JP2024008530A - Joining method, electronic apparatus production method and electronic apparatus - Google Patents

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Abstract

To provide a joining method which can secure joining strength even when a joining area at a plurality of joining parts made of metal is large.SOLUTION: A method for joining a metallic first joining part of a first member having the first joining part and a metallic second joining part of a second member having the second joining part comprises: a first step of applying metallic paste obtained by dispersing metal particles into an organic solvent into a film shape to form a paste film; a second step of heating the paste film to a temperature less than a sintering start temperature of the metal particles and vaporizing the organic solvent to form a dry film of the paste film; a third step of softening a part of the dry film with a softener which can infiltrate into the dry film; and a fourth step of executing heating to the sintering start temperature or higher in a state in which the second joining part is in contact with the softened dry film and sintering the metal particles in the dry film to join the first joining part and the second joining part.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本開示は、接合方法、電子機器の製造方法、および、電子機器に関するものである。 The present disclosure relates to a bonding method, an electronic device manufacturing method, and an electronic device.

従来、例えば、特許文献1(特許第5301385号公報)に示されるように、金属ナノ粒子を主として含む接合材料を用いて2つの部材を接合する方法が知られている。このような公知の接合方法においては、一般的に平均直径10nm~10μmの金属微粒子を主成分として含む接合材料を、2つの部材の接合部間に介在させた状態で、加熱および焼成することにより、2つの部材が接合される。 BACKGROUND ART Conventionally, for example, as shown in Patent Document 1 (Japanese Patent No. 5301385), a method of joining two members using a joining material mainly containing metal nanoparticles has been known. In such known bonding methods, a bonding material containing metal fine particles with an average diameter of 10 nm to 10 μm as a main component is interposed between the bonded portions of two members and is heated and fired. , the two members are joined.

しかし、2つの部材の接合面積が大きい場合、特許文献1に示されるような接合材料を用いると、金属ナノ粒子の有機保護膜、または、金属ナノ粒子をペースト化するための有機溶媒を揮発させることが、接合部間の中央付近では難しい。その結果、炭化物が接合部間(接合層中)に残存する。このため、接合部の強度、電気的特性、熱的特性などの劣化を招くという問題がある。すなわち、特許文献1に示されるような従来の接合材料は、はんだ接合、ろう付け等に比べて、接合面積が大きい接合に不適合であった。 However, when the bonding area of two members is large, if a bonding material such as that shown in Patent Document 1 is used, the organic protective film of the metal nanoparticles or the organic solvent for making the metal nanoparticles into a paste will evaporate. This is difficult near the center between the joints. As a result, carbide remains between the joints (in the joint layer). Therefore, there is a problem in that the strength, electrical characteristics, thermal characteristics, etc. of the bonded portion deteriorate. That is, the conventional bonding materials as shown in Patent Document 1 are not suitable for bonding with a large bonding area compared to solder bonding, brazing, and the like.

一方、例えば、特許文献2(特許第5012239号公報)では、通常の接合方法に加えて、第1部材の第1接合部に接合材料を塗布した後に、加熱により接合材料の膜を乾燥させ、接合材料中に含有される有機溶媒を揮発させるステップが実施される。その後、乾燥された接合材料の膜(乾燥膜)上に更に接合材料を塗布してから、第2部材を配置して、加熱および焼成により第1部材と第2部材とを接合する。 On the other hand, for example, in Patent Document 2 (Japanese Patent No. 5012239), in addition to the usual bonding method, after applying a bonding material to the first bonding portion of the first member, the film of the bonding material is dried by heating. A step of volatilizing the organic solvent contained in the bonding material is performed. After that, a bonding material is further applied on the dried bonding material film (dried film), a second member is placed, and the first member and second member are bonded by heating and firing.

特許第5301385号公報Patent No. 5301385 特許第5012239号公報Patent No. 5012239

特許文献2に記載の接合方法では、接合部に空孔率が互いに異なる複数種類の接合層が形成される。本発明者らは、特許文献2に示される方法で大面積のチップ同士を接合した結果、空孔率の異なる複数の接合層の収縮率が違うため、複数の接合層の間で層間剥離などの不良が発生しやすいことを見出した。 In the bonding method described in Patent Document 2, multiple types of bonding layers having different porosity are formed in the bonding portion. As a result of bonding large-area chips together using the method shown in Patent Document 2, the present inventors discovered that the shrinkage rates of the bonding layers with different porosity were different, resulting in delamination between the bonding layers. It has been found that defects are likely to occur.

本開示は、上記の課題に鑑み、金属からなる複数の接合部の接合において接合面積が大きい場合でも、接合強度を確保することができる接合方法を提供することを目的とする。 In view of the above-mentioned problems, an object of the present disclosure is to provide a joining method that can ensure joint strength even when the joint area is large in joining a plurality of joint parts made of metal.

本開示の接合方法は、金属からなる第1接合部を有する第1部材の前記第1接合部と、金属からなる第2接合部を有する第2部材の前記第2接合部と、を接合する方法である。
本開示の接合方法は、
前記第1接合部の表面に、金属粒子を有機溶媒中に分散してなる金属ペーストを膜状に塗布することにより、前記金属ペーストからなるペースト膜を形成する、第1ステップと、
前記ペースト膜を前記金属粒子の焼結開始温度未満の温度まで加熱して、前記有機溶媒の一部または全部を揮発させ、前記ペースト膜を乾燥させてなる乾燥膜を形成する、第2ステップと、
前記乾燥膜に浸透できる軟化剤によって、前記乾燥膜の表面を含む一部を軟化させる、第3ステップと、
前記第3ステップで軟化した前記乾燥膜に前記第2接合部が接した状態で、前記金属粒子の焼結開始温度以上の温度まで加熱し、前記乾燥膜中の前記金属粒子を焼結させることにより、前記第1接合部と前記第2接合部とを接合する、第4ステップと、を含む。
前記第4ステップにおいて、前記軟化剤の全てが揮発または分解される。
The joining method of the present disclosure joins the first joining part of a first member having a first joining part made of metal and the second joining part of a second member having a second joining part made of metal. It's a method.
The joining method of the present disclosure includes:
a first step of forming a paste film made of the metal paste by applying a metal paste made of metal particles dispersed in an organic solvent on the surface of the first joint part;
a second step of heating the paste film to a temperature lower than the sintering start temperature of the metal particles to volatilize part or all of the organic solvent and drying the paste film to form a dry film; ,
a third step of softening a portion of the dry film including its surface with a softening agent that can permeate the dry film;
Sintering the metal particles in the dry film by heating to a temperature equal to or higher than the sintering start temperature of the metal particles while the second joint portion is in contact with the dry film softened in the third step. and a fourth step of joining the first joint part and the second joint part.
In the fourth step, all of the softening agent is volatilized or decomposed.

本開示によれば、金属からなる複数の接合部の接合において接合面積が大きい場合でも、接合強度を確保することができる接合方法を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a bonding method that can ensure bonding strength even when the bonding area is large in bonding a plurality of bonding portions made of metal.

なお、従来の接合方法では、図1および図2に示されるように、第2部材20が配置されてからペースト膜30(金属ペースト膜)を加熱し乾燥する。この場合、図2(d)の矢印で示されるような経路で溶媒が揮発するため、乾燥膜中央部に有機成分が残存したり、揮発ガスにより焼結膜32にボイドが発生したりする。 Note that in the conventional bonding method, as shown in FIGS. 1 and 2, after the second member 20 is placed, the paste film 30 (metal paste film) is heated and dried. In this case, since the solvent evaporates along the path shown by the arrow in FIG. 2(d), organic components may remain in the center of the dried film or voids may be generated in the sintered film 32 due to the volatile gas.

