロピレンブリコールモノメチルエーテル、メチルメトキシブタノール、ブチルカルビトール等の揮発性エーテル;低分子量の揮発性シリコーンオイルおよび揮発性有機変成シリコーンオイルが例示される。揮発性分散媒(B)は2種類以上を併用しても良く、揮発性分散媒同士の相溶性は問わない。また、本発明のペースト状金属粒子組成物は使用する際にペースト状であれば良いので、該揮発性分散媒(B)は常温で固体状、例えば、ピロガロール、p−メチルベンジルアルコール、o−メチルベンジルアルコール、シル−3,3,5−トリメチルシクロヘキサノール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジオール、ピナコールなどのアルコール類;ビフェニル、ナフタレン、デュレンなどの炭化水素類;ジベンゾイルメタン、カルコン、アセチルシクロヘキサンなどのケトン類;ラウリン酸、カプリン酸などの脂肪酸類を含有していても良い。この際、融点、沸点、蒸気圧、粘度、誘電率、屈折率等が異なる、複数の揮発性分散媒を併用しても良い。 As such a volatile dispersion medium (B), water; ethyl alcohol, propyl alcohol, butyl alcohol, pentyl alcohol, hexyl alcohol, heptyl alcohol, octyl alcohol, nonyl alcohol, decyl alcohol, benzyl alcohol, cyclohexanol, terpineol, etc. Volatile monohydric alcohols; volatile polyhydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, hexanediol and octanediol; volatile aliphatic hydrocarbons such as lower n-paraffins and lower isoparaffins; volatile aromatics such as toluene and xylene Hydrocarbon: acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, diacetone alcohol (4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone), 2-octanone, isophoro Volatile ketones such as (3,5,5-trimethyl-2-cyclohexen-1-one) and dibutyl ketone (2,6-dimethyl-4-heptanone); such as ethyl acetate (ethyl acetate) and butyl acetate Volatile acetic acid ester; Volatile aliphatic carboxylic acid ester such as methyl butyrate, methyl hexanoate, methyl octoate, methyl decanoate; tetrahydrofuran, methyl cellosolve, propylene bricol monomethyl ether, methyl methoxybutanol, butyl carbitol, etc. Examples include volatile ethers; low molecular weight volatile silicone oils and volatile organic modified silicone oils. Two or more kinds of volatile dispersion media (B) may be used in combination, and the compatibility of the volatile dispersion media is not limited. In addition, since the paste-like metal particle composition of the present invention may be in the form of a paste when used, the volatile dispersion medium (B) is solid at room temperature, for example, pyrogallol, p-methylbenzyl alcohol, o- Alcohols such as methylbenzyl alcohol, sil-3,3,5-trimethylcyclohexanol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 1,4-cyclohexanediol, pinacol; hydrocarbons such as biphenyl, naphthalene, durene; dibenzoyl It may contain ketones such as methane, chalcone and acetylcyclohexane; fatty acids such as lauric acid and capric acid. At this time, a plurality of volatile dispersion media having different melting points, boiling points, vapor pressures, viscosities, dielectric constants, refractive indexes, and the like may be used in combination.
該揮発性分散媒(B)の配合量は、該加熱焼結性金属粒子(A)と該熱硬化性樹脂組成物(C)をペースト状にするのに十分な量でよく、該加熱焼結性金属粒子(A)と該熱硬化性樹脂組成物(C)の合計100質量部あたり、通常3〜20質量部であり、好ましくは5〜15質量部である。本発明のペースト状金属粒子組成物には、本発明の目的・効果に反しない限り、該加熱焼結性金属粒子(A)以外の金属粒子または非金属系の粉体、金属酸化物、金属化合物、金属錯体、チクソ剤、安定剤、焼結促進剤等の添加物を少量ないし微量添加しても良い。 The blending amount of the volatile dispersion medium (B) may be an amount sufficient to make the heat-sinterable metal particles (A) and the thermosetting resin composition (C) into a paste form. The amount is usually 3 to 20 parts by mass, preferably 5 to 15 parts by mass per 100 parts by mass in total of the binding metal particles (A) and the thermosetting resin composition (C). The paste-like metal particle composition of the present invention includes metal particles other than the heat-sinterable metal particles (A) or non-metallic powders, metal oxides, and metals unless the object / effect of the present invention is violated. Additives such as compounds, metal complexes, thixotropic agents, stabilizers, and sintering accelerators may be added in small or trace amounts.
本発明における熱硬化性樹脂組成物(C)は、本発明のペースト状金属粒粗組成物が加熱された際に硬化して、該加熱焼結性金属粒子(A)同士が加熱により生成した多孔質金属粒子焼結物の脆さ(機械的強度)を補強する効果がある。また、本発明のペースト状金属粒子組成物を複数の金属製部材間に介在させ、加熱して生成した該多孔質金属粒子焼結物により、該金属製部材を接合する際に、該多孔質金属粒子焼結物と該金属製部材の接合を補強し、接合強度を極めて大きくする効果があり、更には該多孔質焼結体の熱衝撃に対する耐久性を向上する効果がある。このため、該熱硬化性樹脂組成物(C)の硬化機構は熱硬化性である The thermosetting resin composition (C) in the present invention is cured when the paste-like metal particle crude composition of the present invention is heated, and the heat-sinterable metal particles (A) are produced by heating. There is an effect of reinforcing the brittleness (mechanical strength) of the sintered porous metal particles. In addition, when the metal member is joined by the porous metal particle sintered product produced by interposing the paste-like metal particle composition of the present invention between a plurality of metal members and heating the porous metal particle composition, This has the effect of reinforcing the bonding between the metal particle sintered product and the metal member to greatly increase the bonding strength, and further improving the durability of the porous sintered body against thermal shock. For this reason, the curing mechanism of the thermosetting resin composition (C) is thermosetting.
このような該熱硬化性樹脂組成物(C)は、熱硬化性樹脂自体が熱硬化性である場合を除き、少なくとも熱硬化性樹脂と硬化剤からなる。硬化剤量は該熱硬化性樹脂を加熱硬化させるのに十分な量である。該熱硬化性樹脂組成物(C)は、さらに、少量、例えば、質量5%以下の硬化促進剤、反応性稀釈剤、反応抑制剤、耐熱安定剤、酸化防止剤、着色剤等を含有してもよい。該熱硬化性樹脂組成物(C)は、熱硬化性であれば特に限定されず、熱硬化性エポキシ樹脂組成物、熱硬化性フェノール樹脂組成物、熱硬化性ポリウレタン樹脂組成物、熱硬化性アルキド樹脂組成物、熱硬化性ポリエステル樹脂組成物、熱硬化性シリコン樹脂組成物、熱硬化性ポリアミドイミド樹脂組成物、熱硬化性ポリアミック酸型ポリイミド樹脂組成物等が例示される。これらのうちでは、該揮発性分散媒(B)への溶解性や該多孔質金属粒子焼結物による接合強度の点で、熱硬化性エポキシ樹脂組成物、熱硬化性ポリイミド樹脂自体および熱硬化性ポリイミド樹脂組成物が好ましく、特には熱硬化性エポキシ樹脂組成物が好ましい。該熱硬化性樹脂組成物(C)は、常温で固体状、半固体状、液状のいずれであってもよい。 Such a thermosetting resin composition (C) is composed of at least a thermosetting resin and a curing agent, unless the thermosetting resin itself is thermosetting. The amount of curing agent is an amount sufficient to heat cure the thermosetting resin. The thermosetting resin composition (C) further contains a small amount, for example, a curing accelerator having a mass of 5% or less, a reactive diluent, a reaction inhibitor, a heat stabilizer, an antioxidant, a colorant and the like. May be. The thermosetting resin composition (C) is not particularly limited as long as it is thermosetting, and is a thermosetting epoxy resin composition, a thermosetting phenol resin composition, a thermosetting polyurethane resin composition, and a thermosetting resin. Examples include alkyd resin compositions, thermosetting polyester resin compositions, thermosetting silicone resin compositions, thermosetting polyamideimide resin compositions, thermosetting polyamic acid type polyimide resin compositions, and the like. Among these, the thermosetting epoxy resin composition, the thermosetting polyimide resin itself, and the thermosetting in terms of the solubility in the volatile dispersion medium (B) and the bonding strength of the porous metal particle sintered product. A curable polyimide resin composition is preferable, and a thermosetting epoxy resin composition is particularly preferable. The thermosetting resin composition (C) may be solid, semi-solid, or liquid at room temperature.
なお、該熱硬化性樹脂組成物(C)は、本願発明の目的・効果に反しない限り、粉末状の充填剤、例えば、非加熱焼結性金属粒子、金属酸化物粒子、有機樹脂粒子等を含有しても良いが、多量に含有すると本発明の加熱焼結性金属粒子(A)同士の焼結を阻害するので、該熱硬化性樹脂組成物(C)中の該充填剤は2質量%以下であることが好ましい。 The thermosetting resin composition (C) is a powdery filler, for example, non-heat-sinterable metal particles, metal oxide particles, organic resin particles, etc. However, if it is contained in a large amount, the sintering of the heat-sinterable metal particles (A) of the present invention is inhibited, so the filler in the thermosetting resin composition (C) is 2 It is preferable that it is below mass%.
熱硬化性エポキシ樹脂組成物は、通常、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂等の主剤と、アミン、イミダゾール、酸無水物等の硬化剤からなり、さらに、硬化促進剤、1官能性あるいは多官能性の反応性稀釈剤、反応抑制剤、耐熱安定剤、酸化防止剤、着色剤等を含有してもよい。 The thermosetting epoxy resin composition is usually composed of a main agent such as bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, novolac type epoxy resin, and alicyclic epoxy resin, and a curing agent such as amine, imidazole, and acid anhydride. Furthermore, a curing accelerator, a monofunctional or polyfunctional reactive diluent, a reaction inhibitor, a heat stabilizer, an antioxidant, a colorant and the like may be contained.
本発明における熱硬化性エポキシ樹脂組成物の主剤は、1分子中に少なくともエポキシ基(グリシジルエーテル基)を2個以上有することが必要であり、3個以上であることがより好ましい。このような多官能性のエポキシ樹脂は多数市販されており、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、N,N,N',N'−テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン等が例示される。 The main component of the thermosetting epoxy resin composition in the present invention needs to have at least two epoxy groups (glycidyl ether groups) in one molecule, and more preferably three or more. Many such polyfunctional epoxy resins are commercially available, and examples include phenol novolac type epoxy resins, cresol novolac type epoxy resins, naphthalene type epoxy resins, N, N, N ′, N′-tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, and the like. Is done.
本発明における熱硬化性エポキシ樹脂組成物の硬化剤は、アミン系化合物、脂肪族ポリアミン、ポリアミノアミド(ポリアミド樹脂)、脂環族ジアミン、芳香族ジアミン、イミダゾール、3級アミン)、酸無水物化合物、メルカプタン系化合物、フェノール樹脂、アミノ樹脂、ジシアンジアミド、ルイス酸錯化合物等が例示される。なお、これらの硬化剤はエポキシ樹脂の硬化を促進する効果を併せ持っていてもよい。硬化剤量は該熱硬化性エポキシ樹脂を加熱硬化させるのに十分な量である。硬化剤の種類によって該熱硬化性エポキシ樹脂を加熱硬化させるのに十分な量は異なるので、一律に規定しにくいが、該熱硬化性エポキシ樹脂の2〜15質量%である。 The curing agent of the thermosetting epoxy resin composition in the present invention is an amine compound, aliphatic polyamine, polyaminoamide (polyamide resin), alicyclic diamine, aromatic diamine, imidazole, tertiary amine), acid anhydride compound. And mercaptan compounds, phenol resins, amino resins, dicyandiamide, Lewis acid complex compounds and the like. In addition, these hardening | curing agents may have the effect which accelerates | stimulates hardening of an epoxy resin. The amount of the curing agent is sufficient to heat cure the thermosetting epoxy resin. The amount sufficient for heat-curing the thermosetting epoxy resin differs depending on the kind of the curing agent, so it is difficult to uniformly define, but it is 2 to 15% by mass of the thermosetting epoxy resin.
該熱硬化性エポキシ樹脂組成物における主剤と硬化剤は、本発明のペースト状金属粒子組成物中において、揮発性分散媒(B)により希釈された状態で存在しているので、該主剤と該硬化剤の硬化反応は抑制されるが、本発明のペースト状金属粒子組成物の保管中の硬化反応を更に抑制するため、熱硬化性エポキシ樹脂組成物の硬化剤は潜在型硬化剤を用いることが好ましい。潜在型硬化剤として、該揮発性分散媒(B)に溶解しにくい固体状の硬化剤、熱により溶融する樹脂等のカプセルに硬化剤を閉じ込めたカプセル型硬化剤、硬化剤を主剤の一部もしくはエポキシ基を有する化合物と予め付加反応させたアダクト型硬化剤、硬化剤を分子内部や分子集合体の内部に有する空洞内に取り込んだ包接型硬化剤等が例示されるが、該分散媒(B)中における反応抑制効果が高い包接型硬化剤が特に好ましい。 Since the main agent and the curing agent in the thermosetting epoxy resin composition are present in a state diluted with the volatile dispersion medium (B) in the paste-like metal particle composition of the present invention, the main agent and the curing agent are present. Although the curing reaction of the curing agent is suppressed, a latent curing agent should be used as the curing agent for the thermosetting epoxy resin composition in order to further suppress the curing reaction during storage of the paste-like metal particle composition of the present invention. Is preferred. As a latent curing agent, a solid curing agent that is difficult to dissolve in the volatile dispersion medium (B), a capsule curing agent in which the curing agent is confined in a capsule such as a resin that melts by heat, and a curing agent as a part of the main agent Or an adduct type curing agent that has been pre-addition-reacted with a compound having an epoxy group, an inclusion type curing agent in which a curing agent is incorporated in a molecule or in a molecular assembly, and the like are exemplified. An inclusion type curing agent having a high reaction suppressing effect in (B) is particularly preferred.
