JP2024045500A - Metal particle sintered body and bonded body having a metal layer made of a metal particle sintered body - Google Patents

Metal particle sintered body and bonded body having a metal layer made of a metal particle sintered body Download PDF

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敬子 加藤
慶樹 渡邉
吉秀 前野
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Abstract

【課題】低温焼結性の貴金属微粒子を用いて作製される焼結体と、基材との接合強度を向上させる技術を提供すること。【解決手段】ここで開示される技術は、金属粒子の焼結体を提供する。該金属粒子焼結体は、金属成分と硫黄成分とを含み、熱分解生成物として、硫黄(S)元素を含む化合物が検出されることを特徴とする。【選択図】図27[Problem] To provide a technology for improving the bonding strength between a sintered body made from low-temperature sinterable precious metal particles and a substrate. [Solution] The technology disclosed herein provides a sintered body of metal particles. The metal particle sintered body contains a metal component and a sulfur component, and is characterized in that a compound containing elemental sulfur (S) is detected as a pyrolysis product. [Selected Figure] Fig. 27

Description

本発明は、金属粒子焼結体、および金属粒子焼結体からなる金属層を備える接合体に関する。また、本発明は、上記金属粒子焼結体、および、上記接合体の製造方法に関する。 The present invention relates to a metal particle sintered body and a joined body including a metal layer made of the metal particle sintered body. The present invention also relates to a method for manufacturing the metal particle sintered body and the joined body.

種々の物品において、基材の表面に金属成分を含む金属層を備えた接合体が含まれる。このような金属層には、接合体の用途に応じて金属微粒子が含まれることがある。例えば特許文献1には、基材の表面にプライマー層(樹脂層)が形成され、該プライマー層上に貴金属ナノ粒子を配置することが記載されている。
ところで、近年では、種々の用途向けに、貴金属微粒子ならびに該貴金属微粒子を含むペースト(スラリー)状に調製された材料の研究開発が精力的に行われている。
例えば、従来では、半導体素子を接合するための接合材料として、いわゆる「ろう材やはんだ」が使用されてきた。半導体素子接合においては、高信頼性、高放熱性、および低損失性の要求が高く、かつ、信頼性が高いAuSn合金はんだやAuバンプ技術が用いられている。しかしながら、ろう材やはんだを使用した接合では、300℃を超える高温・加圧等の厳しい条件によって、被接合部材や素子へのダメージが問題となっている。このため、近年では、ろう材やはんだではなく、金属粒子の微粒子化による表面活性化を利用した低温焼結型のペースト材料の開発や樹脂マトリックスに導電材を分散させたペースト材料の開発が行われている(例えば特許文献2)。
Various articles include a bonded body having a metal layer containing a metal component on the surface of a base material. Such a metal layer may contain metal fine particles depending on the use of the joined body. For example, Patent Document 1 describes that a primer layer (resin layer) is formed on the surface of a base material, and noble metal nanoparticles are arranged on the primer layer.
Incidentally, in recent years, research and development of noble metal fine particles and materials prepared in the form of a paste (slurry) containing the noble metal fine particles have been actively conducted for various uses.
For example, so-called "brazing material or solder" has conventionally been used as a bonding material for bonding semiconductor elements. In semiconductor element bonding, high reliability, high heat dissipation, and low loss are required, and highly reliable AuSn alloy solder and Au bump technology are used. However, in bonding using brazing filler metal or solder, damage to the members and elements to be bonded is a problem due to severe conditions such as high temperatures exceeding 300° C. and pressurization. For this reason, in recent years, instead of using brazing filler metals or solder, there have been efforts to develop low-temperature sintering paste materials that utilize surface activation through micronization of metal particles, as well as paste materials in which conductive materials are dispersed in a resin matrix. (for example, Patent Document 2).