それに対して、本開示の接合方法では、図3および図4に示されるように、第2ステップで、第2部材20が配置される前にペースト膜30を乾燥させることで、有機溶媒の揮発はペースト膜30の中央部でも十分に進み、より均一な焼結膜32が形成される。これにより、接合面積が大きい場合でも、接合強度を確保することができる。また、乾燥時間の短縮が可能になる。 In contrast, in the bonding method of the present disclosure, as shown in FIGS. 3 and 4, in the second step, the paste film 30 is dried before the second member 20 is placed, so that the organic solvent is evaporated. The sintering progresses sufficiently even in the center of the paste film 30, and a more uniform sintered film 32 is formed. Thereby, even if the bonding area is large, bonding strength can be ensured. Furthermore, drying time can be shortened.

また、焼結により、第2ステップにて乾燥された乾燥膜31に第2部材の接合部201が密着するように、第2部材を配置する前に乾燥膜31をその表面301aから一部軟化させる第3ステップを実施する。それにより、特許文献2に記載されるような空孔率の違う複数層の焼結膜が形成されないため、焼結膜32(接合部材)の強度を向上することができる。 Also, by sintering, the dry film 31 is partially softened from its surface 301a before placing the second member so that the joint portion 201 of the second member comes into close contact with the dry film 31 dried in the second step. Execute the third step to As a result, a plurality of layers of sintered film having different porosity as described in Patent Document 2 is not formed, so that the strength of the sintered film 32 (joining member) can be improved.

従来の接合方法の工程を示すフロー図である。FIG. 2 is a flow diagram showing steps of a conventional bonding method. 従来の接合方法の各工程における部材の構成を示す概略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the structure of members in each step of a conventional joining method. 実施の形態1の接合方法の工程を示すフロー図である。FIG. 3 is a flow diagram showing the steps of the joining method according to the first embodiment. 実施の形態1の接合方法の各工程における部材の構成を示す概略断面図である。3 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of members in each step of the joining method of the first embodiment. FIG. 実施の形態1の接合方法における導電性金属ペースト材料の構成を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of a conductive metal paste material in the bonding method of Embodiment 1. FIG. 実施の形態1の接合方法における乾燥膜を表面軟化するメカニズムの説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a mechanism for softening the surface of a dried film in the bonding method of Embodiment 1. 実施の形態1の接合方法における乾燥膜を表面軟化後の軟化剤濃度と乾燥膜の硬さ分布を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the softener concentration and the hardness distribution of the dried film after surface softening of the dried film in the bonding method of Embodiment 1. 実施の形態1における接合体(焼結体)の空孔率プロファイルを示す図である。3 is a diagram showing a porosity profile of a joined body (sintered body) in Embodiment 1. FIG. 実施の形態2の接合方法の工程を示すフロー図である。7 is a flow diagram showing steps of a joining method according to a second embodiment. FIG. 実施の形態2の接合方法の各工程における部材の構成を示す概略断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the structure of members in each step of the joining method according to the second embodiment. 実施の形態の接合方法における乾燥膜を軟化するメカニズムの説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a mechanism for softening a dry film in the bonding method of the embodiment.

以下、本開示の実施の形態について説明する。なお、図面において、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。 Embodiments of the present disclosure will be described below. In the drawings, dimensional relationships such as length, width, thickness, depth, etc. have been appropriately changed for clarity and simplification of the drawings, and do not represent actual dimensional relationships.

本開示の接合方法は、金属からなる第1接合部を有する第1部材の前記第1接合部と、金属からなる第2接合部を有する第2部材の前記第2接合部と、を接合する方法である。
本開示の接合方法は、
前記第1接合部の表面に、金属粒子(金属ナノ粒子、金属マイクロ粒子など)を有機溶媒中に分散してなる金属ペーストを膜状に塗布することにより、前記金属ペーストからなるペースト膜を形成する、第1ステップと、
前記ペースト膜を前記金属粒子の焼結開始温度未満の温度(第1温度)まで加熱して、前記有機溶媒の一部または全部を揮発させ、前記ペースト膜を乾燥させてなる乾燥膜を形成する、第2ステップと、
前記乾燥膜に浸透できる軟化剤によって、前記乾燥膜の表面を含む一部を軟化させる、第3ステップと、
前記第3ステップで軟化した前記乾燥膜に前記第2接合部が接した状態で、前記金属粒子の焼結開始温度以上の温度(第2温度)まで加熱し、前記乾燥膜中の前記金属粒子を焼結させることにより、(前記乾燥膜を接合部材(焼結膜)として、)前記第1接合部と前記第2接合部とを接合する、第4ステップと、を含む。
前記第4ステップにおいて、前記軟化剤の全てが揮発または分解される。
The joining method of the present disclosure joins the first joining part of a first member having a first joining part made of metal and the second joining part of a second member having a second joining part made of metal. It's a method.
The joining method of the present disclosure includes:
Forming a paste film made of the metal paste by applying a metal paste made of metal particles (metal nanoparticles, metal microparticles, etc.) dispersed in an organic solvent to the surface of the first bonding part. The first step is to
Heating the paste film to a temperature (first temperature) lower than the sintering start temperature of the metal particles to volatilize part or all of the organic solvent and drying the paste film to form a dry film. , a second step, and
a third step of softening a portion of the dry film including its surface with a softening agent that can permeate the dry film;
With the second joint portion in contact with the dry film softened in the third step, the metal particles in the dry film are heated to a temperature (second temperature) equal to or higher than the sintering start temperature of the metal particles. and a fourth step of joining the first joint part and the second joint part (using the dry film as a joining member (sintered film)) by sintering.
In the fourth step, all of the softening agent is volatilized or decomposed.

ここで、図1に示される従来の接合方法は、図2に示されるように、
第1部材10における金属からなる第1接合部101に、金属粒子(金属粉)を有機溶媒中に分散してなる金属ペーストを塗布しペースト膜30(金属ペースト膜)を形成するステップ(金属ペースト塗布)と、
第2部材20における金属からなる第2接合部201を、ペースト膜30の表面30aに接触するように、第2部材20を配置し、組立品401を形成する工程(第2部材配置)と、
組立品401を加熱し、ペースト膜30の有機溶媒を揮発または分解させ、金属粒子を焼結し、焼結膜32を形成して、第1接合部101と第2接合部201を接合して接合体(焼結品)402を得る工程(加熱および焼結)と、を含む。
Here, as shown in FIG. 2, the conventional joining method shown in FIG.
A step of applying a metal paste made by dispersing metal particles (metal powder) in an organic solvent to the first joint portion 101 made of metal in the first member 10 to form a paste film 30 (metal paste film). coating) and
arranging the second member 20 so that the second joint portion 201 made of metal in the second member 20 comes into contact with the surface 30a of the paste film 30 to form an assembly 401 (second member arrangement);
The assembled product 401 is heated, the organic solvent of the paste film 30 is volatilized or decomposed, the metal particles are sintered, a sintered film 32 is formed, and the first joint part 101 and the second joint part 201 are joined. A step (heating and sintering) of obtaining a body (sintered product) 402 is included.

本開示の接合方法では、上記の従来の接合方法は、例えば、図3に示される実施の形態1の接合方法、または、図4に示される実施の形態2の接合方法に変更される。 In the bonding method of the present disclosure, the conventional bonding method described above is changed to, for example, the bonding method of Embodiment 1 shown in FIG. 3 or the bonding method of Embodiment 2 shown in FIG. 4.

実施の形態1.
以下、本開示の実施の形態1について、図面を参照しつつ説明する。
Embodiment 1.
Embodiment 1 of the present disclosure will be described below with reference to the drawings.

図3は、実施の形態1の接合方法の工程を示すフロー図である。図4は、実施の形態1の接合方法の各工程における部材の構成を示す概略断面図である。 FIG. 3 is a flowchart showing the steps of the joining method according to the first embodiment. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of members in each step of the joining method according to the first embodiment.