包接型硬化剤は、例えば、2−メチルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、2− エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニル4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール等のイミダゾールを、1,1,2,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、5−ニトロイソフタル酸、5−ヒドロキシイソフタル酸等により包接した硬化剤が例示される。 Examples of the inclusion type curing agent include 2-methylimidazole, 1,2-dimethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 2-phenyl-4- Imidazoles such as methyl-5-hydroxymethylimidazole, 2-phenyl4,5-dihydroxymethylimidazole, 1,1,2,2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethane, 5-nitroisophthalic acid, 5-hydroxyisophthalate Examples of the curing agent are clathrated with an acid or the like.
本発明における熱硬化性エポキシ樹脂組成物を、加熱して硬化した硬化物のガラス転移温度(Tg)は、120℃以上であることが好ましく、150℃以上であることがより好ましい。 The glass transition temperature (Tg) of the cured product obtained by heating and curing the thermosetting epoxy resin composition in the present invention is preferably 120 ° C. or higher, and more preferably 150 ° C. or higher.
本発明のペースト状金属粒子組成物において、該加熱焼結性金属粒子(A)と該熱硬化性樹脂組成物(C)の質量比率は、98.5:1.5〜99.9:0.1であることが必要であり、好ましくは98.8:1.3〜99.5:0.4であり、特に好ましくは98.8:1.2〜99.5:0.5である。前記比率において、該熱硬化性樹脂組成物(C)の数値が1.5を超えると、該加熱焼結性金属粒子(A)同士が焼結する際に、該熱硬化性樹脂組成物(C)が該加熱焼結性金属粒子(A)同士の焼結を阻害し、生成した多孔質金属粒子焼結物の導電性、熱伝導率、熱衝撃に対する耐久性が低下し、該多孔質金属粒子焼結物で複数の金属製部材を接合する際の接合強度を極めて大きくすることができない(比較例7、比較例8参照)。また、前記比率において、該熱硬化性樹脂組成物(C)の数値が0.1未満であると、該多孔質金属粒子焼結物の導電性、熱伝導性は高いものの、熱衝撃に対する耐久性、該多孔質金属粒子焼結物で複数の金属製部材を接合する際の接合強度を極めて大きくすることができない(比較例1、比較例2参照)。 In the paste-like metal particle composition of the present invention, the mass ratio of the heat-sinterable metal particles (A) and the thermosetting resin composition (C) is 98.5: 1.5 to 99.9: 0. .1 and preferably 98.8: 1.3 to 99.5: 0.4, particularly preferably 98.8: 1.2 to 99.5: 0.5. . In the said ratio, when the numerical value of this thermosetting resin composition (C) exceeds 1.5, when this heat-sinterable metal particle (A) sinters, this thermosetting resin composition ( C) inhibits the sintering of the heat-sinterable metal particles (A), and the resulting porous metal particle sintered product has decreased conductivity, thermal conductivity, and durability against thermal shock, and the porous The joining strength when joining a plurality of metal members with a metal particle sintered product cannot be extremely increased (see Comparative Examples 7 and 8). Moreover, in the said ratio, when the numerical value of this thermosetting resin composition (C) is less than 0.1, although the electrical conductivity and thermal conductivity of this porous metal particle sintered product are high, it is durable against thermal shock. The joining strength when joining a plurality of metal members with the porous metal particle sintered product cannot be extremely increased (see Comparative Examples 1 and 2).
本発明のペースト状金属粒子組成物は、該加熱焼結性金属粒子(A)と該揮発性分散媒(B)と該熱硬化性樹脂組成物(C)を、ミキサーにて均一なペースト状になるまで撹拌混合することにより、容易に製造することができる。この際、該加熱焼結性金属粒子(A)と該揮発性分散媒(B)と該硬化性樹脂組成物(C)を同時にミキサーに投入して混合してもよく、まず、該揮発性分散媒(B)と該熱硬化性樹脂組成物(C)をミキサーに投入して混合し、次いで該加熱焼結性金属粒子(A)をミキサーに投入して混合しても良い。 In the paste-like metal particle composition of the present invention, the heat-sinterable metal particles (A), the volatile dispersion medium (B), and the thermosetting resin composition (C) are uniformly pasted with a mixer. It can manufacture easily by stirring and mixing until it becomes. At this time, the heat-sinterable metal particles (A), the volatile dispersion medium (B), and the curable resin composition (C) may be simultaneously put into a mixer and mixed. The dispersion medium (B) and the thermosetting resin composition (C) may be put into a mixer and mixed, and then the heat-sinterable metal particles (A) may be put into a mixer and mixed.
本発明の金属製部材接合体の製造方法は、(A)平均粒径が0.7μm以上6μm以下である球状,涙滴状または粒状の加熱焼結性金属粒子であって,該加熱焼結性金属粒子の表面を被覆する極性基を有する有機物の被覆量が0.1〜2.0質量%である加熱焼結性金属粒子と(B)揮発性分散媒と(C)熱硬化性樹脂組成物からなり、該加熱焼結性金属粒子(A)と該熱硬化性樹脂組成物(C)の質量比率が98.5:1.5〜:99.9:0.1であるペースト状金属粒子組成物を、複数の金属製部材間に介在させ、70℃以上300℃以下で加熱して該揮発性分散媒を揮散させ、該加熱焼結性金属粒子(A)同士を焼結させ該熱硬化性樹脂組成物(C)を硬化させて多孔質金属粒子焼結物とすることにより、複数の金属製部材同士を接合させることを特徴とする。
この際、圧力や超音波振動を加えつつ加熱しても良い。
The method for producing a metal member assembly according to the present invention comprises (A) spherical, teardrop-shaped or granular heat-sinterable metal particles having an average particle size of 0.7 μm or more and 6 μm or less, wherein the heat-sintering Heat-sinterable metal particles having a coating amount of an organic substance having a polar group for coating the surface of the conductive metal particles being 0.1 to 2.0% by mass, (B) a volatile dispersion medium, and (C) a thermosetting resin A paste comprising a composition, the mass ratio of the heat-sinterable metal particles (A) to the thermosetting resin composition (C) being 98.5: 1.5 to: 99.9: 0.1 The metal particle composition is interposed between a plurality of metal members, heated at 70 ° C. or more and 300 ° C. or less to volatilize the volatile dispersion medium, and the heat-sinterable metal particles (A) are sintered together. By curing the thermosetting resin composition (C) to form a sintered porous metal particle, a plurality of metal members are joined together. It is characterized in.
At this time, heating may be performed while applying pressure or ultrasonic vibration.
本発明の多孔質金属粒子焼結物の製造方法は、(A)平均粒径が0.7μm以上6μm以下である球状,涙滴状または粒状の加熱焼結性金属粒子であって,該加熱焼結性金属粒子の表面を被覆する極性基を有する有機物の被覆量が0.1〜2.0質量%である加熱焼結性金属粒子と(B)揮発性分散媒と(C)熱硬化性樹脂組成物からなり、該加熱焼結性金属粒子(A)と該熱硬化性樹脂組成物(C)の質量比率が98.5:1.5〜:99.9:0.1であるペースト状物を、70℃以上300℃以下で加熱して該揮発性分散媒を揮散させ、該加熱焼結性金属粒子(A)同士を焼結させ該熱硬化性樹脂組成物(C)を硬化させて、多孔質金属粒子焼結物とすることを特徴とする。 The method for producing a sintered porous metal particle according to the present invention comprises (A) spherical, teardrop-shaped or granular heat-sinterable metal particles having an average particle diameter of 0.7 μm or more and 6 μm or less, Heat-sinterable metal particles having a coating amount of an organic substance having a polar group covering the surface of the sinterable metal particles is 0.1 to 2.0% by mass, (B) a volatile dispersion medium, and (C) thermosetting. A mass ratio of the heat-sinterable metal particles (A) to the thermosetting resin composition (C) is 98.5: 1.5 to: 99.9: 0.1. The paste-like material is heated at 70 ° C. or more and 300 ° C. or less to volatilize the volatile dispersion medium, and the heat-sinterable metal particles (A) are sintered together to form the thermosetting resin composition (C). It is hardened to form a sintered porous metal particle.
前記金属製部材接合体の製造方法で使用する金属製部材は、本発明のペースト状金属粒子組成物を加熱して生成した多孔質金属粒子焼結物により接合される被接合体である。金属製部材の材質は、金、銀、銅、白金、パラジウム、ニッケル、スズ、アルミニウム、および、これら各金属の合金が例示されるが、導電性、接合性の点で、金、銀、銅、白金、パラジウムまたはこれら各金属の合金が好ましく、これらの金属でメッキされたものであってもよい。金属製部材として具体的には、全体または一部が金属で形成された、リードフレーム、プリント基板、放熱板等の金属系基板、および、半導体素子、チップ部品等の電子部品が例示される。 The metal member used in the manufacturing method of the metal member bonded body is a bonded body bonded by a sintered porous metal particle formed by heating the paste-like metal particle composition of the present invention. Examples of the material of the metal member include gold, silver, copper, platinum, palladium, nickel, tin, aluminum, and alloys of these metals. However, in terms of conductivity and bondability, gold, silver, copper Platinum, palladium or an alloy of each of these metals is preferable, and may be plated with these metals. Specific examples of the metal member include metal substrates such as lead frames, printed boards, and heat sinks, and electronic parts such as semiconductor elements and chip parts, all or part of which are made of metal.
前記両製造方法で、加熱する際の雰囲気ガスは、該加熱焼結性金属粒子(A)の焼結を阻害しなければ特に限定されないが、該加熱焼結性金属粒子(A)および該金属製部材が銀または銀合金からなる場合は、酸素ガスを含む大気等の酸化性ガスが好ましい。該加熱焼結性金属粒子(A)および金属製部材が銅または銅合金のように酸化されやすい材質の場合には、酸素ガスを含まない窒素ガス等の不活性ガス、または、水素ガスを含む還元性ガスが好ましい。このうち水素ガス5〜25体積%と窒素ガス95〜75体積%からなるフォーミングガスと称される還元性ガスが特に好ましい。 In both the above production methods, the atmosphere gas during heating is not particularly limited as long as it does not inhibit the sintering of the heat-sinterable metal particles (A), but the heat-sinterable metal particles (A) and the metal When the member made of silver or a silver alloy is used, an oxidizing gas such as air containing oxygen gas is preferable. When the heat-sinterable metal particles (A) and the metal member are made of a material that is easily oxidized, such as copper or a copper alloy, it contains an inert gas such as nitrogen gas that does not contain oxygen gas, or hydrogen gas. A reducing gas is preferred. Of these, a reducing gas called a forming gas comprising 5 to 25% by volume of hydrogen gas and 95 to 75% by volume of nitrogen gas is particularly preferable.
複数の金属製部材間に介在するペースト状金属粒子組成物は、該加熱焼結性金属粒子(A)の焼結温度以上の温度に加熱されることにより、該揮発性分散媒(B)が揮散して、該加熱焼結性金属粒子(A)同士が焼結し該熱硬化性樹脂組成物(C)が硬化して、導電性と熱伝導性が優れた多孔質の金属粒子焼結物となり金属製部材同士を強固に接合する。この際、該熱硬化性樹脂組成物(C)は、該加熱焼結性金属粒子(A)に比べて配合量が著しく少ないので、該多孔質金属粒子焼結物の導電性と熱伝導性を損なうことがなく、金属製部材同士の接合強度を著しく向上させる。 The paste-like metal particle composition interposed between a plurality of metal members is heated to a temperature equal to or higher than the sintering temperature of the heat-sinterable metal particles (A), whereby the volatile dispersion medium (B) Volatilization, sintering of the heat-sinterable metal particles (A), sintering of the thermosetting resin composition (C), and sintering of porous metal particles excellent in conductivity and thermal conductivity It becomes a thing and joins metal members firmly. At this time, since the thermosetting resin composition (C) has a remarkably small blending amount as compared with the heat-sinterable metal particles (A), the conductivity and thermal conductivity of the porous metal particle-sintered product. The joint strength between metal members is remarkably improved.
ペースト状金属粒子組成物は、該加熱焼結性金属粒子(A)の焼結温度以上の温度に加熱されることにより、該揮発性分散媒(B)が揮散して、該加熱焼結性金属粒子(A)同士が焼結し該熱硬化性樹脂組成物(C)が硬化して、導電性と熱伝導性が優れた多孔質の金属粒子焼結物となる。この際、該熱硬化性樹脂組成物(C)は、該加熱焼結性金属粒子(A)に比べて配合量が著しく少ないので、該多孔質金属粒子焼結物の導電性と熱伝導性を損なうことがない。 When the paste-like metal particle composition is heated to a temperature equal to or higher than the sintering temperature of the heat-sinterable metal particles (A), the volatile dispersion medium (B) is volatilized and the heat-sinterable The metal particles (A) are sintered together, and the thermosetting resin composition (C) is cured, so that a porous metal particle sintered product having excellent conductivity and thermal conductivity is obtained. At this time, since the thermosetting resin composition (C) has a remarkably small blending amount as compared with the heat-sinterable metal particles (A), the conductivity and thermal conductivity of the porous metal particle-sintered product. Will not be damaged.