低温焼結性の材料として、ナノサイズやサブミクロンサイズの貴金属からなる微粒子(貴金属微粒子)を主体とするペースト材料が多く開発されてきている。さらに近年では、より高い信頼性を求める環境において使用し得る金微粒子を主体とするペースト材料の需要も高まっている。
上記のような貴金属微粒子は、表面エネルギーが高く凝集し易い傾向にある。そのため、貴金属微粒子どうしの凝集を防止する工夫がされている。例えば、特許文献2、非特許文献1では、粒子の凝集を回避するため粒径100nm以上のサブミクロン粒子を使用している。また、例えば特許文献3では、貴金属微粒子の表面に、何らかの化合物(ここでは保護剤ともいう。)をつけることによって、貴金属微粒子どうしの凝集を防止する工夫が検討されている。
As low-temperature sintering materials, many paste materials mainly made of nano-sized or submicron-sized particles of precious metals (precious metal particles) have been developed. Furthermore, in recent years, there has been an increasing demand for paste materials mainly made of gold particles that can be used in environments that require higher reliability.
The above-mentioned noble metal fine particles have a high surface energy and tend to aggregate easily. Therefore, efforts have been made to prevent the aggregation of the noble metal fine particles. For example, in Patent Document 2 and Non-Patent Document 1, submicron particles with a particle size of 100 nm or more are used to avoid particle aggregation. In addition, for example, Patent Document 3 considers a method of preventing the aggregation of the noble metal fine particles by applying some kind of compound (also referred to as a protective agent here) to the surface of the noble metal fine particles.

特開2018-48382号公報JP 2018-48382 A 特許第5613253号公報Patent No. 5613253 特開2013-001954号公報Japanese Patent Application Publication No. 2013-001954

Chem.Mater.、Vol.16(No.13)、2004年、pp.2509Chem. Mater., Vol. 16 (No. 13), 2004, pp. 2509

例えば半導体素子の接合材料において、高信頼性および高放熱性を実現するためには、貴金属微粒子の低温焼結性を向上させ、低温処理によって緻密性が高く、かつ、結晶性が高い焼結体を作製するアプローチが挙げられる。
しかしながら、貴金属微粒子の低温焼結性を高めると、極めて容易に貴金属微粒子同士の焼結が進行することとなる。一方、これは、基材との接合が進む前に貴金属微粒子の焼結が進んでしまうということでもあり、基材との接合という観点では問題となり得る。焼結後の貴金属微粒子は、当然比表面積が大きく低下しており、基材との間で拡散等を起こす活性を失っている。また、基材と接合していない貴金属微粒子焼結膜には通常そりや歪が発生するため基材との密着性が低下し、この状態のまま熱処理を続けても基材と接合させることは困難である。
そのため、高い低温焼結性を有する貴金属微粒子を用いて作製された焼結体と基材とを十分に強く接合させるためには、検討がまだまだ必要であった。
For example, in order to achieve high reliability and high heat dissipation in bonding materials for semiconductor devices, it is necessary to improve the low-temperature sintering properties of precious metal fine particles and create a sintered body with high density and high crystallinity through low-temperature treatment. An example of this approach is to create a.
However, if the low-temperature sinterability of the noble metal fine particles is improved, sintering of the noble metal fine particles will proceed extremely easily. On the other hand, this also means that sintering of the noble metal fine particles progresses before bonding with the base material progresses, which can be a problem from the viewpoint of bonding with the base material. Naturally, the noble metal fine particles after sintering have a greatly reduced specific surface area, and have lost their activity to cause diffusion with the base material. In addition, sintered noble metal particles that are not bonded to the base material usually warp or distort, which reduces adhesion to the base material, and it is difficult to bond to the base material even if heat treatment is continued in this state. It is.
Therefore, in order to bond sufficiently strongly a sintered body made using noble metal fine particles having high low-temperature sinterability and a base material, further studies are required.

そこで、本発明は上記課題を解決すべく創出したものであり、その目的は、低温焼結性の貴金属微粒子を用いて作製される焼結体(焼結層)と、基材との接合強度を向上させることである。 Therefore, the present invention was created to solve the above problems, and its purpose is to improve the bonding strength between a sintered body (sintered layer) made from low-temperature sinterable precious metal particles and a substrate.