実施の形態1では、上記第3ステップにおいて、乾燥膜の表面に、軟化剤を塗布することにより、乾燥膜の表面を含む一部を軟化させる。以下、各工程について説明する。 In the first embodiment, in the third step, a softening agent is applied to the surface of the dry film to soften a portion including the surface of the dry film. Each step will be explained below.

実施の形態1の接合方法は、第1部材10の第1接合部101と第2部材20の第2接合部201とを、金属等の導電性媒体を含む接合部材を介して接合する方法である。 The bonding method of the first embodiment is a method of bonding the first bonding portion 101 of the first member 10 and the second bonding portion 201 of the second member 20 via a bonding member containing a conductive medium such as metal. be.

第1部材10(の本体部)の材質は、特に制限されない。第1部材10(の本体部)は、例えば、銅、アルミなどの単一金属からなる基板であってもよく、セラミック、樹脂などをベースとして構成される基板であってもよい。 The material of (the main body portion of) the first member 10 is not particularly limited. The first member 10 (the main body thereof) may be, for example, a substrate made of a single metal such as copper or aluminum, or may be a substrate made of ceramic, resin, or the like as a base.

第1部材10の第1接合部101は、金属からなる。第1接合部101の材料は、第1部材10(の本体部)の材料のそのものでもよい。第1接合部101は、セラミックなどの基板上にメッキ、接合などの工法より形成された銅、アルミ、銀、金などの金属からなる部分であってもよい。 The first joint portion 101 of the first member 10 is made of metal. The material of the first joint portion 101 may be the same material of (the main body portion of) the first member 10. The first bonding portion 101 may be a portion made of metal such as copper, aluminum, silver, or gold formed on a substrate such as ceramic by a method such as plating or bonding.

第2部材20は銅、アルミなど単一金属から形成された導電性素子でもよい、半導体素子でもよい。 The second member 20 may be a conductive element made of a single metal such as copper or aluminum, or a semiconductor element.

第2部材20の第2接合部201は、金属からなる。第2接合部201の材料は、第2部材20の材料のそのものでよい。第2接合部201は、セラミック素子上にメッキにより形成された銅、アルミ、銀、金などの金属からなる部分であってもよい。 The second joint portion 201 of the second member 20 is made of metal. The material of the second joint portion 201 may be the same as the material of the second member 20. The second joint portion 201 may be a portion made of metal such as copper, aluminum, silver, or gold formed by plating on the ceramic element.

本実施の形態の接合方法は、例えば、図3および図4に示されるように、
第1部材10の第1接合部101に、金属粒子を有機溶媒中に分散してなる金属ペーストを塗布してペースト膜30を形成し、中間組立品411を形成する、第1ステップと、
中間組立品411を加熱して、ペースト膜30の有機溶媒の一部または全部を揮発または分解させ、乾燥膜31にする、第2ステップと、
乾燥膜31の表面301aに液体物である軟化剤50を塗布し、乾燥膜31を表面301aから一部軟化させる、第3ステップと、
第2部材20における金属からなる第2接合部201を、乾燥膜31の表面301aに接触するように、第2部材20を配置し、組立品412を形成する工程と、
組立品412を加熱し、乾燥膜31の有機溶媒、および、第3ステップにて塗布された軟化剤50を揮発または分解させて、金属粒子を焼結し、焼結膜32を形成して、第1接合部101と第2接合部201を接合し接合体402にする、第4ステップと、を含む。
For example, as shown in FIGS. 3 and 4, the joining method of this embodiment
A first step of applying a metal paste made of metal particles dispersed in an organic solvent to the first joint 101 of the first member 10 to form a paste film 30 to form an intermediate assembly 411;
a second step of heating the intermediate assembly 411 to volatilize or decompose some or all of the organic solvent of the paste film 30 into a dry film 31;
A third step of applying a liquid softener 50 to the surface 301a of the dry film 31 to partially soften the dry film 31 from the surface 301a;
arranging the second member 20 so that the second joint portion 201 made of metal in the second member 20 comes into contact with the surface 301a of the dry film 31 to form an assembly 412;
The assembly 412 is heated to volatilize or decompose the organic solvent of the dry film 31 and the softener 50 applied in the third step, and sinter the metal particles to form the sintered film 32. The method includes a fourth step of joining the first joint part 101 and the second joint part 201 to form a joined body 402.

第1ステップにて、第1部材10の第1接合部に塗布する金属ペーストは、金属粒子の量子サイズ効果による低温焼結現象および高い表面活性を利用した低温焼成型の導電性ペーストである。 In the first step, the metal paste applied to the first joint portion of the first member 10 is a low-temperature sintering type conductive paste that utilizes a low-temperature sintering phenomenon caused by the quantum size effect of metal particles and high surface activity.

本実施の形態において、金属ペーストは、図5に示されるように、金属粒子331と、揮発性の有機溶媒332と、を含む。 In this embodiment, the metal paste includes metal particles 331 and a volatile organic solvent 332, as shown in FIG.

金属粒子331には、例えば、金属ナノ粒子3311(例えば、500nm以下の直径(粒子径)を有する金属粒子)と、金属ナノ粒子3311よりも直径(粒子径)が大きい金属ミクロン粒子3312と、が含まれる。金属ナノ粒子には、例えば、銀ナノ粒子が含まれる。 The metal particles 331 include, for example, metal nanoparticles 3311 (for example, metal particles having a diameter (particle size) of 500 nm or less) and metal micron particles 3312 having a larger diameter (particle size) than the metal nanoparticles 3311. included. Metal nanoparticles include, for example, silver nanoparticles.

金属粒子は、0.01μm~10μmの範囲内の粒径を有し、金、銀、銅、または、ニッケルを含むことが好ましい。金属粒子は、モード径(粒径最頻値)が0.1μm~1μmの範囲内であってもよい。 The metal particles preferably have a particle size within the range of 0.01 μm to 10 μm and contain gold, silver, copper, or nickel. The metal particles may have a mode diameter (particle diameter mode) within a range of 0.1 μm to 1 μm.

金属粒子は、0.01μm~10μmの範囲内の粒径を有し、加熱により分解する金属化合物(酸化銀、酸化銅など)を含むことが好ましい。金属化合物は、例えば、酸化銀、または、加熱により化学的に分解しナノ銀粒子を生成できる金属化合物を含み得る。また、金属化合物は、2―エチルヘキサン酸銀(I)(CAS RN:26077-31-6)、または、加熱により分解しナノ銀粒子を生成できる金属有機化合物を含み得る。金属粒子は、モード径(粒径最頻値)が0.1μm~1μmの範囲内であってもよい。 The metal particles preferably have a particle size within the range of 0.01 μm to 10 μm and contain a metal compound (silver oxide, copper oxide, etc.) that decomposes upon heating. The metal compound may include, for example, silver oxide or a metal compound that can be chemically decomposed by heating to produce nanosilver particles. The metal compound may also include silver(I) 2-ethylhexanoate (CAS RN: 26077-31-6) or a metal organic compound that can be decomposed by heating to produce nanosilver particles. The metal particles may have a mode diameter (particle diameter mode) within a range of 0.1 μm to 1 μm.

なお、上記金属ナノ粒子3311は、その表面に保護基3311aを有することが好ましい。保護基3311aは、金属ナノ粒子と周りの金属粒子とが焼結によって一体化するのを抑制する。すなわち、上記保護基3311aは、加熱により分解し、金属ナノ粒子3311の表面を露出させて、金属ナノ粒子3311と周りの金属粒子とが焼結によって一体化するのを抑制する。 Note that the metal nanoparticles 3311 preferably have a protective group 3311a on their surfaces. The protective group 3311a suppresses the integration of the metal nanoparticles and surrounding metal particles by sintering. That is, the protective group 3311a is decomposed by heating, exposes the surface of the metal nanoparticle 3311, and prevents the metal nanoparticle 3311 and surrounding metal particles from being integrated by sintering.