これらの際の加熱温度は、該揮発性分散媒(B)が揮散し、該加熱焼結性金属粒子(A)同士が焼結し該熱硬化性樹脂組成物(C)が硬化する温度であればよく、通常70℃以上であり、150℃以上がより好ましい。しかし、400℃を越えると該揮発性分散媒(B)が突沸的に蒸発して、該加熱焼結性金属粒子(A)同士が焼結して生成した多孔質金属粒子焼結物の形状に悪影響を与える可能性があるため、300℃以下であることが必要であり、好ましくは250℃以下である。 The heating temperature in these cases is a temperature at which the volatile dispersion medium (B) is volatilized, the heat-sinterable metal particles (A) are sintered, and the thermosetting resin composition (C) is cured. What is necessary is just 70 degreeC or more normally, and 150 degreeC or more is more preferable. However, when the temperature exceeds 400 ° C., the volatile dispersion medium (B) evaporates suddenly, and the shape of the sintered porous metal particles formed by sintering the heat-sinterable metal particles (A) together. Therefore, it is necessary that the temperature be 300 ° C. or lower, and preferably 250 ° C. or lower.
このようにして製造された、該加熱焼結性金属粒子(A)同士が焼結し該熱硬化性樹脂組成物(C)が硬化して生成した焼結物、および、複数の金属製部材間での該加熱焼結性金属粒子(A)同士が焼結し該熱硬化性樹脂組成物(C)が硬化して生成した焼結物は、数多くの微細な空孔や空隙、連続した空隙すなわち細孔を有しており、多孔質である。その空隙率は5〜38%であることが好ましく、より好ましくは10〜35%である。該加熱焼結性金属粒子(A)同士を焼結する際に加圧すると空隙率を小さくでき、この場合、空隙率は10%未満であっても良い。 A sintered product produced by sintering the heat-sinterable metal particles (A) and curing the thermosetting resin composition (C), and a plurality of metal members produced as described above The sintered product produced by sintering the heat-sinterable metal particles (A) between them and curing the thermosetting resin composition (C) is a series of fine pores and voids. It has voids or pores and is porous. The porosity is preferably 5 to 38%, more preferably 10 to 35%. When pressure is applied when sintering the heat-sinterable metal particles (A), the porosity can be reduced. In this case, the porosity may be less than 10%.
空隙率の測定方法は、通常の測定方法が利用できる。多孔質金属粒子焼結物の断面を電子顕微鏡で写真撮影し、画像解析ソフトにより固体部分と空間部分の面積比率を求める方法、電子顕微鏡により撮影した写真を均質な紙等に印刷し、固体部分と空間部分をはさみ等で切り分けて各々の質量を測定し、その質量比率を面積比率とする方法が例示される。
なお、加熱硬化性樹脂組成物の硬化物は通常透明であり、多孔質金属粒子焼結物の細孔内に存在しても目に見えず走査型電子顕微鏡写真に写らないので、加熱硬化性樹脂組成物の硬化物は前記空間部分に含まれている。
As a method for measuring the porosity, a normal measuring method can be used. A cross section of the sintered porous metal particles is photographed with an electron microscope, the area ratio between the solid part and the space part is obtained with image analysis software, and the photograph taken with the electron microscope is printed on homogeneous paper, etc. And the space part is cut with scissors or the like to measure each mass, and the mass ratio is used as the area ratio.
Note that the cured product of the thermosetting resin composition is usually transparent, and even if it exists in the pores of the sintered porous metal particles, it is not visible and does not appear in the scanning electron micrograph. The cured product of the resin composition is contained in the space portion.
該多孔質金属粒子焼結物中の細孔の断面形状や大きさは、種々様々である(図4、図8参照)。その断面形状は、略円形、略楕円形、略長方形、略三角形、不規則形状などである。
焼結前の加熱焼結性金属粒子(A)間の隙間が主に細孔になるので、各細孔の最長径は、通常、0.1〜4μmくらいである。
The cross-sectional shape and size of the pores in the sintered porous metal particles are various (see FIGS. 4 and 8). The cross-sectional shape is a substantially circular shape, a substantially oval shape, a substantially rectangular shape, a substantially triangular shape, an irregular shape, or the like.
Since the gaps between the heat-sinterable metal particles (A) before sintering mainly become pores, the longest diameter of each pore is usually about 0.1 to 4 μm.
該熱硬化性樹脂組成物(C)は、該加熱焼結性金属粒子(A)に比べて配合量が著しく少ないにも係わらず、接合体の接着強さが大きいことからすると、該熱硬化性樹脂組成物(C)は多孔質金属粒子焼結物の細孔中に薄く浸透した状態で硬化していると推測される。 Although the thermosetting resin composition (C) has a significantly lower bonding amount than the heat-sinterable metal particles (A), the thermosetting resin composition (C) has a high bonding strength, so It is presumed that the conductive resin composition (C) is cured in a state where it is thinly penetrated into the pores of the sintered porous metal particles.
また、本発明のペースト状金属粒子組成物中の該加熱焼結性金属粒子(A)は、高い導電性と熱伝導性を有するため、該加熱焼結性金属粒子(A)の多孔質焼結物も導電性と熱伝導性に優れる。具体的には、導電性の程度を示す体積抵抗率は、1×10−6Ω・cm以下であることが好ましく、熱伝導性の程度を示す熱伝導率は、100W/m・K以上であることが好ましい。 Further, since the heat-sinterable metal particles (A) in the paste-like metal particle composition of the present invention have high conductivity and thermal conductivity, the heat-sinterable metal particles (A) are porously sintered. The product is also excellent in electrical conductivity and thermal conductivity. Specifically, the volume resistivity indicating the degree of electrical conductivity is preferably 1 × 10 −6 Ω · cm or less, and the thermal conductivity indicating the degree of thermal conductivity is 100 W / m · K or more. Preferably there is.
本発明のペースト状金属粒子組成物を複数の金属製部材間の接合に用いた場合、該加熱焼結性金属粒子(A)同士の焼結物は、焼結時に接触していた金属製部材、例えば金メッキ基板、金合金メッキ基板、銀基板、銀メッキ金属基板、銀合金基板、銀合金メッキ基板、銅基板、銅メッキ基板、銅合金基板、銅合金メッキ基板、白金メッキ基板、白金合金基板、白金合金メッキ基板、パラジウムメッキ基板、パラジウム合金基板、パラジウム合金メッキ基板等の金属系基板や電気絶縁性基板上の前記した電極等金属部分へ強固に接着する。更に、該熱硬化性樹脂組成物(C)は接合強度を向上する効果があるので接着強度は著しく大きくなり、更に、該金属製部材間における該焼結物は熱衝撃に対する耐久性が優れる。このため、本発明の製造方法による金属製部材接合体は、金属系基板や金属個所を有する電子部品、電子装置、電気部品、電気装置等における金属製部材接合体として有用である。 When the paste-like metal particle composition of the present invention is used for joining between a plurality of metal members, the sintered product of the heat-sinterable metal particles (A) is in contact with the metal member at the time of sintering. For example, gold plated substrate, gold alloy plated substrate, silver substrate, silver plated metal substrate, silver alloy substrate, silver alloy plated substrate, copper substrate, copper plated substrate, copper alloy substrate, copper alloy plated substrate, platinum plated substrate, platinum alloy substrate It adheres firmly to metal parts such as electrodes on metal substrates such as platinum alloy plated substrates, palladium plated substrates, palladium alloy substrates, palladium alloy plated substrates and the like, and electrical insulating substrates. Furthermore, since the thermosetting resin composition (C) has an effect of improving the bonding strength, the adhesive strength is remarkably increased, and the sintered product between the metal members is excellent in durability against thermal shock. For this reason, the metal member assembly by the manufacturing method of the present invention is useful as a metal member assembly in an electronic component, an electronic device, an electric component, an electric device or the like having a metal substrate or a metal part.
そのような接合として、金属製個所を有する、コンデンサ、抵抗等のチップ部品、発光ダイオード、レーザーダイオード、メモリ、IC、IGBT、CPU等とリードフレームもしくは回路基板との接合、金属製個所を有する、高発熱の半導体素子と冷却板との接合が例示される。 As such a junction, it has a metal part, a chip part such as a capacitor, a resistor, a light emitting diode, a laser diode, a memory, an IC, an IGBT, a CPU etc. and a lead frame or a circuit board, a metal part, The joining of a highly heat-generating semiconductor element and a cooling plate is exemplified.
本発明の実施例と比較例を掲げる。実施例と比較例中、部とあるのは質量部を意味し、平均粒径は前記したメディアン径を意味する。実施例と比較例中での加熱は、強制循環式オーブン内での加熱であり、強制循環式オーブン内の雰囲気は、断りがない限りは大気である。ペースト状金属粒子組成物の微小吐出性、加熱焼結性金属粒子の被覆剤量、加熱して生成した多孔質金属粒子焼結物の空隙率、体積抵抗率、熱伝導率、加熱して接合した接合体の接着強さの測定および冷熱サイクル試験は、以下の方法により行った。測定は、断りがない限りは大気中で室温(約25℃)での測定である。 Examples and comparative examples of the present invention will be given. In Examples and Comparative Examples, “part” means “part by mass”, and “average particle diameter” means the median diameter described above. The heating in Examples and Comparative Examples is heating in a forced circulation oven, and the atmosphere in the forced circulation oven is air unless otherwise noted. Fine discharge property of paste-like metal particle composition, coating amount of heat-sinterable metal particles, porosity, volume resistivity, thermal conductivity of heated porous metal particle sintered product, heating and bonding The adhesion strength measurement and the cooling / heating cycle test of the joined body were performed by the following methods. The measurement is a measurement at room temperature (about 25 ° C.) in the atmosphere unless otherwise specified.
[加熱焼結性金属粒子の被覆剤量]
示差熱熱重量同時測定装置(島津製作所株式会社製DTG−60AH型)を用い、加熱焼結性金属粒子を昇温速度10℃/分にて室温(約25℃)から500℃まで昇温して、加熱焼結性金属粒子の減量率を被覆剤量として算出した。加熱焼結性金属粒子が加熱焼結性銅粒子の場合は、大気中の代わりに窒素ガス中にて昇温して測定した。
[Coating amount of heat-sinterable metal particles]
Using a differential thermothermal gravimetric simultaneous measurement device (DTG-60AH type, manufactured by Shimadzu Corporation), the temperature of the heat-sinterable metal particles was increased from room temperature (about 25 ° C.) to 500 ° C. at a temperature increase rate of 10 ° C./min. Thus, the weight loss rate of the heat-sinterable metal particles was calculated as the coating amount. When the heat-sinterable metal particles were heat-sinterable copper particles, the temperature was measured in nitrogen gas instead of in the air.
[ペースト状金属粒子組成物の微小吐出性]
5mlシリンジ(EFD,Inc.社製)にペースト状金属粒子組成物を3ml充填し、内径0.14mmであり長さが15mmの金属ニードル(武蔵エンジニアリング株式会社製)を取り付け、1秒間隔で圧力200kPaの加圧有りと加圧なしを繰り返して吐出し、詰まりの発生の有無を観察した。
[Micro discharge property of paste-like metal particle composition]
A 5 ml syringe (EFD, Inc.) is filled with 3 ml of a paste-like metal particle composition, and a metal needle (made by Musashi Engineering Co., Ltd.) having an inner diameter of 0.14 mm and a length of 15 mm is attached, and pressure is applied at intervals of 1 second. The presence or absence of clogging was observed by repeating discharge with and without pressurization of 200 kPa.
[多孔質金属粒子焼結物の空隙率]
ポリテトラフルオロエチレン樹脂板上に15mm角の開口部を有する厚さ1mmのステンレス製のマスクを置き、ペースト状金属粒子組成物を印刷塗布した。
[Porosity of sintered porous metal particles]
A 1 mm thick stainless steel mask having a 15 mm square opening was placed on the polytetrafluoroethylene resin plate, and the paste-like metal particle composition was applied by printing.
ペースト状金属粒子組成物中の加熱焼結性金属粒子が加熱焼結性銀粒子の場合は、これを熱風循環式オーブンで、所定の温度で1時間加熱して取り出し、ペースト状金属粒子組成物中の加熱焼結性金属粒子(A)を焼結した。加熱焼結性金属粒子が加熱焼結性銅粒子の場合は、更に、水素ガス10体積%と窒素ガス90体積%の混合ガスであるフォーミングガス中において、所定の温度で10分間加熱した。 When the heat-sinterable metal particles in the paste-like metal particle composition are heat-sinterable silver particles, the heat-sinterable silver particles are taken out by heating at a predetermined temperature for 1 hour in a hot-air circulating oven, and the paste-like metal particle composition The heat-sinterable metal particles (A) therein were sintered. When the heat-sinterable metal particles were heat-sinterable copper particles, they were further heated at a predetermined temperature for 10 minutes in a forming gas that is a mixed gas of 10% by volume of hydrogen gas and 90% by volume of nitrogen gas.
得られた多孔質金属粒子焼結物をポリイミド樹脂板からはずして空隙率測定用試験体とした。
得られた板状の試験体を自動精密切断装置(日本電子株式会社製、商品名アイソメット)により削り出し、得られた断面を走査型電子顕微鏡で撮影し、その画像を均質な印刷用紙に印刷して多孔質金属粒子焼結物の固体部分と空間部分を切り分け、各々の質量を測定して空間部分の占める割合を空隙率として%で示した。
なお、加熱硬化性樹脂組成物の硬化物は透明であり、多孔質金属粒子焼結物の細孔内に存在しても目に見えず写真に写らないので、加熱硬化性樹脂組成物の硬化物は前記空間部分に含まれている。
The obtained porous metal particle sintered product was removed from the polyimide resin plate to obtain a test piece for measuring porosity.
The obtained plate-shaped specimen is cut out with an automatic precision cutting device (trade name isomet, manufactured by JEOL Ltd.), and the resulting cross section is photographed with a scanning electron microscope, and the image is printed on a homogeneous printing paper. Then, the solid portion and the space portion of the porous metal particle sintered product were separated, the respective masses were measured, and the ratio of the space portion was expressed as% as the porosity.