本発明者は、貴金属からなる焼結体(焼結層)との間に、金属を主体にする金属層であって、硫黄成分を含む金属層を介在させることによって、基材と貴金属焼結体との接合強度が著しく向上することを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventor has developed a method for connecting the base material and the precious metal sintered body by interposing a metal layer mainly composed of metal and containing a sulfur component between the sintered body (sintered layer) made of the precious metal. It was discovered that the bonding strength with the body was significantly improved, and the present invention was completed.

ここで開示される技術によると、金属粒子の焼結体が提供される。該金属粒子焼結体は、金属成分と硫黄成分とを含み、熱分解生成物として、硫黄(S)元素を含む化合物が検出される。
好ましい一態様において、上記硫黄成分は、硫黄含有有機化合物である。
また、好ましい一態様において、上記硫黄(S)元素を含む化合物は、ベンゾチオフェンおよび2-メチルベンゾチオフェンのうちの少なくともいずれか一方を含む。
かかる構成によると、後述するように、上記金属粒子焼結体上にて貴金属微粒子を焼結させることで、該金属粒子焼結体上に貴金属焼結層が形成される。そして、上記構成は、該金属粒子焼結体と該貴金属焼結層とを、強く接合することができる。ひいては、基材と貴金属焼結層との接合を強くすることができる。
According to the technology disclosed herein, a sintered body of metal particles is provided. The metal particle sintered body contains a metal component and a sulfur component, and a compound containing the sulfur (S) element is detected as a thermal decomposition product.
In one preferred embodiment, the sulfur component is a sulfur-containing organic compound.
Furthermore, in a preferred embodiment, the compound containing the sulfur (S) element contains at least one of benzothiophene and 2-methylbenzothiophene.
According to this configuration, as will be described later, a noble metal sintered layer is formed on the metal particle sintered body by sintering the noble metal fine particles on the metal particle sintered body. The above configuration can strongly bond the metal particle sintered body and the noble metal sintered layer. As a result, the bond between the base material and the noble metal sintered layer can be strengthened.

また、好ましくは、上記貴金属元素は、金(Au)元素である。
上記の構成は、貴金属焼結層が金焼結層である場合に好適である。
Further, preferably, the noble metal element is a gold (Au) element.
The above configuration is suitable when the noble metal sintered layer is a gold sintered layer.

ここで開示される技術によると、基材と、金属層とを備える接合体が提供される。上記基材の表面の少なくとも一部には、上記金属層が形成されている。該金属層は、上記金属粒子焼結体により構成されている。
かかる構成によると、上記金属層上にて貴金属微粒子を焼結させることで、該金属層上に貴金属焼結層が形成される。そして、上記構成は、該金属層と該貴金属焼結層とを、強く接合することができる。ひいては、基材と貴金属焼結層との接合を強くすることができる。
According to the technology disclosed herein, there is provided a bonded body including a substrate and a metal layer. The metal layer is formed on at least a portion of a surface of the substrate. The metal layer is made of the metal particle sintered body.
According to this configuration, a precious metal sintered layer is formed on the metal layer by sintering the precious metal fine particles on the metal layer. The above configuration can strongly bond the metal layer and the precious metal sintered layer. In turn, the bond between the base material and the precious metal sintered layer can be strengthened.

ここで開示される技術によると、金属粒子焼結体からなる金属層と、主構成金属元素として貴金属元素を含む貴金属焼結層とを備える接合体が提供される。
上記金属層の表面の少なくとも一部には、上記貴金属焼結層が形成されている。上記金属層と上記貴金属焼結層との接合部の少なくとも一部は焼結されている。
好ましい一態様では、上記貴金属焼結層の緻密性は、上記金属層の緻密性よりも高い。
かかる構成によると、該金属粒子焼結体(即ち、金属層)と該貴金属焼結層とを、強く接合することができる。特に、貴金属焼結層が、低温焼結性の高い貴金属微粒子を用いて形成された場合に、好適である。
According to the technology disclosed herein, a joined body is provided that includes a metal layer made of a metal particle sintered body and a noble metal sintered layer containing a noble metal element as a main constituent metal element.
The noble metal sintered layer is formed on at least a portion of the surface of the metal layer. At least a portion of the joint between the metal layer and the noble metal sintered layer is sintered.
In one preferred aspect, the density of the noble metal sintered layer is higher than the density of the metal layer.
According to this configuration, the metal particle sintered body (that is, the metal layer) and the noble metal sintered layer can be strongly bonded. In particular, it is suitable when the noble metal sintered layer is formed using noble metal fine particles with high low-temperature sinterability.