金属ナノ粒子3311の保護基3311aは、100℃~200℃の範囲内の温度での加熱により分解することが好ましい。保護基3311aは、80℃~250℃の範囲内の温度での加熱により分解してもよい。 The protective group 3311a of the metal nanoparticle 3311 is preferably decomposed by heating at a temperature within the range of 100°C to 200°C. Protecting group 3311a may be decomposed by heating at a temperature within the range of 80°C to 250°C.

金属ミクロン粒子3312は、250℃~300℃の範囲内の温度での加熱により焼結するものであることが好ましい。金属ミクロン粒子3312は、200℃~400℃の範囲内の温度での加熱により焼結できるものであってもよい。 Preferably, the metal micron particles 3312 are sintered by heating at a temperature within the range of 250°C to 300°C. The metal micron particles 3312 may be sinterable by heating at a temperature within the range of 200°C to 400°C.

なお、金属粒子331の材質は、例えば、金、銀、銅、ニッケルなどの純金属のいずれであってもよい。また、金属粒子331の材質として、上記の純金属の代わりに、同じ効果が得られる金属化合物を使用してもよい。 Note that the material of the metal particles 331 may be, for example, any pure metal such as gold, silver, copper, or nickel. Moreover, as the material of the metal particles 331, a metal compound that can obtain the same effect may be used instead of the above-mentioned pure metal.

揮発性の有機溶媒332は、金属粒子331を独立分散状態に保持し、常温における金属ペーストの粘度(塗布時の流動性)を調整する機能を有する。なお、金属ペーストの溶媒揮発性、焼結性などを調整するために、有機溶媒332は、複数種の有機溶媒を用いてもよく、焼結促進剤を含んでいてもよい。 The volatile organic solvent 332 has the function of maintaining the metal particles 331 in an independently dispersed state and adjusting the viscosity of the metal paste at room temperature (fluidity during application). Note that, in order to adjust the solvent volatility, sinterability, etc. of the metal paste, the organic solvent 332 may use a plurality of types of organic solvents, and may also contain a sintering accelerator.

なお、本実施の形態において、第1ステップで形成される金属ペースト膜30の厚みは、好ましくは100μm~200μmであり、例えば10μm~300μmであってもよい。 In this embodiment, the thickness of the metal paste film 30 formed in the first step is preferably 100 μm to 200 μm, and may be, for example, 10 μm to 300 μm.

ペースト膜30の表面30aをより平坦に形成するためには、第1ステップにおいて金属ペーストを塗布する方法として、メタルマスクまたはスクリームマスクを介してスキージで印刷する方法を用いることが好ましい。なお、ディスペンサーなどを用いる方法などの平坦な表面30aを形成できる他の方法を用いてもよい。表面30aの平坦度は、ペースト膜30の平均厚みの±10%であることが好ましい。 In order to form the surface 30a of the paste film 30 more flatly, it is preferable to use a method of printing with a squeegee through a metal mask or a scream mask as a method of applying the metal paste in the first step. Note that other methods that can form the flat surface 30a, such as a method using a dispenser or the like, may be used. The flatness of the surface 30a is preferably ±10% of the average thickness of the paste film 30.

第2ステップに、第1ステップにて第1部材10の第1接合部に塗布したペースト膜30を加熱で乾燥し、乾燥膜31にする。乾燥温度は上記ペースト3の金属ナノ粒子3311の保護基3311aの分解温度以下であり、その乾燥温度にて、有機溶媒332を一部、または、全部揮発させる。有機溶媒332が乾燥されたことで、乾燥膜31が固まる。 In the second step, the paste film 30 applied to the first joint portion of the first member 10 in the first step is dried by heating to form a dry film 31. The drying temperature is below the decomposition temperature of the protective group 3311a of the metal nanoparticles 3311 of the paste 3, and at this drying temperature, part or all of the organic solvent 332 is volatilized. By drying the organic solvent 332, the dried film 31 hardens.

なお、上記乾燥の加熱方法はヒートプレートからの伝熱または熱風でよい。その他、ペースト膜30を均一に乾燥できる加熱方法でもよい。また、加熱の雰囲気環境は通常大気雰囲気でよい。また、ペースト膜30の有機溶媒332をより速く乾燥するため、減圧または真空環境でもよい。また、第1部材10の第1接合部101表面の酸化防止のため、窒素ガスなどの不活発ガス雰囲気でもよい。 Note that the drying heating method may be heat transfer from a heat plate or hot air. Other heating methods that can dry the paste film 30 uniformly may also be used. Further, the atmospheric environment for heating may be normally atmospheric. Further, in order to dry the organic solvent 332 of the paste film 30 more quickly, a reduced pressure or vacuum environment may be used. Further, in order to prevent the surface of the first joint portion 101 of the first member 10 from oxidizing, an inert gas atmosphere such as nitrogen gas may be used.

第2ステップにて乾燥しできた乾燥膜31において、乾燥膜31の表面301aに第2部材の第2接合部を密着性よく配置するために、軟化剤50を用いて、第3ステップに乾燥膜31を表面301aから一部軟化させる。 In the dry film 31 that has been dried in the second step, a softener 50 is used to arrange the second joint part of the second member on the surface 301a of the dry film 31 with good adhesion. Part of the film 31 is softened starting from the surface 301a.

軟化剤50は、1種の有機液体物からなるものであってもよく、複数種の有機物を含んでいてもよい。 The softener 50 may be made of one type of organic liquid or may contain multiple types of organic substances.

軟化剤50は、例えば、70質量%以上の揮発性の有機溶剤と、30質量%未満の金属ナノ粒子、金属化合物および焼結促進剤の少なくともいずれかと、を(補強剤として)含む。なお、軟化剤50が液体状であれば、軟化剤50中の有機溶剤の含有率が70質量%未満であってもよく、補強剤の含有率が30質量%以上、95質量%以下であってもよい。 The softener 50 contains, for example, 70% by mass or more of a volatile organic solvent and less than 30% by mass of at least one of metal nanoparticles, metal compounds, and sintering accelerators (as a reinforcing agent). Note that as long as the softener 50 is liquid, the content of the organic solvent in the softener 50 may be less than 70% by mass, and the content of the reinforcing agent may be 30% by mass or more and 95% by mass or less. You can.

上記軟化剤50の補強剤について、詳しく説明する。 The reinforcing agent of the softener 50 will be explained in detail.

金属ナノ粒子を補強剤として添加する場合、金属ペーストに含有される金属ナノ粒子3311と同じものが好ましい。 When adding metal nanoparticles as a reinforcing agent, the same metal nanoparticles as the metal nanoparticles 3311 contained in the metal paste are preferably used.

また、金属化合物を補強剤として添加する場合、金属ペーストに含有する金属粒子と同じ金属の化合物が望ましくて、その金属化合物は加熱により分解し、上記金属のナノ粒子が生成するのが好ましい。例えば、金属が銀であれば、軟化剤50に酸化銀を添加してもよい、硝酸銀を添加してもよい、2―エチルヘキサン酸銀(I)(CAS RN:26077-31-6)を添加してもよい。 Further, when adding a metal compound as a reinforcing agent, it is desirable to use a compound of the same metal as the metal particles contained in the metal paste, and it is preferable that the metal compound is decomposed by heating to produce nanoparticles of the metal. For example, if the metal is silver, silver oxide may be added to the softener 50, silver nitrate may be added, or silver (I) 2-ethylhexanoate (CAS RN: 26077-31-6) may be added. May be added.