The cured product of the thermosetting resin composition is transparent, and even if it exists in the pores of the sintered porous metal particles, it is not visible and does not appear in the photograph. An object is included in the space portion.
[多孔質金属粒子焼結物の体積抵抗率]
幅50mm×長さ50mm×厚さ2.0mmのガラス板上に、幅10mm×長さ10mmの開口部を有する2mm厚のメタルマスクを用いて、ペースト状金属粒子組成物を塗布し、所定の温度の強制循環式オーブン内で所定の1時間加熱して板状の多孔質金属粒子焼結物とした。加熱焼結性金属粒子が加熱焼結性銅粒子の場合は、更に、水素ガス10体積%と窒素ガス90体積%の混合ガスであるフォーミングガス中において、所定の温度で10分間加熱した。
ガラス板からはがした該金属粒子焼結物について、JIS K 7194に準じた方法により体積抵抗率(単位;Ω・cm)を測定した。
[Volume resistivity of sintered porous metal particles]
A paste-like metal particle composition was applied onto a glass plate having a width of 50 mm × length of 50 mm × thickness of 2.0 mm using a 2 mm thick metal mask having an opening of width 10 mm × length 10 mm. A plate-shaped porous metal particle sintered product was obtained by heating in a forced circulation oven at a predetermined temperature for 1 hour. When the heat-sinterable metal particles were heat-sinterable copper particles, they were further heated at a predetermined temperature for 10 minutes in a forming gas that is a mixed gas of 10% by volume of hydrogen gas and 90% by volume of nitrogen gas.
The volume resistivity (unit: Ω · cm) of the sintered metal particle peeled from the glass plate was measured by a method according to JIS K 7194.
[多孔質金属粒子焼結物の熱伝導率]
幅50mm×長さ50mm×厚さ2.0mmのガラス板上に、幅10mm×長さ10mmの開口部を有する2mm厚のメタルマスクを用いて、ペースト状金属粒子組成物を塗布し、所定の温度の強制循環式オーブン内で所定の1時間加熱して板状の多孔質金属粒子焼結物とした。金属粒子が銅粒子の場合は、更に、水素ガス10体積%と窒素ガス90体積%の混合ガスであるフォーミングガス中において、所定の温度で10分間加熱した。
ガラス板からはがした該多孔質金属粒子焼結物について、レーザーフラッシュ法により熱伝導率(単位;W/m・K)を測定した。
[Thermal conductivity of sintered porous metal particles]
A paste-like metal particle composition was applied onto a glass plate having a width of 50 mm × length of 50 mm × thickness of 2.0 mm using a 2 mm thick metal mask having an opening of width 10 mm × length 10 mm. A plate-shaped porous metal particle sintered product was obtained by heating in a forced circulation oven at a predetermined temperature for 1 hour. When the metal particles were copper particles, the metal particles were further heated at a predetermined temperature for 10 minutes in a forming gas which is a mixed gas of 10% by volume of hydrogen gas and 90% by volume of nitrogen gas.
The porous metal particle sintered product peeled from the glass plate was measured for thermal conductivity (unit: W / m · K) by a laser flash method.
[接合体の接着強さ]
幅25mm×長さ70mm×厚さ1.0mmの銀基板(銀純度99.99%)上に、10mmの間隔をおいて4つの幅2.5mm×長さ2.5mmの開口部を有する100μm厚のメタルマスクを用いてペースト状金属粒子組成物を塗布し、その上に幅2.5mm×長さ2.5mm×厚さ0.5mmの銀チップ(銀純度99.99%)を搭載後、所定の温度の強制循環式オーブン内で1時間加熱して接合した。銅粒子を含む場合は、更に、水素ガス10体積%と窒素ガス90体積%の混合ガスであるフォーミングガス中において、所定の温度で10分間加熱した。
[Adhesive strength of joined body]
On a silver substrate (silver purity 99.99%) 25 mm wide × 70 mm long × 1.0 mm thick, 100 μm having four 2.5 mm wide × 2.5 mm long openings at 10 mm intervals. After applying a paste-like metal particle composition using a thick metal mask, and mounting a silver chip (silver purity 99.99%) of width 2.5 mm × length 2.5 mm × thickness 0.5 mm thereon Then, they were joined by heating in a forced circulation oven at a predetermined temperature for 1 hour. In the case of containing copper particles, it was further heated for 10 minutes at a predetermined temperature in a forming gas which is a mixed gas of 10 vol% hydrogen gas and 90 vol% nitrogen gas.
かくして得られた接着強さ測定用試験体の幅2.5mm×長さ2.5mm×厚さ0.5mmの銀チップの側面を接着強さ試験機により速度23mm/分で押圧し、接合部がせん断破壊したときの荷重をもって接着強さ(単位;MPa)とした。 The side surface of the silver chip having a width of 2.5 mm, a length of 2.5 mm, and a thickness of 0.5 mm of the test specimen for measuring the adhesive strength thus obtained was pressed at a speed of 23 mm / min with an adhesive strength tester, The adhesive strength (unit: MPa) was defined as the load at the time of shear fracture.
[接合体の冷熱サイクル試験]
25mm×25mm×厚さ1.0mmの銀メッキ銅基板(銀純度99.9%)上に、幅2.5mm×長さ2.5mmの開口部を有する100μm厚のメタルマスクを用いてペースト状金属粒子組成物を塗布し、その上に幅2.5mm×長さ2.5mm×厚さ0.5mmの銀チップ(銀純度99.99%)を搭載後、所定の温度の強制循環式オーブン内で1時間加熱して接合した。銅粒子を含む場合は、更に、水素ガス10体積%と窒素ガス90体積%の混合ガスであるフォーミングガス中において、所定の温度で10分間加熱した。
[Cold thermal cycle test]
Using a 100 μm-thick metal mask having an opening of 2.5 mm in width and 2.5 mm in length on a silver-plated copper substrate (silver purity 99.9%) of 25 mm × 25 mm × thickness 1.0 mm A metal particle composition is applied, and a silver chip (silver purity 99.99%) having a width of 2.5 mm, a length of 2.5 mm, and a thickness of 0.5 mm is mounted thereon, and then a forced circulation oven at a predetermined temperature. It was heated and joined for 1 hour. In the case of containing copper particles, it was further heated for 10 minutes at a predetermined temperature in a forming gas which is a mixed gas of 10 vol% hydrogen gas and 90 vol% nitrogen gas.
かくして得られた冷熱サイクル試験用試験体を、−55℃で30分間放置と+125℃で30分間放置を1サイクルとする冷熱サイクル試験を1000サイクル行った後、走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製JSM-7500F)を用いて試験体を自動精密切断装置(日本電子株式会社製、商品名アイソメット)により削り出し、得られた断面を観察し、金属粒子の多孔質焼結物におけるクラック発生の有無を確認した。長さが25μm以上であり、最大幅が2μm以上である非常に細長い空隙、または、長さが4μm以上,25μm未満であり、最大幅が2μm以上である細長い空隙がクラックである(図7の下部、図10参照)。 The thus obtained specimen for a cold cycle test was subjected to 1000 cycles of a cold cycle test in which a cycle of standing at −55 ° C. for 30 minutes and leaving at + 125 ° C. for 30 minutes was performed for 1 cycle, and then a scanning electron microscope Using JSM-7500F manufactured by JSM-7500), the specimen was shaved by an automatic precision cutting device (trade name isomet, manufactured by JEOL Ltd.), and the resulting cross-section was observed to cause cracks in porous sintered metal particles. The presence or absence was confirmed. A very elongated void having a length of 25 μm or more and a maximum width of 2 μm or more, or an elongated void having a length of 4 μm or more and less than 25 μm and a maximum width of 2 μm or more is a crack (FIG. 7). Bottom, see FIG. 10).
[参考例1]
[熱硬化性エポキシ樹脂組成物(1)の調製、硬化剤は包接型硬化剤]
ミキサー中で、三菱化学株式会社製4官能性エポキシ樹脂(商品名:jER604、粘度7.5Pa・s(25℃)、エポキシ当量120g)93部、硬化剤として日本曹達株式会社製の包接型硬化材(商品名:TEP−2P4MHZ)7部を均一に混合することにより、熱硬化性エポキシ樹脂組成物(1)を調製した。このエポキシ樹脂組成物を200℃で1時間加熱して生成した硬化物のガラス転移温度は190℃である。なお、TEP−2P4MHZは、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾールを1,1,2,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エタンに包接したものであり、該イミダゾールを46%含有する。
[Reference Example 1]
[Preparation of thermosetting epoxy resin composition (1), curing agent is clathrate type curing agent]
In a mixer, a tetrafunctional epoxy resin (trade name: jER604, viscosity 7.5 Pa · s (25 ° C.), epoxy equivalent 120 g) 93 parts manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, clathrate type manufactured by Nippon Soda Co., Ltd. as a curing agent A thermosetting epoxy resin composition (1) was prepared by uniformly mixing 7 parts of a curing material (trade name: TEP-2P4MHZ). The glass transition temperature of the cured product produced by heating this epoxy resin composition at 200 ° C. for 1 hour is 190 ° C. In addition, TEP-2P4MHZ includes 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole in 1,1,2,2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethane, and the imidazole is 46%. contains.
[参考例2]
[熱硬化性エポキシ樹脂組成物(2)の調製、硬化剤は非包接型硬化剤]
ミキサー中で、三菱化学株式会社製多官能タイプエポキシ樹脂(商品名:jER152、粘度1.5Pa・s(52℃)、エポキシ当量177g)97部、硬化剤として三菱化学株式会社製の2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール3部を均一に混合することにより、熱硬化性エポキシ樹脂組成物(2)を調製した。このエポキシ樹脂組成物を200℃で1時間加熱して生成した硬化物のガラス転移温度は178℃である。
[Reference Example 2]
[Preparation of thermosetting epoxy resin composition (2), curing agent is non-inclusion curing agent]
In a mixer, polyfunctional type epoxy resin manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation (trade name: jER152, viscosity 1.5 Pa · s (52 ° C.), epoxy equivalent 177 g) 97 parts, 2-phenyl manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation as a curing agent A thermosetting epoxy resin composition (2) was prepared by uniformly mixing 3 parts of -4-methyl-5-hydroxymethylimidazole. The glass transition temperature of the cured product produced by heating this epoxy resin composition at 200 ° C. for 1 hour is 178 ° C.
[参考例3]
[非熱硬化性エポキシ樹脂]
三菱化学株式会社製4官能性エポキシ樹脂(商品名:jER604、粘度7.5Pa・s(25℃)、エポキシ当量120g)をそのまま用いた。このエポキシ樹脂は200℃で1時間加熱しても硬化しなかった。
[Reference Example 3]
[Non-thermosetting epoxy resin]
A tetrafunctional epoxy resin (trade name: jER604, viscosity 7.5 Pa · s (25 ° C.), epoxy equivalent 120 g) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation was used as it was. This epoxy resin did not cure even when heated at 200 ° C. for 1 hour.
[実施例1]
ミキサー内で、硝酸銀の湿式還元法で製造され,平均粒径が0.8μmであり,表面がオレイン酸で被覆された(オレイン酸量は0.5質量%である)涙滴状の加熱焼結性銀粒子91.2部、揮発性分散媒としてオクタンジオール(協和発酵ケミカル株式会社製、沸点244℃(以後同様))7.7部、および、参考例1で調製した熱硬化性エポキシ樹脂組成物(1)1.1部を均一に混合してペースト状銀粒子組成物を調製した。該加熱焼結性銀粒子と該熱硬化性エポキシ樹脂組成物の質量比率は、98.8:1.2である。
[Example 1]
Manufactured by a wet reduction method of silver nitrate in a mixer, the average particle diameter is 0.8 μm, and the surface is coated with oleic acid (the amount of oleic acid is 0.5% by mass). 91.2 parts of the binding silver particles, 7.7 parts of octanediol (manufactured by Kyowa Hakko Chemical Co., Ltd., boiling point 244 ° C. (hereinafter the same)) as the volatile dispersion medium, and the thermosetting epoxy resin prepared in Reference Example 1 A paste-like silver particle composition was prepared by uniformly mixing 1.1 parts of the composition (1). The mass ratio of the heat-sinterable silver particles and the thermosetting epoxy resin composition is 98.8: 1.2.
このペースト状銀粒子組成物の微小吐出性、および、ペースト状銀粒子組成物を200℃で1時間加熱して生成した該加熱焼結性銀粒子の多孔質焼結物について、空隙率、体積抵抗率、熱伝導率および接合体について接着強さを測定し、接合体の冷熱サイクル試験をしたところ、微小吐出性は良好であり、多孔質銀粒子焼結物の体積抵抗率は低く、熱伝導率は高かった。また、接合体の接着強さは大きく、冷熱サイクル試験後の該多孔質銀粒子焼結物にはクラックは発生していなかった(図6参照)。
以上の結果を表1にまとめて示した。このペースト状銀粒子組成物は、微小吐出が可能であり、多孔質銀粒子焼結物の導電性、熱伝導性が高く、複数の銀製部材を極めて強固に接合して、しかも熱衝撃に対する耐久性が高いことがわかる。
The fine discharge property of the paste-like silver particle composition, and the porous sintered product of the heat-sinterable silver particles produced by heating the paste-like silver particle composition at 200 ° C. for 1 hour, the porosity, volume When the adhesion strength was measured for the resistivity, thermal conductivity, and joined body, and the cold cycle test of the joined body was performed, the micro-discharge property was good, the volume resistivity of the porous silver particle sintered product was low, and the heat The conductivity was high. Moreover, the adhesive strength of the joined body was large, and no cracks were generated in the porous silver particle sintered product after the thermal cycle test (see FIG. 6).