また、好ましい一態様では、上記金属層は、金(Au)を主体として構成されている。
上記の構成は、貴金属焼結層が金焼結層である場合に好適である。
また、好ましくは、上記金属層は、上記金属粒子焼結体により構成されている。かかる構成では、高い低温焼結性の貴金属微粒子を用いて形成された貴金属焼結層と、金属層とを、強く接合することができる。
Further, in a preferred embodiment, the metal layer is mainly composed of gold (Au).
The above configuration is suitable when the noble metal sintered layer is a gold sintered layer.
Preferably, the metal layer is made of the metal particle sintered body. With this configuration, the noble metal sintered layer formed using noble metal fine particles having high low-temperature sinterability and the metal layer can be strongly bonded.

ここで開示される技術によると、上記のような金属粒子焼結体を使用して貴金属焼結層を備える接合体を製造する方法が提供される。
ここで開示される製造方法は、基材と、該基材の表面の少なくとも一部に配置された金属層と、上記金属層の表面上に備えられた、主構成金属元素として貴金属元素を含む貴金属焼結層と、を備える接合体の製造方法である。
当該製造方法は、上記基材の表面に、所定の有機金属化合物および硫黄成分を含む有機材料を塗布すること、上記有機材料が塗布された上記基材を熱処理して、金属成分および硫黄成分を含む金属層を、該基材上に形成すること、上記金属層の表面上に、主構成金属元素として貴金属を含む貴金属微粒子を配置すること、および、前記貴金属微粒子を焼結して貴金属焼結層を形成すること、を包含する。
According to the technology disclosed herein, there is provided a method of manufacturing a joined body including a noble metal sintered layer using the metal particle sintered body as described above.
The manufacturing method disclosed herein includes a base material, a metal layer disposed on at least a portion of the surface of the base material, and a noble metal element provided on the surface of the metal layer as a main constituent metal element. A method for manufacturing a joined body comprising a sintered precious metal layer.
The manufacturing method includes applying an organic material containing a predetermined organometallic compound and a sulfur component to the surface of the base material, and heat-treating the base material coated with the organic material to remove the metal component and the sulfur component. forming a metal layer containing a metal layer on the base material, arranging noble metal fine particles containing a noble metal as a main constituent metal element on the surface of the metal layer, and sintering the noble metal fine particles to obtain noble metal sintering. forming a layer.

かかる構成の製造方法によると、基材と貴金属焼結層とが強固に接合された接合体を提供することができる。
当該製造方法によると、基材の表面に硫黄成分を含む金属層を形成することができ、かつ、該金属層の表面上に、該金属層と焼結した貴金属焼結層を形成することができる。
According to the manufacturing method having such a configuration, it is possible to provide a joined body in which the base material and the noble metal sintered layer are firmly joined.
According to the manufacturing method, a metal layer containing a sulfur component can be formed on the surface of the base material, and a noble metal sintered layer sintered with the metal layer can be formed on the surface of the metal layer. can.

好ましい一態様では、上記熱処理の温度は、450℃以下である。
かかる構成によると、金属層を形成する時に、硫黄成分が燃え抜けするのを抑制することができる。上記の構成によって、硫黄成分を含む金属層を形成することができる。
In a preferred embodiment, the temperature of the heat treatment is 450°C or lower.
According to this configuration, when forming the metal layer, it is possible to suppress the sulfur component from burning through. With the above configuration, a metal layer containing a sulfur component can be formed.