また、金属および金属化合物以外に、焼結促進剤を補強剤として添加する場合、焼結促進剤は、シュウ酸、または、銀や銀化合物の銀イオンと結合して金属錯体を生成するアミン系有機化合物もしくは酸系有機化合物を含み得る。すなわち、焼結促進剤は、加熱により金属ペーストに含有する金属ナノ粒子3311の保護基3311aと反応して該金属ナノ粒子の表面を露出させる有機化合物でもよく、シュウ酸などの銀や銀化合物による銀イオンと結合し、金属錯体が生成するアミン系、または、酸系有機化合物でもよい。 In addition, when adding a sintering accelerator as a reinforcing agent in addition to metals and metal compounds, the sintering accelerator may be oxalic acid or an amine type that combines with silver ions of silver or silver compounds to form a metal complex. It may contain an organic compound or an acidic organic compound. That is, the sintering accelerator may be an organic compound that reacts with the protective group 3311a of the metal nanoparticles 3311 contained in the metal paste to expose the surface of the metal nanoparticles when heated; It may be an amine-based or acid-based organic compound that combines with silver ions to form a metal complex.

軟化剤50は、例えば、有機溶剤と、焼結促進剤と、を含み、
前記軟化剤中の前記焼結促進剤の含有率は30質量%以上95質量%以下である。
The softener 50 includes, for example, an organic solvent and a sintering accelerator,
The content of the sintering accelerator in the softener is 30% by mass or more and 95% by mass or less.

第3ステップにおいて、乾燥膜31の表面301aに軟化剤50を塗布し、乾燥膜31の表面一部を軟化させる。本実施の形態において、乾燥膜31の表面301a全体にわたって、液体物である軟化剤50が噴霧またはスピンコーティングされ得る。また、ほかの方法として、乾燥膜31に均一および少量に軟化剤を塗布する方法でもよい。 In the third step, a softening agent 50 is applied to the surface 301a of the dry film 31 to soften a part of the surface of the dry film 31. In this embodiment, the liquid softener 50 may be sprayed or spin coated over the entire surface 301a of the dry film 31. Alternatively, a method may be employed in which the softener is applied uniformly and in a small amount to the dry film 31.

なお、軟化剤50の塗布量は、第1ステップに塗布したペースト膜30の塗布量の2質量%~4質量%が好ましい、第1ステップに塗布したペースト膜30の塗布量の1質量%~5質量%でもよい。 The amount of softener 50 applied is preferably 2% to 4% by mass of the amount of paste film 30 applied in the first step, and 1% by mass to 4% by mass of the amount of paste film 30 applied in the first step. It may be 5% by mass.

図6は、軟化剤50を塗布することにより、乾燥膜31を一部軟化するメカニズムの説明図であり、有機溶媒332を一部乾燥した乾燥膜31の中央部の断面図である。 FIG. 6 is an explanatory diagram of the mechanism of partially softening the dry film 31 by applying the softener 50, and is a cross-sectional view of the central part of the dry film 31 in which the organic solvent 332 has been partially dried.

乾燥膜31は、第2ステップにて有機溶媒332を金属ナノ粒子3311の保護基が分解する温度未満の条件で乾燥されたため、金属粒子は焼結していない。その状態で、乾燥膜31に軟化剤50を塗布すると、表面301aから軟化剤は乾燥膜31に浸透する。その結果、図7に示される乾燥膜31の表面301aから軟化剤の濃度勾配が発生し、乾燥膜31の表面301aを含む一部が軟化する。 Since the dried film 31 was dried in the second step at a temperature lower than the temperature at which the protective group of the metal nanoparticles 3311 decomposes the organic solvent 332, the metal particles are not sintered. When the softener 50 is applied to the dry film 31 in this state, the softener permeates into the dry film 31 from the surface 301a. As a result, a concentration gradient of the softening agent is generated from the surface 301a of the dry film 31 shown in FIG. 7, and a portion of the dry film 31 including the surface 301a is softened.

次に、第3ステップにて軟化された乾燥膜31aの表面301aに第2部材20を配置し、組立品412を形成する。 Next, the second member 20 is placed on the surface 301a of the dry film 31a softened in the third step to form an assembly 412.

次に、必要に応じて、第2部材20の第2接合部201と乾燥膜31aの表面301aとが密着できるように、組立品412に対して、第2部材20の上面202側から加圧する。その加圧は2MPa~5MPaの範囲が好ましく、0.1MPa~10MPaの範囲でもよい。 Next, if necessary, pressure is applied to the assembly 412 from the upper surface 202 side of the second member 20 so that the second joint 201 of the second member 20 and the surface 301a of the dry film 31a are brought into close contact. . The pressure is preferably in the range of 2 MPa to 5 MPa, and may be in the range of 0.1 MPa to 10 MPa.

なお、加圧時において、組立品412の温度は常温でもよく、組立品412が金属ナノ粒子3311の保護基3311aが分解する温度未満の温度で加熱されてもよい。 Note that during pressurization, the temperature of the assembly 412 may be room temperature, or the assembly 412 may be heated at a temperature lower than the temperature at which the protective group 3311a of the metal nanoparticle 3311 decomposes.

第2部材を配置した後、第4ステップにて組立品412を加熱し、金属粒子331を焼結させることにより、焼結膜32が形成され、第1接合部101と第2接合部201とが接合されてなる接合体402が形成される。 After arranging the second member, the assembly 412 is heated in a fourth step to sinter the metal particles 331, thereby forming a sintered film 32 and connecting the first joint 101 and the second joint 201. A joined body 402 is formed by joining.

第4ステップにおいて、上記組立品412に対して、100℃未満の温度で2~5分間の加熱を行うことで、第2ステップにて未乾燥の有機溶媒332(もし残存する場合)と、第3ステップにて塗布された軟化剤50中に含まれる有機成分と、を乾燥することが好ましい。または、室温から金属ナノ粒子3311(例えば、銀ナノ粒子)の保護基3311aが分解する温度まで5~15分間で均一昇温することにより、同様の乾燥を行ってもよい。 In the fourth step, the assembly 412 is heated at a temperature below 100° C. for 2 to 5 minutes, thereby removing the undried organic solvent 332 (if any remains) and the It is preferable to dry the organic components contained in the softener 50 applied in the three steps. Alternatively, similar drying may be performed by uniformly raising the temperature from room temperature to a temperature at which the protective group 3311a of the metal nanoparticles 3311 (eg, silver nanoparticles) decomposes over a period of 5 to 15 minutes.

また、上記未乾燥の有機溶媒332と軟化剤50の有機成分を乾燥ステップが完了した後、250℃~300℃の範囲内に昇温し、5~25min保持して、金属粒子331を焼結させることが好ましい。また、上記焼結温度は200℃~400℃でもよい、焼結時間は1~120minにしてもよい。 Further, after the drying step of the undried organic solvent 332 and the organic components of the softener 50 is completed, the temperature is raised to within the range of 250° C. to 300° C. and held for 5 to 25 minutes to sinter the metal particles 331. It is preferable to let Further, the sintering temperature may be 200° C. to 400° C., and the sintering time may be 1 to 120 min.

なお、上記第4ステップ(焼成工程)の加熱により、ペースト膜30中に含まれる軟化剤50中の有機成分(および有機溶媒332)の全てが揮発または分解される。この加熱は、ヒートプレートによる伝熱または熱風で実施することが好ましい。その他のペースト膜30を均一に加熱できる方法を実施してもよい。また、加熱の雰囲気環境は通常、大気雰囲気でよい。また、ペースト膜30中に含まれる有機溶媒332および軟化剤50中の有機成分をより速く乾燥するため、減圧または真空環境でもよい。また、第1部材10の第1接合部101表面と第2部材20の第2接合部201の表面の酸化防止のため、窒素ガスなどの不活発ガス雰囲気でもよい。 Note that by heating in the fourth step (baking step), all of the organic components (and organic solvent 332) in the softener 50 contained in the paste film 30 are volatilized or decomposed. This heating is preferably performed by heat transfer using a heat plate or by hot air. Other methods that can uniformly heat the paste film 30 may also be used. Further, the atmospheric environment for heating may normally be an atmospheric environment. Further, in order to more quickly dry the organic solvent 332 contained in the paste film 30 and the organic components in the softener 50, a reduced pressure or vacuum environment may be used. Further, in order to prevent oxidation of the surface of the first joint portion 101 of the first member 10 and the surface of the second joint portion 201 of the second member 20, an inert gas atmosphere such as nitrogen gas may be used.