The above results are summarized in Table 1. This paste-like silver particle composition is capable of minute discharge, has high conductivity and thermal conductivity of porous silver particle sintered material, and bonds a plurality of silver members extremely firmly, and is also resistant to thermal shock. It turns out that the nature is high.
[実施例2]
ミキサー内で、硝酸銀の湿式還元法で製造され,平均粒径が0.7μmであり,表面がオクタン酸で被覆された(オクタン酸量は1.4質量%である)涙滴状の加熱焼結性銀粒子90.9部、揮発性分散媒としてn−ヘキサン(和光純薬工業ケミカル株式会社製の試薬、沸点69℃)8.1部、および、参考例1で調製した熱硬化性エポキシ樹脂組成物(1)1.0部を均一に混合してペースト状銀粒子組成物を調製した。該加熱焼結性銀粒子と該熱硬化性エポキシ樹脂組成物の質量比率は、98.9:1.1である。
[Example 2]
In a mixer, it was manufactured by a wet reduction method of silver nitrate, the average particle diameter was 0.7 μm, and the surface was coated with octanoic acid (octanoic acid content was 1.4% by mass). 90.9 parts of binding silver particles, n-hexane (a reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., boiling point 69 ° C.) 8.1 parts as a volatile dispersion medium, and the thermosetting epoxy prepared in Reference Example 1 A paste-like silver particle composition was prepared by uniformly mixing 1.0 part of the resin composition (1). The mass ratio of the heat-sinterable silver particles and the thermosetting epoxy resin composition is 98.9: 1.1.
このペースト状銀粒子組成物の微小吐出性、および、ペースト状銀粒子組成物を200℃で1時間加熱して生成した該加熱焼結性銀粒子の多孔質焼結物について、空隙率、体積抵抗率、熱伝導率および接合体について接着強さを測定し、接合体の冷熱サイクル試験をしたところ、微小吐出性は良好であり、多孔質銀粒子焼結物の体積抵抗率は低く、熱伝導率は高かった。また、接合体の接着強さは大きく、冷熱サイクル試験後の該多孔質銀粒子焼結物にはクラックは発生していなかった。
以上の結果を表1にまとめて示した。このペースト状銀粒子組成物は、微小吐出が可能であり、多孔質銀粒子焼結物の導電性、熱伝導性が高く、複数の銀製部材を極めて強固に接合して、しかも熱衝撃に対する耐久性が高いことがわかる。
The fine discharge property of the paste-like silver particle composition, and the porous sintered product of the heat-sinterable silver particles produced by heating the paste-like silver particle composition at 200 ° C. for 1 hour, the porosity, volume When the adhesion strength was measured for the resistivity, thermal conductivity, and joined body, and the cold cycle test of the joined body was performed, the micro-discharge property was good, the volume resistivity of the porous silver particle sintered product was low, and the heat The conductivity was high. Moreover, the bonding strength of the joined body was large, and no cracks were generated in the sintered product of the porous silver particles after the thermal cycle test.
The above results are summarized in Table 1. This paste-like silver particle composition is capable of minute discharge, has high conductivity and thermal conductivity of porous silver particle sintered material, and bonds a plurality of silver members extremely firmly, and is also resistant to thermal shock. It turns out that the nature is high.
[実施例3]
ミキサー内で、硝酸銀の湿式還元法で製造され,平均粒径が6.0μmであり,表面がステアリン酸で被覆された(ステアリン酸量は0.2質量%である)球状の加熱焼結性銀粒子92.3部、揮発性分散媒としてオクタンジオール(協和発酵ケミカル株式会社製)7.0部、および、参考例1で調製した熱硬化性エポキシ樹脂組成物(1)0.7部を均一に混合してペースト状銀粒子組成物を調製した。該加熱焼結性銀粒子と該熱硬化性エポキシ樹脂組成物の質量比率は、99.2:0.8である。
[Example 3]
Spherical heat sinterability produced by wet reduction method of silver nitrate in a mixer, average particle diameter of 6.0 μm, and surface coated with stearic acid (the amount of stearic acid is 0.2 mass%) 92.3 parts of silver particles, 7.0 parts of octanediol (manufactured by Kyowa Hakko Chemical Co., Ltd.) as a volatile dispersion medium, and 0.7 part of the thermosetting epoxy resin composition (1) prepared in Reference Example 1 The paste-like silver particle composition was prepared by mixing uniformly. The mass ratio of the heat-sinterable silver particles and the thermosetting epoxy resin composition is 99.2: 0.8.
このペースト状銀粒子組成物の微小吐出性、および、ペースト状銀粒子組成物を200℃で1時間加熱して生成した該加熱焼結性銀粒子の多孔質焼結物について、空隙率、体積抵抗率、熱伝導率および接合体について接着強さを測定し、接合体の冷熱サイクル試験をしたところ、微小吐出性は良好であり、多孔質銀粒子焼結物の体積抵抗率は低く、熱伝導率は高かった。また、接合体の接着強さは大きく、冷熱サイクル試験後の該多孔質銀粒子焼結物にはクラックは発生していなかった。
以上の結果を表1にまとめて示した。このペースト状銀粒子組成物は、微小吐出が可能であり、多孔質銀粒子焼結物の導電性、熱伝導性が高く、複数の銀製部材を極めて強固に接合して、しかも熱衝撃に対する耐久性が高いことがわかる。
The fine discharge property of the paste-like silver particle composition, and the porous sintered product of the heat-sinterable silver particles produced by heating the paste-like silver particle composition at 200 ° C. for 1 hour, the porosity, volume When the adhesion strength was measured for the resistivity, thermal conductivity, and joined body, and the cold cycle test of the joined body was performed, the micro-discharge property was good, the volume resistivity of the porous silver particle sintered product was low, and the heat The conductivity was high. Moreover, the bonding strength of the joined body was large, and no cracks were generated in the sintered product of the porous silver particles after the thermal cycle test.
The above results are summarized in Table 1. This paste-like silver particle composition is capable of minute discharge, has high conductivity and thermal conductivity of porous silver particle sintered material, and bonds a plurality of silver members extremely firmly, and is also resistant to thermal shock. It turns out that the nature is high.
[実施例4]
ミキサー内で、硝酸銀の湿式還元法で製造され,平均粒径が3.0μmであり,表面がオレイン酸カリウムで被覆された(オレイン酸カリウム量は0.3質量%である)球状の加熱焼結性銀粒子91.3部、揮発性分散媒としてα−ターピネオール(関東化学株式会社製)7.7部、および、参考例1で調製した熱硬化性エポキシ樹脂組成物(1)1.0部を均一に混合してペースト状銀粒子組成物を調製した。該加熱焼結性銀粒子と該熱硬化性エポキシ樹脂組成物の質量比率は、98.9:1.1である。
[Example 4]
In a mixer, a spherical heat-firing method manufactured by a wet reduction method of silver nitrate, having an average particle size of 3.0 μm, and coated with potassium oleate (the amount of potassium oleate is 0.3% by mass). 91.3 parts of binding silver particles, 7.7 parts of α-terpineol (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) as a volatile dispersion medium, and 1.0 of the thermosetting epoxy resin composition (1) prepared in Reference Example 1 Parts were uniformly mixed to prepare a paste-like silver particle composition. The mass ratio of the heat-sinterable silver particles and the thermosetting epoxy resin composition is 98.9: 1.1.
このペースト状銀粒子組成物の微小吐出性、および、ペースト状銀粒子組成物を250℃で1時間加熱して生成した該加熱焼結性銀粒子の多孔質焼結物について、空隙率、体積抵抗率、熱伝導率および接合体について接着強さを測定し、接合体の冷熱サイクル試験をしたところ、微小吐出性は良好であり、多孔質銀粒子焼結物の体積抵抗率は低く、熱伝導率は高かった。また、接合体の接着強さは大きく、冷熱サイクル試験後の該多孔質銀粒子焼結物にはクラックは発生していなかった。
以上の結果を表2にまとめて示した。このペースト状銀粒子組成物は、微小吐出が可能であり、多孔質銀粒子焼結物の導電性、熱伝導性が高く、複数の銀製部材を極めて強固に接合して、しかも熱衝撃に対する耐久性が高いことがわかる。
The fine discharge property of the paste-like silver particle composition, and the porous sintered product of the heat-sinterable silver particles produced by heating the paste-like silver particle composition at 250 ° C. for 1 hour, the porosity, volume When the adhesion strength was measured for the resistivity, thermal conductivity, and joined body, and the cold cycle test of the joined body was performed, the micro-discharge property was good, the volume resistivity of the porous silver particle sintered product was low, and the heat The conductivity was high. Moreover, the bonding strength of the joined body was large, and no cracks were generated in the sintered product of the porous silver particles after the thermal cycle test.
The above results are summarized in Table 2. This paste-like silver particle composition is capable of minute discharge, has high conductivity and thermal conductivity of porous silver particle sintered material, and bonds a plurality of silver members extremely firmly, and is also resistant to thermal shock. It turns out that the nature is high.
[実施例5]
ミキサー内で、硝酸銀の湿式還元法で製造され,平均粒径が1.0μmであり, 表面がリン酸エステル基とアミノ基を有する両性高分子分散剤であるビックケミー・ジャパン株式会社製のDISPERBYK-2020(酸価:37mgKOH/g、アミン価:36mgKOH/g)で被覆された(DISPERBYK-2020量は0.3量%である)粒状の加熱焼結性銀粒子92.1部、揮発性分散媒としてオクタンジオール(協和発酵ケミカル株式会社製)7.4部、および、京セラケミカル株式会社製の熱硬化性ポリイミド樹脂(品番CT4112。固形分は17.5質量%であり、残りは揮発性溶媒のN,N−ジメチルアセトアミド(沸点166℃)である)2.9部を均一に混合してペースト状銀粒子組成物を調製した。該加熱焼結性銀粒子と該熱硬化性ポリイミド樹脂組成物の質量比率は、99.5:0.5である。
[Example 5]
DISPERBYK- manufactured by Big Chemie Japan Co., Ltd., which is an amphoteric polymer dispersant produced by a wet reduction method of silver nitrate in a mixer, having an average particle size of 1.0 μm, and having a phosphate group and an amino group on the surface. 92.1 parts of granular heat-sinterable silver particles coated with 2020 (acid value: 37 mg KOH / g, amine value: 36 mg KOH / g) (DISPERBYK-2020 amount is 0.3% by weight), volatile dispersion 7.4 parts octanediol (manufactured by Kyowa Hakko Chemical Co., Ltd.) as a medium, and thermosetting polyimide resin (product number CT4112 manufactured by Kyocera Chemical Co., Ltd., solid content is 17.5% by mass, and the rest is a volatile solvent. 2.9 parts of N, N-dimethylacetamide (boiling point 166 ° C.) was uniformly mixed to prepare a pasty silver particle composition. The mass ratio of the heat-sinterable silver particles and the thermosetting polyimide resin composition is 99.5: 0.5.
このペースト状銀粒子組成物の微小吐出性、および、ペースト状銀粒子組成物を250℃で1時間加熱して生成した該加熱焼結性銀粒子の多孔質焼結物について、空隙率、体積抵抗率、熱伝導率および接合体について接着強さを測定し、接合体の冷熱サイクル試験をしたところ、微小吐出性は良好であり、多孔質銀粒子焼結物の体積抵抗率は低く、熱伝導率は高かった。また、接合体の接着強さは大きく、冷熱サイクル試験後の該多孔質銀粒子焼結物にはクラックは発生していなかった。
以上の結果を表2にまとめて示した。このペースト状銀粒子組成物は、微小吐出が可能であり、多孔質銀粒子焼結物の導電性、熱伝導性が高く、複数の銀製部材を極めて強固に接合して、しかも熱衝撃に対する耐久性が高いことがわかる。
The fine discharge property of the paste-like silver particle composition, and the porous sintered product of the heat-sinterable silver particles produced by heating the paste-like silver particle composition at 250 ° C. for 1 hour, the porosity, volume When the adhesion strength was measured for the resistivity, thermal conductivity, and joined body, and the cold cycle test of the joined body was performed, the micro-discharge property was good, the volume resistivity of the porous silver particle sintered product was low, and the heat The conductivity was high. Moreover, the bonding strength of the joined body was large, and no cracks were generated in the sintered product of the porous silver particles after the thermal cycle test.
The above results are summarized in Table 2. This paste-like silver particle composition is capable of minute discharge, has high conductivity and thermal conductivity of porous silver particle sintered material, and bonds a plurality of silver members extremely firmly, and is also resistant to thermal shock. It turns out that the nature is high.
[実施例6]
ミキサー内で、硝酸銀の湿式還元法で製造され,平均粒径が1.0μmであり,表面がオレイン酸で被覆された(オレイン酸量は0.3質量%である)粒状の加熱焼結性銀粒子92.9部、揮発性分散媒としてオクタンジオール(協和発酵ケミカル株式会社製)7.0部、および、参考例1で調製した熱硬化性エポキシ樹脂組成物(1)0.093部を均一に混合してペースト状銀粒子組成物を調製した。該加熱焼結性銀粒子と該熱硬化性エポキシ樹脂組成物の質量比率は、99.9:0.1である。
[Example 6]
In a mixer, manufactured by the wet reduction method of silver nitrate, the average particle size is 1.0μm, and the surface is coated with oleic acid (the amount of oleic acid is 0.3% by mass). 92.9 parts of silver particles, 7.0 parts of octanediol (manufactured by Kyowa Hakko Chemical Co., Ltd.) as a volatile dispersion medium, and 0.093 parts of the thermosetting epoxy resin composition (1) prepared in Reference Example 1 The paste-like silver particle composition was prepared by mixing uniformly. The mass ratio of the heat-sinterable silver particles and the thermosetting epoxy resin composition is 99.9: 0.1.