上記の接合方法により、本実施の形態による接合体402が制作できる。図8は、第3ステップにて塗布した軟化剤50の組成により、接合体402の焼結膜32(接合部材)の断面方向の空孔率プロファイルである。軟化剤50中に揮発性の有機溶剤が含有されるため、第4ステップ(焼成工程)の加熱で該有機溶剤が揮発し、第2部材の第2接合部付近にガスが発生した結果、第2部材の第2接合部付近の空孔率は、軟化剤50が浸透しきれない第1部材の第1接合部付近の空孔率より大きい。一方、軟化剤に補強剤を添加することで、第2部材の第2接合部付近の空孔率を低減できる。 By the above joining method, the joined body 402 according to this embodiment can be manufactured. FIG. 8 shows a porosity profile in the cross-sectional direction of the sintered film 32 (joint member) of the joined body 402, depending on the composition of the softener 50 applied in the third step. Since the softener 50 contains a volatile organic solvent, the organic solvent evaporates during heating in the fourth step (firing step), and gas is generated near the second joint of the second member. The porosity near the second joint of the two members is greater than the porosity near the first joint of the first member through which the softener 50 cannot completely penetrate. On the other hand, by adding a reinforcing agent to the softener, the porosity near the second joint of the second member can be reduced.

実施の形態2.
以下、本開示の実施の形態2について、図面を参照しつつ説明する。
Embodiment 2.
Embodiment 2 of the present disclosure will be described below with reference to the drawings.

図9は、実施の形態2の接合方法の工程を示すフロー図である。図10は、実施の形態2の接合方法の各工程における部材の構成を示す概略断面図である。 FIG. 9 is a flowchart showing the steps of the joining method according to the second embodiment. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of members in each step of the joining method according to the second embodiment.

実施の形態2の接合方法は、第2ステップまでの工程、および、第4ステップ以降の工程は、実施の形態1の接合方法と同様であるため、ここでは重複する説明は省略される。 In the bonding method of the second embodiment, the steps up to the second step and the steps after the fourth step are the same as the bonding method of the first embodiment, so a duplicate explanation will be omitted here.

実施の形態2では、上記の第3ステップにおいて、軟化剤50が第2接合部201に塗布された第2部材20を、乾燥膜31と第2接合部201とが接するように配置することにより、乾燥膜31の表面を含む一部を軟化させる。 In the second embodiment, in the third step, the second member 20 with the softener 50 applied to the second joint part 201 is arranged so that the dry film 31 and the second joint part 201 are in contact with each other. , a portion including the surface of the dry film 31 is softened.

本実施の形態では、第2ステップによって乾燥されたペースト膜30である乾燥膜31の表面301aに第2部材の第2接合部を密着性よく配置するために、第2部材20の第2接合部201に軟化剤50を塗布する(図10(d))。軟化剤50は、実施の形態1に記載された軟化剤50と同様である。 In this embodiment, in order to arrange the second joint part of the second member with good adhesion on the surface 301a of the dry film 31, which is the paste film 30 dried in the second step, the second joint part of the second member 20 is A softening agent 50 is applied to the portion 201 (FIG. 10(d)). The softener 50 is similar to the softener 50 described in Embodiment 1.

本実施の形態の第3ステップでは、軟化剤が塗布された第2部材を、乾燥膜31の表面301aに第2部材20の第2接合部201が接するように、配置する(図10(e))。 In the third step of this embodiment, the second member coated with a softener is arranged so that the second joint 201 of the second member 20 is in contact with the surface 301a of the dry film 31 (FIG. 10(e) )).

ここで、乾燥膜31は、第2ステップにて有機溶媒332を金属ナノ粒子3311の保護基が分解する温度未満の温度で乾燥されるため、金属粒子331は焼結していない。その状態では、図11に示されるように、第2接合部に塗布された軟化剤50は、表面301aから乾燥膜31に浸透し、乾燥膜31の表面301aを含む一部が軟化する。 Here, since the dried film 31 is dried in the second step at a temperature lower than the temperature at which the protective groups of the metal nanoparticles 3311 decompose the organic solvent 332, the metal particles 331 are not sintered. In this state, as shown in FIG. 11, the softener 50 applied to the second bonded portion permeates into the dry film 31 from the surface 301a, and a portion of the dry film 31 including the surface 301a is softened.

なお、次の加圧を行うまでの保持時間は、乾燥膜31の表面301aが十分軟化するように、0.5~1.0秒間であることが好ましい。軟化剤50の組成により、乾燥膜31への浸透性が変化する場合、保持時間は0.01~5.0秒間であってもよく、5秒間以上であってもよい。 Note that the holding time before the next pressurization is preferably 0.5 to 1.0 seconds so that the surface 301a of the dry film 31 is sufficiently softened. When the composition of the softener 50 changes its permeability into the dry film 31, the holding time may be 0.01 to 5.0 seconds, or may be 5 seconds or more.

次に、第2部材の第2接合部201と乾燥膜31aの表面301aとを密着するために、組立品412に対して、第2部材20の上面202側から加圧する。その加圧は、2MPa~5MPaの範囲が好ましく、0.1MPa~10MPaの範囲でもよい。また、加圧時、組立品412の温度は常温であってもよい。組立品412を金属ナノ粒子3311の保護基3311aが分解する温度未満の温度で加熱してもよい。 Next, pressure is applied to the assembly 412 from the upper surface 202 side of the second member 20 in order to bring the second joint portion 201 of the second member into close contact with the surface 301a of the dry film 31a. The pressurization is preferably in the range of 2 MPa to 5 MPa, and may be in the range of 0.1 MPa to 10 MPa. Furthermore, when pressurizing, the temperature of the assembly 412 may be room temperature. Assembly 412 may be heated at a temperature below the temperature at which protective groups 3311a of metal nanoparticles 3311 decompose.

また、本実施の形態では、実施の形態1と比べて、第2部材20の第2接合部に軟化剤50を塗布し、第3ステップにて加圧前の保持時間を制御することより、乾燥膜31の表面301aの軟化度合をより精度良い制御できる。 Furthermore, in this embodiment, compared to Embodiment 1, the softening agent 50 is applied to the second joint portion of the second member 20, and the holding time before pressurization is controlled in the third step. The degree of softening of the surface 301a of the dry film 31 can be controlled with higher accuracy.

本実施の形態の接合方法により、上述の実施の形態1と同じ効果を得て、接合体402を制作することができる。 By the joining method of this embodiment, the joined body 402 can be produced with the same effect as in the first embodiment described above.

<電子機器の製造方法>
本開示は、上記の接合方法を用いて、金属からなる第1接合部を有する第1部材の前記第1接合部と、金属からなる第2接合部を有する第2部材の前記第2接合部と、を接合することを含む、電子機器の製造方法にも関する。
<Manufacturing method of electronic equipment>
The present disclosure provides the first joint portion of a first member having a first joint portion made of metal and the second joint portion of a second member having a second joint portion made of metal using the above-described joining method. It also relates to a method of manufacturing an electronic device, which includes bonding.

<電子機器>
本開示は、金属からなる第1接合部を有する第1部材と、金属からなる第2接合部を有する第2部材と、を備え、
金属粒子を含む接合部材(焼結部材)を介して、前記第1接合部と前記第2接合部とが接合されており、
前記接合部材において、空孔の占める割合が、前記第1接合部と前記第2接合部との積層方向において徐々に変化する、電子機器にも関する。
<Electronic equipment>
The present disclosure includes a first member having a first joint made of metal, and a second member having a second joint made of metal,
The first joint part and the second joint part are joined via a joining member (sintered member) containing metal particles,
The present invention also relates to an electronic device in which the proportion of holes in the bonding member gradually changes in the stacking direction of the first bonding portion and the second bonding portion.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time should be considered to be illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present disclosure is indicated by the claims rather than the above description, and it is intended that all changes within the meaning and range equivalent to the claims are included.