このペースト状銀粒子組成物の微小吐出性、および、ペースト状銀粒子組成物を200℃で1時間加熱して生成した該加熱焼結性銀粒子の多孔質焼結物について、空隙率、体積抵抗率、熱伝導率および接合体について接着強さを測定し、接合体の冷熱サイクル試験をしたところ、微小吐出性は良好であり、多孔質銀粒子焼結物の体積抵抗率は低く、熱伝導率は高かった。また、接合体の接着強さは大きく、冷熱サイクル試験後の該多孔質銀粒子焼結物にはクラックが発生していなかった。
以上の結果を表2にまとめて示した。このペースト状銀粒子組成物は、微小吐出が可能であり、多孔質銀粒子焼結物の導電性、熱伝導性が高く、複数の銀製部材を極めて強固に接合して、しかも熱衝撃に対する耐久性が高いことがわかる。
The fine discharge property of the paste-like silver particle composition, and the porous sintered product of the heat-sinterable silver particles produced by heating the paste-like silver particle composition at 200 ° C. for 1 hour, the porosity, volume When the adhesion strength was measured for the resistivity, thermal conductivity, and joined body, and the cold cycle test of the joined body was performed, the micro-discharge property was good, the volume resistivity of the porous silver particle sintered product was low, and the heat The conductivity was high. Further, the bonding strength of the joined body was large, and no cracks were generated in the sintered product of the porous silver particles after the thermal cycle test.
The above results are summarized in Table 2. This paste-like silver particle composition is capable of minute discharge, has high conductivity and thermal conductivity of porous silver particle sintered material, and bonds a plurality of silver members extremely firmly, and is also resistant to thermal shock. It turns out that the nature is high.
[実施例7]
ミキサー内で、硫酸銅の湿式還元法で製造され,平均粒径が1.0μmであり,表面がステアリン酸で被覆された(ステアリン酸量は0.3質量%である)球状の加熱焼結性銅粒子90.9部、揮発性分散媒としてオクタンジオール(協和発酵ケミカル株式会社製)7.7部、および、参考例2で調製した熱硬化性エポキシ樹脂組成物(2)1.4部を均一に混合してペースト状銅粒子組成物を調製した。該加熱焼結性銅粒子と該熱硬化性エポキシ樹脂組成物の質量比率は、98.5:1.5である。
[Example 7]
Spherical heat-sintered manufactured by a wet reduction method of copper sulfate in a mixer, with an average particle size of 1.0 μm and coated with stearic acid on the surface (the amount of stearic acid is 0.3% by mass) 90.9 parts of conductive copper particles, 7.7 parts of octanediol (manufactured by Kyowa Hakko Chemical Co., Ltd.) as a volatile dispersion medium, and 1.4 parts of the thermosetting epoxy resin composition (2) prepared in Reference Example 2 Were uniformly mixed to prepare a paste-like copper particle composition. The mass ratio of the heat-sinterable copper particles and the thermosetting epoxy resin composition is 98.5: 1.5.
このペースト状銅粒子組成物の微小吐出性、および、ペースト状銅粒子組成物を300℃で1時間加熱し、さらに、水素ガス10体積%と窒素ガス90体積%の混合ガスであるフォーミングガス中において、300℃で10分間加熱して生成した該加熱焼結性銅粒子の多孔質焼結物について、空隙率、体積抵抗率、熱伝導率および接合体について接着強さを測定し、接合体の冷熱サイクル試験をしたところ、微小吐出性は良好であり、多孔質銅粒子焼結物の体積抵抗率は低く、熱伝導率は高かった。また、接合体の接着強さは大きく、冷熱サイクル試験後の該多孔質銅粒子焼結物にはクラックが発生していなかった。
以上の結果を表3にまとめて示した。このペースト状銅粒子組成物は、微小吐出が可能であり、多孔質銅粒子焼結物の導電性、熱伝導性が高く、複数の銀製部材を極めて強固に接合して、しかも熱衝撃に対する耐久性が高いことがわかる。
The fine discharge property of the paste-like copper particle composition and the paste-like copper particle composition are heated at 300 ° C. for 1 hour, and further in a forming gas which is a mixed gas of 10% by volume of hydrogen gas and 90% by volume of nitrogen gas The porous sintered product of the heat-sinterable copper particles produced by heating at 300 ° C. for 10 minutes, the porosity, volume resistivity, thermal conductivity and adhesive strength of the joined body were measured, and the joined body When the thermal cycle test was conducted, the micro-discharge property was good, the volume resistivity of the sintered porous copper particles was low, and the thermal conductivity was high. Moreover, the bonding strength of the joined body was large, and no cracks were generated in the porous copper particle sintered product after the thermal cycle test.
The above results are summarized in Table 3. This paste-like copper particle composition is capable of micro-ejection, has high conductivity and thermal conductivity of the sintered porous copper particles, and is extremely strong in joining a plurality of silver members, and is also resistant to thermal shock. It turns out that the nature is high.
[比較例1]
ミキサー内で、硝酸銀の湿式還元法で製造され,平均粒径が1.0μmであり,表面がオレイン酸で被覆された(オレイン酸量は0.3質量%である)粒状の加熱焼結性銀粒子92.3部、および、揮発性分散媒としてオクタンジオール(協和発酵ケミカル株式会社製)7.7部を均一に混合してペースト状銀粒子組成物を調製した。該銀粒子と熱硬化性エポキシ樹脂組成物の質量比率は、100.0:0.0である。
[Comparative Example 1]
In a mixer, manufactured by the wet reduction method of silver nitrate, the average particle size is 1.0μm, and the surface is coated with oleic acid (the amount of oleic acid is 0.3% by mass). 92.3 parts of silver particles and 7.7 parts of octanediol (manufactured by Kyowa Hakko Chemical Co., Ltd.) as a volatile dispersion medium were uniformly mixed to prepare a paste-like silver particle composition. The mass ratio of the silver particles to the thermosetting epoxy resin composition is 100.0: 0.0.
このペースト状銀粒子組成物の微小吐出性、および、ペースト状銀粒子組成物を200℃で1時間加熱して生成した該加熱焼結性銀粒子の多孔質焼結物について、空隙率、体積抵抗率、熱伝導率および接合体について接着強さを測定し、接合体の冷熱サイクル試験をしたところ、微小吐出性は良好で、多孔質銀粒子焼結物の体積抵抗率は低く、熱伝導率は高かったが、接合体の接着強さは小さく、冷熱サイクル試験後の該多孔質銀粒子焼結物にはクラックが発生していた(図7参照)。
以上の結果を表4にまとめて示した。このペースト状銀粒子組成物は、微小吐出が可能で多孔質銀粒子焼結物の導電性、熱伝導性は高いものの、複数の銀製部材を極めて強固に接合できず、しかも熱衝撃に対する耐久性が乏しいことがわかる。
The fine discharge property of the paste-like silver particle composition, and the porous sintered product of the heat-sinterable silver particles produced by heating the paste-like silver particle composition at 200 ° C. for 1 hour, the porosity, volume When the adhesion strength was measured for the resistivity, thermal conductivity, and joined body, and the thermal cycle test of the joined body was performed, the micro-discharge property was good, and the volume resistivity of the sintered porous silver particles was low, and the thermal conductivity Although the rate was high, the bonding strength of the joined body was small, and cracks were generated in the porous silver particle sintered product after the thermal cycle test (see FIG. 7).
The above results are summarized in Table 4. This paste-like silver particle composition is capable of micro-discharge, and the porous silver particle sintered product has high conductivity and thermal conductivity, but it cannot bond a plurality of silver members very firmly and is resistant to thermal shock. It is clear that there are few.
[比較例2]
ミキサー内で、硝酸銀の湿式還元法で製造され,平均粒径が1.0μmであり,表面がオレイン酸で被覆された(オレイン酸量は0.3質量%である)粒状の加熱焼結性銀粒子92.25部、揮発性分散媒としてオクタンジオール(協和発酵ケミカル株式会社製)7.7部、および、参考例1で調製した熱硬化性エポキシ樹脂組成物(1)0.05部を均一に混合してペースト状銀粒子組成物を調製した。該加熱焼結性銀粒子と該熱硬化性エポキシ樹脂組成物の質量比率は、99.95:0.05である。
[Comparative Example 2]
In a mixer, manufactured by the wet reduction method of silver nitrate, the average particle size is 1.0μm, and the surface is coated with oleic acid (the amount of oleic acid is 0.3% by mass). 92.25 parts of silver particles, 7.7 parts of octanediol (manufactured by Kyowa Hakko Chemical Co., Ltd.) as a volatile dispersion medium, and 0.05 part of the thermosetting epoxy resin composition (1) prepared in Reference Example 1 The paste-like silver particle composition was prepared by mixing uniformly. The mass ratio of the heat-sinterable silver particles and the thermosetting epoxy resin composition is 99.95: 0.05.
このペースト状銀粒子組成物の微小吐出性、および、ペースト状銀粒子組成物を200℃で1時間加熱して生成した該加熱焼結性銀粒子の多孔質焼結物について、空隙率、体積抵抗率、熱伝導率および接合体について接着強さを測定し、接合体の冷熱サイクル試験をしたところ、微小吐出性は良好で、多孔質銀粒子焼結物の体積抵抗率は低く、熱伝導率は高かったが、接合体の接着強さは小さく、冷熱サイクル試験後の該多孔質銀粒子焼結物には、図7と同様なクラックが発生していた。
以上の結果を表4にまとめて示した。このペースト状銀粒子組成物は、微小吐出が可能で多孔質銀粒子焼結物の導電性、熱伝導性は高いものの、複数の銀製部材を極めて強固に接合できず、しかも熱衝撃に対する耐久性が乏しいことがわかる。
The fine discharge property of the paste-like silver particle composition, and the porous sintered product of the heat-sinterable silver particles produced by heating the paste-like silver particle composition at 200 ° C. for 1 hour, the porosity, volume When the adhesion strength was measured for the resistivity, thermal conductivity, and joined body, and the thermal cycle test of the joined body was performed, the micro-discharge property was good, and the volume resistivity of the sintered porous silver particles was low, and the thermal conductivity Although the rate was high, the bonding strength of the joined body was small, and cracks similar to those in FIG. 7 were generated in the sintered product of the porous silver particles after the thermal cycle test.
The above results are summarized in Table 4. This paste-like silver particle composition is capable of micro-discharge, and the porous silver particle sintered product has high conductivity and thermal conductivity, but it cannot bond a plurality of silver members very firmly and is resistant to thermal shock. It is clear that there are few.
[比較例3]
ミキサー内で、硝酸銀の湿式還元法で製造され,平均粒径が0.5μmであり,表面がオレイン酸で被覆された(オレイン酸量は2.1質量%である)球状の加熱焼結性銀粒子87.0部、揮発性分散媒としてオクタンジオール(協和発酵ケミカル株式会社製)12.0部、および、参考例1で調製した熱硬化性エポキシ樹脂組成物(1)1.0部を均一に混合してペースト状銀粒子組成物を調製した。該加熱焼結性銀粒子と該熱硬化性エポキシ樹脂組成物の質量比率は、98.9:1.1である。
[Comparative Example 3]
Spherical heat sinterability produced by wet reduction method of silver nitrate in a mixer, average particle diameter of 0.5 μm, surface coated with oleic acid (the amount of oleic acid is 2.1% by mass) 87.0 parts of silver particles, 12.0 parts of octanediol (manufactured by Kyowa Hakko Chemical Co., Ltd.) as a volatile dispersion medium, and 1.0 part of the thermosetting epoxy resin composition (1) prepared in Reference Example 1 The paste-like silver particle composition was prepared by mixing uniformly. The mass ratio of the heat-sinterable silver particles and the thermosetting epoxy resin composition is 98.9: 1.1.
このペースト状銀粒子組成物の微小吐出性、および、ペースト状銀粒子組成物を200℃で1時間加熱して生成した該加熱焼結性銀粒子の多孔質焼結物について、空隙率、体積抵抗率、熱伝導率および接合体について接着強さを測定し、接合体の冷熱サイクル試験をしたところ、微小吐出性は良好で、多孔質銀粒子焼結物の体積抵抗率は低く、熱伝導率は高かったが、接合体の接着強さは小さく、冷熱サイクル試験後の該多孔質銀粒子焼結物には図7と同様なクラックが発生していた。
以上の結果を表4にまとめて示した。このペースト状銀粒子組成物は、微小吐出が可能で多孔質銀粒子焼結物の導電性、熱伝導性は高いものの、複数の銀製部材を極めて強固に接合できず、しかも熱衝撃に対する耐久性が乏しいことがわかる。
The fine discharge property of the paste-like silver particle composition, and the porous sintered product of the heat-sinterable silver particles produced by heating the paste-like silver particle composition at 200 ° C. for 1 hour, the porosity, volume When the adhesion strength was measured for the resistivity, thermal conductivity, and joined body, and the thermal cycle test of the joined body was performed, the micro-discharge property was good, and the volume resistivity of the sintered porous silver particles was low, and the thermal conductivity Although the rate was high, the bonding strength of the joined body was small, and cracks similar to those in FIG. 7 were generated in the sintered product of the porous silver particles after the thermal cycle test.
The above results are summarized in Table 4. This paste-like silver particle composition is capable of micro-discharge, and the porous silver particle sintered product has high conductivity and thermal conductivity, but it cannot bond a plurality of silver members very firmly and is resistant to thermal shock. It is clear that there are few.
[比較例4]
ミキサー内で、硝酸銀の湿式還元法で製造され,平均粒径が1.0μmであり,表面がオレイン酸で被覆された(オレイン酸量は0.3質量%である)粒状の加熱焼結性銀粒子91.3部、揮発性分散媒としてオクタンジオール(協和発酵ケミカル株式会社製)7.7部、および、参考例3記載の非熱硬化性エポキシ樹脂1.0部を均一に混合してペースト状銀粒子組成物を調製した。該加熱焼結性銀粒子と該非熱硬化性エポキシ樹脂の質量比率は、98.9:1.1である。
[Comparative Example 4]
In a mixer, manufactured by the wet reduction method of silver nitrate, the average particle size is 1.0μm, and the surface is coated with oleic acid (the amount of oleic acid is 0.3% by mass). 91.3 parts of silver particles, 7.7 parts of octanediol (manufactured by Kyowa Hakko Chemical Co., Ltd.) as a volatile dispersion medium, and 1.0 part of a non-thermosetting epoxy resin described in Reference Example 3 were uniformly mixed. A pasty silver particle composition was prepared. The mass ratio of the heat-sinterable silver particles and the non-thermosetting epoxy resin is 98.9: 1.1.
このペースト状銀粒子組成物の微小吐出性、および、ペースト状銀粒子組成物を200℃で1時間加熱して生成した該加熱焼結性銀粒子の多孔質焼結物について、空隙率、体積抵抗率、熱伝導率および接合体について接着強さを測定し、接合体の冷熱サイクル試験をしたところ、微小吐出性は良好で、多孔質銀粒子焼結物の体積抵抗率は低く、熱伝導率は高かったが、接合体の接着強さは小さく、冷熱サイクル試験後の該多孔質銀粒子焼結物には図7と同様なクラックが発生していた。
以上の結果を表5にまとめて示した。このペースト状銀粒子組成物は、微小吐出が可能で多孔質銀粒子焼結物の導電性、熱伝導性は高いものの、複数の銀製部材を極めて強固に接合できず、しかも熱衝撃に対する耐久性が乏しいことがわかる。
The fine discharge property of the paste-like silver particle composition, and the porous sintered product of the heat-sinterable silver particles produced by heating the paste-like silver particle composition at 200 ° C. for 1 hour, the porosity, volume When the adhesion strength was measured for the resistivity, thermal conductivity, and joined body, and the thermal cycle test of the joined body was performed, the micro-discharge property was good, and the volume resistivity of the sintered porous silver particles was low, and the thermal conductivity Although the rate was high, the bonding strength of the joined body was small, and cracks similar to those in FIG. 7 were generated in the sintered product of the porous silver particles after the thermal cycle test.
The above results are summarized in Table 5. This paste-like silver particle composition is capable of micro-discharge, and the porous silver particle sintered product has high conductivity and thermal conductivity, but it cannot bond a plurality of silver members very firmly and is resistant to thermal shock. It is clear that there are few.
[比較例5]
ミキサー内で、硝酸銀の湿式還元法で製造された粒状の銀粒子を転動ボールミルによりフレーク化した,平均粒径が7.0μmであり,表面がステアリン酸で被覆された(ステアリン酸量は0.4質量%である)フレーク状の加熱焼結性銀粒子92.3部、揮発性分散媒としてオクタンジオール(協和発酵ケミカル株式会社製)7.0部、および、参考例1で調製した熱硬化性エポキシ樹脂0.7部を均一に混合してペースト状銀粒子組成物を調製した。該加熱焼結性銀粒子と該熱硬化性エポキシ樹脂の質量比率は、99.2:0.8である。
[Comparative Example 5]
In a mixer, granular silver particles produced by a wet reduction method of silver nitrate were flaked by a rolling ball mill, the average particle diameter was 7.0 μm, and the surface was coated with stearic acid (the amount of stearic acid was 0 (4 mass%) 92.3 parts of flaky heat-sinterable silver particles, 7.0 parts of octanediol (manufactured by Kyowa Hakko Chemical Co., Ltd.) as the volatile dispersion medium, and the heat prepared in Reference Example 1 A paste-like silver particle composition was prepared by uniformly mixing 0.7 part of a curable epoxy resin. The mass ratio of the heat-sinterable silver particles and the thermosetting epoxy resin is 99.2: 0.8.
このペースト状銀粒子組成物の微小吐出性、および、ペースト状銀粒子組成物を200℃で1時間加熱して生成した該加熱焼結性銀粒子の多孔質焼結物について、空隙率、体積抵抗率、熱伝導率および接合体について接着強さを測定し、接合体の冷熱サイクル試験をしたところ、微小吐出性が悪く、多孔質銀粒子焼結物の体積抵抗率は低く、熱伝導率は高かったが、接合体の接着強さは小さく、冷熱サイクル試験後の該多孔質銀粒子焼結物には図7と同様なクラックが発生していた。
以上の結果を表5にまとめて示した。このペースト状銀粒子組成物は、微小吐出が不可能で、多孔質銀粒子焼結物の導電性、熱伝導性は高いものの、複数の銀製部材を極めて強固に接合できず、しかも熱衝撃に対する耐久性が乏しいことがわかる。
The fine discharge property of the paste-like silver particle composition, and the porous sintered product of the heat-sinterable silver particles produced by heating the paste-like silver particle composition at 200 ° C. for 1 hour, the porosity, volume When the adhesion strength was measured for the resistivity, thermal conductivity, and bonded body, and the cold cycle test of the bonded body was performed, the micro-discharge property was poor, the volume resistivity of the sintered porous silver particles was low, and the thermal conductivity Although the bond strength of the joined body was small, cracks similar to those in FIG. 7 were generated in the sintered product of the porous silver particles after the thermal cycle test.
The above results are summarized in Table 5. Although this paste-like silver particle composition cannot be micro-discharged and the porous silver particle sintered product has high conductivity and thermal conductivity, it cannot bond a plurality of silver members very firmly and is resistant to thermal shock. It turns out that the durability is poor.
[比較例6]
特開2014−51590の記載に準じて、表面から内部まで貫通または連通した多数の細孔を有する多孔質の銀粒子を以下の方法により製造した。
硝酸銀水溶液10kg(濃度10mol%/L)、クエン酸水溶液4kg(濃度10mol%/L)、25℃の純水20kgをそれぞれ秤量した後、50リットル(L)のステンレス製タンクに投入し、室温(25℃±10℃)で、撹拌機(島崎製作所製、商品名:ジェット式アジター)を用いて30分撹拌し、硝酸銀及びクエン酸の混合液を調製した。
次に、アスコルビン酸水溶液17kg(L−アスコルビン酸水溶液;濃度5mol%/L)、25℃の純水300kgをそれぞれ秤量した後、450リットルのステンレス反応タンクに投入し、室温(25℃±10℃)で、撹拌機(島崎製作所製、商品名:ジェット式アジター)を用いて30分撹拌し、調製した。硝酸銀とクエン酸とアスコルビン酸の添加割合は、モル比率(硝酸銀:クエン酸:アスコルビン酸)で1:0.4:0.85であった。
[Comparative Example 6]
According to the description in JP-A-2014-51590, porous silver particles having a large number of pores penetrating or communicating from the surface to the inside were produced by the following method.
After weighing 10 kg of silver nitrate aqueous solution (concentration: 10 mol% / L), 4 kg of citric acid aqueous solution (concentration: 10 mol% / L), and 20 kg of pure water at 25 ° C., each was put into a 50 liter (L) stainless steel tank and room temperature ( The mixture was stirred at 25 ° C. ± 10 ° C. for 30 minutes using a stirrer (manufactured by Shimazaki Seisakusho, trade name: jet agitator) to prepare a mixed solution of silver nitrate and citric acid.
Next, 17 kg of an ascorbic acid aqueous solution (L-ascorbic acid aqueous solution; concentration 5 mol% / L) and 300 kg of pure water at 25 ° C. were weighed respectively, and then charged into a 450 liter stainless steel reaction tank, and room temperature (25 ° C. ± 10 ° C. ) And stirred for 30 minutes using a stirrer (manufactured by Shimazaki Seisakusho, trade name: jet agitator). The addition ratio of silver nitrate, citric acid and ascorbic acid was 1: 0.4: 0.85 in molar ratio (silver nitrate: citric acid: ascorbic acid).
次に、600mm径のステンレス製4枚羽根を有する撹拌機(500rpm)を用いて、調製したアスコルビン酸水溶液に、硝酸銀及びクエン酸の混合液を一括投入し、硝酸銀及びクエン酸の混合液とアスコルビン酸水溶液とを混合した。
硝酸銀及びクエン酸の混合液に、アスコルビン酸水溶液を添加した後、数秒後に還元反応が始まり、還元反応に伴う発泡現象が終了した後、15〜25℃で30分間撹拌を継続し、その後、撹拌を停止した。還元反応後における硝酸銀、クエン酸及びアスコルビン酸の混合液のpHは2であった。
反応液を静置後、上澄み液を除去し、沈殿している銀粒子をヌッチェを用いて濾過し、濾過した銀粒子Aをステンレスバッド上に広げ、60℃に保持した乾燥機中で15時間乾燥した。
このように製造された銀粒子は、平均粒径が2.5μmであり、凝集性が低いため表面は有機物で被覆されておらず、該銀粒子の表面には内部まで貫通または連通した多数の細孔が露出している。
Next, using a stirrer (500 rpm) having four 600 mm diameter stainless steel blades, a mixed solution of silver nitrate and citric acid is put into the prepared ascorbic acid aqueous solution, and the mixed solution of silver nitrate and citric acid and ascorbine are mixed. The acid aqueous solution was mixed.
After adding an aqueous solution of ascorbic acid to the mixed solution of silver nitrate and citric acid, the reduction reaction starts several seconds later, and after the foaming phenomenon accompanying the reduction reaction is completed, the stirring is continued at 15 to 25 ° C. for 30 minutes. Stopped. The pH of the mixed solution of silver nitrate, citric acid and ascorbic acid after the reduction reaction was 2.
After allowing the reaction solution to stand, the supernatant is removed, the precipitated silver particles are filtered using a Nutsche, and the filtered silver particles A are spread on a stainless steel pad and kept in a dryer maintained at 60 ° C. for 15 hours. Dried.
The silver particles thus produced have an average particle diameter of 2.5 μm and have a low cohesiveness, so the surface is not coated with organic matter. The surface of the silver particles has a large number of penetrating or communicating to the inside. The pores are exposed.
ミキサー内で、該銀粒子91.3部、揮発性分散媒としてオクタンジオール(協和発酵ケミカル株式会社製)8.0部、および、参考例1で調製した熱硬化性エポキシ樹脂0.7部を均一に混合してペースト状銀粒子組成物を調製した。該銀粒子と該熱硬化性エポキシ樹脂の質量比率は、99.2:0.8である。 In a mixer, 91.3 parts of the silver particles, 8.0 parts of octanediol (manufactured by Kyowa Hakko Chemical Co., Ltd.) as a volatile dispersion medium, and 0.7 part of the thermosetting epoxy resin prepared in Reference Example 1 The paste-like silver particle composition was prepared by mixing uniformly. The mass ratio of the silver particles to the thermosetting epoxy resin is 99.2: 0.8.
このペースト状銀粒子組成物の微小吐出性、および、ペースト状銀粒子組成物を200℃で1時間加熱して生成した該加熱焼結性銀粒子の多孔質焼結物について、空隙率、体積抵抗率、熱伝導率および接合体について接着強さを測定し、接合体の冷熱サイクル試験をしたところ、微小吐出性は良好で、多孔質銀粒子焼結物の体積抵抗率は低く、熱伝導率は高かったが、接合体の接着強さは小さく、冷熱サイクル試験後の該多孔質銀粒子焼結物には図7と同様なクラックが発生していた。
以上の結果を表6にまとめて示した。このペースト状銀粒子組成物は、微小吐出が可能で多孔質銀粒子焼結物の導電性、熱伝導性は高いものの、複数の銀製部材を極めて強固に接合できず、しかも熱衝撃に対する耐久性が乏しいことがわかる。
The fine discharge property of the paste-like silver particle composition, and the porous sintered product of the heat-sinterable silver particles produced by heating the paste-like silver particle composition at 200 ° C. for 1 hour, the porosity, volume When the adhesion strength was measured for the resistivity, thermal conductivity, and joined body, and the thermal cycle test of the joined body was performed, the micro-discharge property was good, and the volume resistivity of the sintered porous silver particles was low, and the thermal conductivity Although the rate was high, the bonding strength of the joined body was small, and cracks similar to those in FIG. 7 were generated in the sintered product of the porous silver particles after the thermal cycle test.
The above results are summarized in Table 6. This paste-like silver particle composition is capable of micro-discharge, and the porous silver particle sintered product has high conductivity and thermal conductivity, but it cannot bond a plurality of silver members very firmly and is resistant to thermal shock. It is clear that there are few.
[比較例7]
ミキサー内で、硝酸銀の湿式還元法で製造され,平均粒径が1.0μmであり,表面がオレイン酸で被覆された(オレイン酸量は0.3質量%である)粒状の加熱焼結性銀粒子90.8部、揮発性分散媒としてオクタンジオール(協和発酵ケミカル株式会社製)7.7部、および、参考例1で調製した熱硬化性エポキシ樹脂組成物(1)1.5部を均一に混合してペースト状銀粒子組成物を調製した。該加熱焼結性銀粒子と該熱硬化性エポキシ樹脂組成物の質量比率は、98.4:1.6である。
[Comparative Example 7]
In a mixer, manufactured by the wet reduction method of silver nitrate, the average particle size is 1.0μm, and the surface is coated with oleic acid (the amount of oleic acid is 0.3% by mass). 90.8 parts of silver particles, 7.7 parts of octanediol (manufactured by Kyowa Hakko Chemical Co., Ltd.) as a volatile dispersion medium, and 1.5 parts of the thermosetting epoxy resin composition (1) prepared in Reference Example 1 The paste-like silver particle composition was prepared by mixing uniformly. The mass ratio of the heat-sinterable silver particles and the thermosetting epoxy resin composition is 98.4: 1.6.