以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。 Hereinafter, various aspects of the present disclosure will be collectively described as supplementary notes.

(1) 金属からなる第1接合部を有する第1部材の前記第1接合部と、金属からなる第2接合部を有する第2部材の前記第2接合部と、を接合する、接合方法であって、
前記第1接合部の表面に、金属粒子を有機溶媒中に分散してなる金属ペーストを膜状に塗布することにより、前記金属ペーストからなるペースト膜を形成する、第1ステップと、
前記ペースト膜を前記金属粒子の焼結開始温度未満の温度で加熱して、前記有機溶媒の一部または全部を揮発させ、前記ペースト膜を乾燥させてなる乾燥膜を形成する、第2ステップと、
前記乾燥膜に浸透できる軟化剤によって、前記乾燥膜の表面を含む一部を軟化させる、第3ステップと、
前記第3ステップで軟化した前記乾燥膜に前記第2接合部が接した状態で、前記金属粒子の焼結開始温度以上の温度まで加熱し、前記乾燥膜中の前記金属粒子を焼結させることにより、前記第1接合部と前記第2接合部とを接合する、第4ステップと、を含み、
前記第4ステップにおいて、前記軟化剤の全てが揮発または分解される、接合方法。
(1) A joining method of joining the first joining part of a first member having a first joining part made of metal and the second joining part of a second member having a second joining part made of metal. There it is,
a first step of forming a paste film made of the metal paste by applying a metal paste made of metal particles dispersed in an organic solvent on the surface of the first joint part;
a second step of heating the paste film at a temperature lower than the sintering start temperature of the metal particles to volatilize part or all of the organic solvent and drying the paste film to form a dry film; ,
a third step of softening a portion of the dry film including its surface with a softening agent that can permeate the dry film;
Sintering the metal particles in the dry film by heating to a temperature equal to or higher than the sintering start temperature of the metal particles while the second joint portion is in contact with the dry film softened in the third step. a fourth step of joining the first joint part and the second joint part,
In the fourth step, all of the softening agent is volatilized or decomposed.

(2) 前記第3ステップにおいて、前記乾燥膜の表面に、前記軟化剤を塗布することにより、前記乾燥膜の表面を含む一部を軟化させる、(1)に記載の接合方法。 (2) The joining method according to (1), wherein in the third step, a part of the dry film including the surface is softened by applying the softening agent to the surface of the dry film.

(3) 前記第3ステップにおいて、前記軟化剤が前記第2接合部に塗布された前記第2部材を、前記乾燥膜と前記第2接合部とが接するように配置することにより、前記乾燥膜の表面を含む一部を軟化させる、(1)に記載の接合方法。 (3) In the third step, the second member having the softener applied to the second joint part is arranged so that the dry film and the second joint part are in contact with each other, so that the dry film is The joining method according to (1), wherein a part including the surface of the bonding method is softened.

(4) 前記金属粒子は、0.01μm~10μmの範囲内の粒径を有し、金、銀、銅、または、ニッケルを含む、(1)~(3)のいずれかに記載の接合方法。 (4) The joining method according to any one of (1) to (3), wherein the metal particles have a particle size within a range of 0.01 μm to 10 μm and include gold, silver, copper, or nickel. .

(5) 前記金属粒子は、0.01μm~10μmの範囲内の粒径を有し、加熱により分解する金属化合物を含む、(1)~(3)のいずれかに記載の接合方法。 (5) The joining method according to any one of (1) to (3), wherein the metal particles have a particle size within a range of 0.01 μm to 10 μm and include a metal compound that decomposes upon heating.

(6) 前記軟化剤は、1種の有機液体物からなる、(1)~(4)のいずれかに記載の接合方法。 (6) The joining method according to any one of (1) to (4), wherein the softener is made of one type of organic liquid.

(7) 前記軟化剤は、複数種の有機物を含む、(1)~(4)のいずれかに記載の接合方法。 (7) The joining method according to any one of (1) to (4), wherein the softener contains multiple types of organic substances.

(8) 前記軟化剤は、70質量%以上の有機溶剤と、30質量%未満の金属ナノ粒子、金属化合物および焼結促進剤の少なくともいずれかと、を含む、(7)に記載の接合方法。 (8) The joining method according to (7), wherein the softener contains 70% by mass or more of an organic solvent and less than 30% by mass of at least one of metal nanoparticles, metal compounds, and sintering accelerators.

(9) 前記金属ナノ粒子は、銀ナノ粒子を含む、(8)に記載の接合方法。 (9) The joining method according to (8), wherein the metal nanoparticles include silver nanoparticles.

(10) 前記金属化合物は、酸化銀、または、加熱により化学的に分解しナノ銀粒子を生成できる金属化合物を含む、(8)に記載の接合方法。 (10) The joining method according to (8), wherein the metal compound includes silver oxide or a metal compound that can be chemically decomposed by heating to produce nanosilver particles.

(11) 前記金属化合物は、2―エチルヘキサン酸銀(I)、または、加熱により分解しナノ銀粒子を生成できる金属有機化合物を含む、(8)に記載の接合方法。 (11) The joining method according to (8), wherein the metal compound includes silver (I) 2-ethylhexanoate or a metal organic compound that can be decomposed by heating to produce nanosilver particles.

(12) 前記焼結促進剤は、シュウ酸、または、銀や銀化合物の銀イオンと結合して金属錯体を生成するアミン系有機化合物もしくは酸系有機化合物を含む、(8)に記載の接合方法。 (12) The bonding according to (8), wherein the sintering accelerator includes oxalic acid, or an amine-based organic compound or acid-based organic compound that combines with silver or silver ions of a silver compound to form a metal complex. Method.

(13) 前記軟化剤は、有機溶剤と、焼結促進剤と、を含み、
前記軟化剤中の前記焼結促進剤の含有率は30質量%以上95質量%以下である、(7)に記載の接合方法。
(13) The softener includes an organic solvent and a sintering accelerator,
The joining method according to (7), wherein the content of the sintering accelerator in the softener is 30% by mass or more and 95% by mass or less.

(14) 前記焼結促進剤は、シュウ酸、または、銀や銀化合物の銀イオンと結合して金属錯体を生成するアミン系有機化合物もしくは酸系有機化合物を含む、(13)に記載の接合方法。 (14) The bonding according to (13), wherein the sintering accelerator includes oxalic acid, or an amine-based organic compound or acid-based organic compound that combines with silver or silver ions of a silver compound to form a metal complex. Method.

(15) (1)~(14)のいずれかに記載の接合方法を用いて、金属からなる第1接合部を有する第1部材の前記第1接合部と、金属からなる第2接合部を有する第2部材の前記第2接合部と、を接合することを含む、電子機器の製造方法。 (15) The first joint part of the first member having the first joint part made of metal and the second joint part made of metal are bonded using the joining method according to any one of (1) to (14). and the second joint portion of a second member having the second member.

(16) 金属からなる第1接合部を有する第1部材と、金属からなる第2接合部を有する第2部材と、を備え、
金属粒子を含む接合部材を介して、前記第1接合部と前記第2接合部とが接合されており、
前記接合部材において、空孔の占める割合が、前記第1接合部と前記第2接合部との積層方向において徐々に変化する、電子機器。
(16) A first member having a first joint made of metal; and a second member having a second joint made of metal;
The first joint part and the second joint part are joined via a joining member containing metal particles,
An electronic device, wherein in the bonding member, a proportion of pores gradually changes in a stacking direction of the first bonding portion and the second bonding portion.