このペースト状銀粒子組成物の微小吐出性、および、ペースト状銀粒子組成物を200℃で1時間加熱して生成した該加熱焼結性銀粒子の多孔質焼結物について、空隙率、体積抵抗率、熱伝導率および接合体について接着強さを測定し、接合体の冷熱サイクル試験をしたところ、微小吐出性は良好であるが、多孔質銀粒子焼結物の体積抵抗率は大きく、熱伝導率および接合体の接着強さは小さく、冷熱サイクル試験後の該多孔質銀粒子焼結物には図7と同様なクラックが発生していた。
以上の結果を表6にまとめて示した。このペースト状銀粒子組成物は、微小吐出が可能であり、多孔質銀粒子焼結物の導電性、熱伝導性は高いものの、複数の銀製部材を極めて強固に接合できず、しかも熱衝撃に対する耐久性が乏しいことがわかる。
The fine discharge property of the paste-like silver particle composition, and the porous sintered product of the heat-sinterable silver particles produced by heating the paste-like silver particle composition at 200 ° C. for 1 hour, the porosity, volume When the adhesion strength was measured for the resistivity, thermal conductivity, and joined body, and the thermal cycle test of the joined body was performed, the micro-discharge property was good, but the volume resistivity of the porous silver particle sintered product was large, The thermal conductivity and the bond strength of the joined body were small, and cracks similar to those in FIG. 7 were generated in the sintered porous silver particles after the thermal cycle test.
The above results are summarized in Table 6. This paste-like silver particle composition is capable of micro-discharge, and although the porous silver particle sintered product has high conductivity and thermal conductivity, it cannot bond a plurality of silver members very firmly and is resistant to thermal shock. It turns out that the durability is poor.
[比較例8]
ミキサー内で、酢酸銀の湿式還元法で製造され,平均粒径が0.06μmであり,表面が3−メトキシプロピルアミンで被覆された(3−メトキシプロピルアミン量は5.5質量%である)球状の加熱焼結性銀粒子85.3部、揮発性分散媒としてベンジルアルコール(関東化学株式会社製)13.0部、および、参考例1で調製した熱硬化性エポキシ樹脂組成物(1)1.7部を均一に混合してペースト状銀粒子組成物を調製した。該加熱焼結性銀粒子と該熱硬化性エポキシ樹脂組成物の質量比率は、98.0:2.0(すなわち100:2.0)である。
[Comparative Example 8]
Manufactured by a wet reduction method of silver acetate in a mixer, the average particle size is 0.06 μm, and the surface is coated with 3-methoxypropylamine (the amount of 3-methoxypropylamine is 5.5% by mass) ) 85.3 parts of spherical heat-sinterable silver particles, 13.0 parts of benzyl alcohol (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) as a volatile dispersion medium, and the thermosetting epoxy resin composition prepared in Reference Example 1 (1 ) 1.7 parts was uniformly mixed to prepare a paste-like silver particle composition. The mass ratio of the heat-sinterable silver particles and the thermosetting epoxy resin composition is 98.0: 2.0 (that is, 100: 2.0).
このペースト状銀粒子組成物の微小吐出性、および、ペースト状銀粒子組成物を200℃で1時間加熱して生成した該多孔質銀粒子の多孔質焼結物について、空隙率、体積抵抗率、熱伝導率および接合体について接着強さを測定し、接合体の冷熱サイクル試験をしたところ、微小吐出性は良好であるが、多孔質銀粒子焼結物の体積抵抗率は大きく、熱伝導率および接合体の接着強さは小さく、冷熱サイクル試験後の該多孔質銀粒子焼結物には図7と同様なクラックが発生していた。
以上の結果を表6にまとめて示した。このペースト状銀粒子組成物は、微小吐出が可能であるももの、多孔質銀粒子焼結物の導電性、熱伝導性が低く、複数の銀製部材を極めて強固に接合できず、しかも熱衝撃に対する耐久性が乏しいことがわかる。
The fine dischargeability of the paste-like silver particle composition, and the porosity and volume resistivity of the porous sintered product of the porous silver particles produced by heating the paste-like silver particle composition at 200 ° C. for 1 hour When the thermal conductivity and bonding strength of the bonded body were measured and the bonded body was subjected to a thermal cycle test, the micro-discharge property was good, but the volume resistivity of the sintered porous silver particles was large, and the heat conduction The bonding strength of the bonded body was small, and cracks similar to those in FIG. 7 were generated in the sintered porous silver particles after the thermal cycle test.
The above results are summarized in Table 6. This paste-like silver particle composition is one that can be micro-discharged, and the porous silver particle sintered product has low conductivity and thermal conductivity, and it cannot bond a plurality of silver members very firmly, and it also has a thermal shock. It can be seen that the durability against is poor.
[比較例9]
ミキサー内で、酢酸銀の湿式還元法で製造され,平均粒径が0.06μmであり,表面が3−メトキシプロピルアミンで被覆された(3−メトキシプロピルアミン量は5.5質量%である)球状の加熱焼結性銀粒子83.6部、揮発性分散媒としてベンジルアルコール(関東化学株式会社製)13.0部、および、参考例1で調製した熱硬化性エポキシ樹脂組成物(1)3.4部を均一に混合してペースト状銀粒子組成物を調製した。該加熱焼結性銀粒子と該熱硬化性エポキシ樹脂組成物の質量比率は、96.1:3.9(すなわち100:4.1)である。
[Comparative Example 9]
Manufactured by a wet reduction method of silver acetate in a mixer, the average particle size is 0.06 μm, and the surface is coated with 3-methoxypropylamine (the amount of 3-methoxypropylamine is 5.5% by mass) ) 83.6 parts of spherical heat-sinterable silver particles, 13.0 parts of benzyl alcohol (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) as a volatile dispersion medium, and the thermosetting epoxy resin composition prepared in Reference Example 1 (1 ) 3.4 parts was mixed uniformly to prepare a paste-like silver particle composition. The mass ratio of the heat-sinterable silver particles and the thermosetting epoxy resin composition is 96.1: 3.9 (ie, 100: 4.1).
このペースト状銀粒子組成物の微小吐出性、および、ペースト状銀粒子組成物を200℃で1時間加熱して生成した該多孔質銀粒子の多孔質焼結物について、空隙率、体積抵抗率、熱伝導率および接合体について接着強さを測定し、接合体の冷熱サイクル試験をしたところ、微小吐出性は良好であるが、多孔質銀粒子焼結物の体積抵抗率は大きく、熱伝導率および接合体の接着強さは小さかった。なお、冷熱サイクル試験後の該多孔質銀粒子焼結物にはクラックが発生していなかった。
以上の結果を表7にまとめて示した。このペースト状銀粒子生物は、微小吐出が可能であり、熱衝撃性は良好なものの、多孔質銀粒子焼結物の導電性および熱伝導性が低く、しかも複数の銀製部材を極めて強固に接合できないことがわかる。
The fine dischargeability of the paste-like silver particle composition, and the porosity and volume resistivity of the porous sintered product of the porous silver particles produced by heating the paste-like silver particle composition at 200 ° C. for 1 hour When the thermal conductivity and bonding strength of the bonded body were measured and the bonded body was subjected to a thermal cycle test, the micro-discharge property was good, but the volume resistivity of the sintered porous silver particles was large, and the heat conduction The rate and bond strength of the joints were small. In addition, the crack was not generate | occur | produced in this porous silver particle sintered compact after a thermal cycle test.
The above results are summarized in Table 7. This paste-like silver particle organism can be micro-discharged and has good thermal shock, but the porous silver particle sintered product has low electrical conductivity and thermal conductivity, and it can bond multiple silver members very firmly. I understand that I can't.
[比較例10]
ミキサー内で、酢酸銀の湿式還元法で製造され,平均粒径が0.3μmであり,表面がオレイン酸で被覆された(オレイン酸は2.4質量%である)粒状の加熱焼結性銀粒子87.7部、揮発性分散媒としてベンジルアルコール(関東化学株式会社製)10.5部、および、参考例1で調製した熱硬化性エポキシ樹脂組成物(1)1.8部を均一に混合してペースト状銀粒子組成物を調製した。該加熱焼結性銀粒子と該熱硬化性エポキシ樹脂組成物の質量比率は、98.0:2.0(すなわち100:2.0)である。
[Comparative Example 10]
In a mixer, a granular heat-sinterability produced by a wet reduction method of silver acetate, having an average particle size of 0.3 μm, and coated with oleic acid on the surface (oleic acid is 2.4% by mass) Uniformly, 87.7 parts of silver particles, 10.5 parts of benzyl alcohol (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) as a volatile dispersion medium, and 1.8 parts of the thermosetting epoxy resin composition (1) prepared in Reference Example 1 And a paste-like silver particle composition was prepared. The mass ratio of the heat-sinterable silver particles and the thermosetting epoxy resin composition is 98.0: 2.0 (that is, 100: 2.0).
このペースト状銀粒子組成物の微小吐出性、および、ペースト状銀粒子組成物を200℃で1時間加熱して生成した該多孔質銀粒子の多孔質焼結物について、空隙率、体積抵抗率、熱伝導率および接合体について接着強さを測定し、接合体の冷熱サイクル試験をしたところ、微小吐出性は良好であるが、多孔質銀粒子焼結物の体積抵抗率は大きく、熱伝導率は良好なものの接合体の接着強さは小さく、冷熱サイクル試験後の該多孔質銀粒子焼結物には図7と同様なクラックが発生していた。
以上の結果を表7にまとめて示した。このペースト状銀粒子組成物は、微小吐出が可能であり多孔質銀粒子焼結物の熱伝導性は良好なものの、導電性が低く、複数の銀製部材を極めて強固に接合できず、しかも熱衝撃に対する耐久性が乏しいことがわかる。
The fine dischargeability of the paste-like silver particle composition, and the porosity and volume resistivity of the porous sintered product of the porous silver particles produced by heating the paste-like silver particle composition at 200 ° C. for 1 hour When the thermal conductivity and bonding strength of the bonded body were measured and the bonded body was subjected to a thermal cycle test, the micro-discharge property was good, but the volume resistivity of the sintered porous silver particles was large, and the heat conduction Although the rate was good, the bonding strength of the joined body was small, and cracks similar to those in FIG. 7 were generated in the sintered product of the porous silver particles after the thermal cycle test.
The above results are summarized in Table 7. Although this paste-like silver particle composition is capable of micro-discharge and the thermal conductivity of the porous silver particle sintered product is good, the conductivity is low, and a plurality of silver members cannot be joined very firmly, and heat It can be seen that the durability against impact is poor.
本発明のペースト状金属粒子組成物は、微小吐出性が良好であり、加熱により加熱焼結性金属粒子が焼結し、かつ、熱硬化性樹脂組成物が硬化して高い導電性、熱伝導性を有する多孔質金属粒子焼結物となり、金属製部材同士を極めて強固に接合することができるので、複数の金属製部材同士の接合材として有用であり、特には、コンデンサ、抵抗等のチップ部品と回路基板との接合、発光ダイオード、レーザーダイオード、メモリ、IC、IGBT、CPU等の半導体素子とリードフレームもしくは回路基板との接合、高発熱のCPUチップと冷却板との接合などに有用である。
本発明の金属製部材接合体の製造方法による金属製部材接合体は、金属系基板や金属製個所を有する電子部品、電子装置、電気部品、電気装置などにおける金属製部材として有用である。
本発明の多孔質金属粒子焼結物の製造方法による多孔質金属粒子焼結物は、複数の金属製部材同士間の接合層として有用であり、回路基板上に形成される導電性の配線回路の形成に有用である。
The paste-like metal particle composition of the present invention has good micro-discharge properties, heat-sinterable metal particles are sintered by heating, and the thermosetting resin composition is cured to have high conductivity and heat conductivity. Porous metal particle sintered product having high performance, and can be bonded extremely strongly between metal members, and is useful as a bonding material between a plurality of metal members, in particular, chips such as capacitors and resistors. Useful for joining components and circuit boards, joining light-emitting diodes, laser diodes, memory elements, ICs, IGBTs, CPUs and other semiconductor elements and lead frames or circuit boards, and joining high-heat generation CPU chips and cooling plates. is there.
The metal member assembly by the method for producing a metal member assembly of the present invention is useful as a metal member in an electronic component, an electronic device, an electrical component, an electrical device or the like having a metal substrate or a metal part.
The porous metal particle sintered product according to the method for producing a sintered porous metal particle of the present invention is useful as a bonding layer between a plurality of metal members, and is a conductive wiring circuit formed on a circuit board. It is useful for the formation of
A せん断接着強さ測定用試験体
1 銀基板
2 ペースト状銀粒子組成物またはペースト状銅粒子組成物(加熱焼結後は多孔質銀または多孔質銅)
3 銀チップ
A Test specimen for measuring shear bond strength 1 Silver substrate 2 Paste-like silver particle composition or paste-like copper particle composition (porous silver or porous copper after heat sintering)
3 Silver chip
また、本発明のペースト状金属粒子組成物中の該加熱焼結性金属粒子(A)は、高い導電性と熱伝導性を有するため、該加熱焼結性金属粒子(A)の多孔質焼結物も導電性と熱伝導性に優れる。具体的には、導電性の程度を示す体積抵抗率は、1×10 −5 Ω・cm以下であることが好ましく、熱伝導性の程度を示す熱伝導率は、100W/m・K以上であることが好ましい
Further, since the heat-sinterable metal particles (A) in the paste-like metal particle composition of the present invention have high conductivity and thermal conductivity, the heat-sinterable metal particles (A) are porously sintered. The product is also excellent in electrical conductivity and thermal conductivity. Specifically, the volume resistivity indicating the degree of electrical conductivity is preferably 1 × 10 −5 Ω · cm or less, and the thermal conductivity indicating the degree of thermal conductivity is 100 W / m · K or more. Preferably
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