10 第1部材、101 第1接合部、20 第2部材、201 第2接合部、202 第2部材の上面、30 ペースト膜(金属ペースト膜)、30a 表面、31 乾燥膜、31a 軟化された乾燥膜、301a 表面、32 焼結膜、331 金属粒子、3311 金属ナノ粒子、3311a 保護基、3312 金属ミクロン粒子、332 有機溶媒、401 (焼結前の)組立品、402 接合体、411 中間組立品、412 (焼結前の)組立品、50 軟化剤。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 1st member, 101 1st joint part, 20 2nd member, 201 2nd joint part, 202 upper surface of 2nd member, 30 paste film (metal paste film), 30a surface, 31 dry film, 31a softened dry Film, 301a Surface, 32 Sintered film, 331 Metal particles, 3311 Metal nanoparticles, 3311a Protective group, 3312 Metal micron particles, 332 Organic solvent, 401 Assembly (before sintering), 402 Joined body, 411 Intermediate assembly, 412 Assembly (before sintering), 50 Softener.

Claims (16)

金属からなる第1接合部を有する第1部材の前記第1接合部と、金属からなる第2接合部を有する第2部材の前記第2接合部と、を接合する、接合方法であって、
前記第1接合部の表面に、金属粒子を有機溶媒中に分散してなる金属ペーストを膜状に塗布することにより、前記金属ペーストからなるペースト膜を形成する、第1ステップと、
前記ペースト膜を前記金属粒子の焼結開始温度未満の温度で加熱して、前記有機溶媒の一部または全部を揮発させ、前記ペースト膜を乾燥させてなる乾燥膜を形成する、第2ステップと、
前記乾燥膜に浸透できる軟化剤によって、前記乾燥膜の表面を含む一部を軟化させる、第3ステップと、
前記第3ステップで軟化した前記乾燥膜に前記第2接合部が接した状態で、前記金属粒子の焼結開始温度以上の温度まで加熱し、前記乾燥膜中の前記金属粒子を焼結させることにより、前記第1接合部と前記第2接合部とを接合する、第4ステップと、を含み、
前記第4ステップにおいて、前記軟化剤の全てが揮発または分解される、接合方法。
A joining method of joining the first joining part of a first member having a first joining part made of metal and the second joining part of a second member having a second joining part made of metal,
a first step of forming a paste film made of the metal paste by applying a metal paste made of metal particles dispersed in an organic solvent on the surface of the first joint part;
a second step of heating the paste film at a temperature lower than the sintering start temperature of the metal particles to volatilize part or all of the organic solvent and drying the paste film to form a dry film; ,
a third step of softening a portion of the dry film including its surface with a softening agent that can permeate the dry film;
Sintering the metal particles in the dry film by heating to a temperature equal to or higher than the sintering start temperature of the metal particles while the second joint portion is in contact with the dry film softened in the third step. a fourth step of joining the first joint part and the second joint part,
In the fourth step, all of the softening agent is volatilized or decomposed.
前記第3ステップにおいて、前記乾燥膜の表面に、前記軟化剤を塗布することにより、前記乾燥膜の表面を含む一部を軟化させる、請求項1に記載の接合方法。 2. The bonding method according to claim 1, wherein in the third step, a part of the dry film including the surface is softened by applying the softening agent to the surface of the dry film. 前記第3ステップにおいて、前記軟化剤が前記第2接合部に塗布された前記第2部材を、前記乾燥膜と前記第2接合部とが接するように配置することにより、前記乾燥膜の表面を含む一部を軟化させる、請求項1に記載の接合方法。 In the third step, the surface of the dry film is softened by arranging the second member with the softener applied to the second joint so that the dry film and the second joint are in contact with each other. The joining method according to claim 1, further comprising softening a portion thereof. 前記金属粒子は、0.01μm~10μmの範囲内の粒径を有し、金、銀、銅、または、ニッケルを含む、請求項1に記載の接合方法。 The joining method according to claim 1, wherein the metal particles have a particle size within a range of 0.01 μm to 10 μm and include gold, silver, copper, or nickel. 前記金属粒子は、0.01μm~10μmの範囲内の粒径を有し、加熱により分解する金属化合物を含む、請求項1に記載の接合方法。 The joining method according to claim 1, wherein the metal particles have a particle size within a range of 0.01 μm to 10 μm and include a metal compound that is decomposed by heating. 前記軟化剤は、1種の有機液体物からなる、請求項1に記載の接合方法。 2. The bonding method according to claim 1, wherein the softener comprises one type of organic liquid. 前記軟化剤は、複数種の有機物を含む、請求項1に記載の接合方法。 The joining method according to claim 1, wherein the softener contains multiple types of organic substances. 前記軟化剤は、70質量%以上の有機溶剤と、30質量%未満の金属ナノ粒子、金属化合物および焼結促進剤の少なくともいずれかと、を含む、請求項6または7に記載の接合方法。 The joining method according to claim 6 or 7, wherein the softener contains 70% by mass or more of an organic solvent and less than 30% by mass of at least one of metal nanoparticles, a metal compound, and a sintering accelerator. 前記金属ナノ粒子は、銀ナノ粒子を含む、請求項8に記載の接合方法。 The joining method according to claim 8, wherein the metal nanoparticles include silver nanoparticles. 前記金属化合物は、酸化銀、または、加熱により化学的に分解しナノ銀粒子を生成できる金属化合物を含む、請求項8に記載の接合方法。 9. The bonding method according to claim 8, wherein the metal compound includes silver oxide or a metal compound that can be chemically decomposed by heating to produce nanosilver particles. 前記金属化合物は、2―エチルヘキサン酸銀(I)、または、加熱により分解しナノ銀粒子を生成できる金属有機化合物を含む、請求項8に記載の接合方法。 9. The bonding method according to claim 8, wherein the metal compound includes silver (I) 2-ethylhexanoate or a metal organic compound that can be decomposed by heating to produce nanosilver particles. 前記焼結促進剤は、シュウ酸、または、銀や銀化合物の銀イオンと結合して金属錯体を生成するアミン系有機化合物もしくは酸系有機化合物を含む、請求項8に記載の接合方法。 9. The joining method according to claim 8, wherein the sintering accelerator contains oxalic acid, or an amine-based organic compound or acid-based organic compound that combines with silver or silver ions of a silver compound to form a metal complex. 前記軟化剤は、有機溶剤と、焼結促進剤と、を含み、
前記軟化剤中の前記焼結促進剤の含有率は30質量%以上95質量%以下である、請求項7に記載の接合方法。
The softener includes an organic solvent and a sintering accelerator,
The joining method according to claim 7, wherein the content of the sintering accelerator in the softener is 30% by mass or more and 95% by mass or less.
前記焼結促進剤は、シュウ酸、または、銀や銀化合物の銀イオンと結合して金属錯体を生成するアミン系有機化合物もしくは酸系有機化合物を含む、請求項13に記載の接合方法。 14. The joining method according to claim 13, wherein the sintering accelerator includes oxalic acid, or an amine-based organic compound or acid-based organic compound that combines with silver or silver ions of a silver compound to form a metal complex. 請求項1に記載の接合方法を用いて、金属からなる第1接合部を有する第1部材の前記第1接合部と、金属からなる第2接合部を有する第2部材の前記第2接合部と、を接合することを含む、電子機器の製造方法。 Using the joining method according to claim 1, the first joining part of the first member having the first joining part made of metal and the second joining part of the second member having the second joining part made of metal. A method of manufacturing an electronic device, the method comprising joining. 金属からなる第1接合部を有する第1部材と、金属からなる第2接合部を有する第2部材と、を備え、
金属粒子を含む接合部材を介して、前記第1接合部と前記第2接合部とが接合されており、
前記接合部材において、空孔の占める割合が、前記第1接合部と前記第2接合部との積層方向において徐々に変化する、電子機器。
A first member having a first joint made of metal, and a second member having a second joint made of metal,
The first joint part and the second joint part are joined via a joining member containing metal particles,
An electronic device, wherein in the bonding member, a proportion of pores gradually changes in a stacking direction of the first bonding portion and the second bonding portion.
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