好ましい一態様では、上記貴金属微粒子は、表面にアミン化合物およびイミン化合物のうちの少なくともいずれか一方を保持する。
従来から、貴金属微粒子が、その表面に上記化合物を有することによって、該貴金属微粒子の分散性が向上し得ることが知られている。上記のような貴金属微粒子を使用することによって、貴金属微粒子を含む材料(典型的には、スラリー(ペースト)状材料)では、貴金属微粒子の分散安定性が顕著に向上されている。このことによって、より高濃度の分散体(例えば、導体ペースト)の調製を容易に行うことができ、低温で、より緻密な貴金属焼結層を形成することができる。
In a preferred embodiment, the fine noble metal particles have at least one of an amine compound and an imine compound held on the surface.
It has been known that the dispersibility of the precious metal fine particles can be improved by having the above-mentioned compound on the surface of the precious metal fine particles. By using the above-mentioned precious metal fine particles, the dispersion stability of the precious metal fine particles is significantly improved in the material containing the precious metal fine particles (typically, a slurry (paste)-like material). This makes it easy to prepare a dispersion with a higher concentration (e.g., a conductor paste), and a denser precious metal sintered layer can be formed at a low temperature.

好ましい一態様では、上記貴金属微粒子の主構成金属元素は、金(Au)元素である。
貴金属微粒子の中でも特に金微粒子は凝集・沈降しやすいが、低温で分解除去可能なアミン、イミン保護剤によって凝集・沈降を防ぐことができる。そのため、低温によって、従来よりも緻密な貴金属焼結層(金焼結層)を得ることができる。
In a preferred embodiment, the main metal element of the noble metal particles is gold (Au).
Although gold particles, especially precious metal particles, are prone to aggregation and settling, this can be prevented by using amine and imine protective agents that can be decomposed and removed at low temperatures. Therefore, a denser precious metal sintered layer (gold sintered layer) can be obtained at low temperatures.

好ましい一態様において、上記焼結の温度は、300℃以下である。
上記のとおり、アミン、イミンで保護された高分散の金微粒子は焼結性が高いため、300℃以下の焼結温度で金焼結層を形成することができる。また、300℃以下の焼結温度とすることによって、金属層には、貴金属焼結層を形成した後であっても、硫黄成分が残留し得る。さらに、樹脂フィルム等耐熱性の低いものを含めて多様な基材に対して適用可能である。
In one preferred embodiment, the sintering temperature is 300°C or less.
As described above, highly dispersed gold fine particles protected with amines and imines have high sinterability, and therefore a gold sintered layer can be formed at a sintering temperature of 300° C. or lower. Moreover, by setting the sintering temperature to 300° C. or lower, a sulfur component may remain in the metal layer even after forming the noble metal sintered layer. Furthermore, it is applicable to various base materials including those with low heat resistance such as resin films.

上記の製造方法によって、ここに開示される接合体を提供することができる。
当該接合体は、緻密な貴金属焼結層を備えており、該貴金属焼結層が、焼結によって強固に金属層と接合している。そのため、当該接合体において、貴金属焼結層と基材との接合強度が顕著に向上している。
The bonded body disclosed herein can be provided by the above-mentioned manufacturing method.
The bonded body includes a dense precious metal sintered layer, and the precious metal sintered layer is firmly bonded to the metal layer by sintering. Therefore, in the bonded body, the bonding strength between the precious metal sintered layer and the base material is significantly improved.

ここで開示される接合体の構造を模式的に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the joined body disclosed herein. 水金液の乾燥体についてのTG-DTA測定結果を示すグラフである。1 is a graph showing TG-DTA measurement results for a dried water-gold liquid. 実施例1-1~1-3および比較例1-1~1-5の金層における硫黄(S)元素についてのXRF分析結果を示すグラフである。1 is a graph showing the results of XRF analysis of sulfur (S) element in the gold layers of Examples 1-1 to 1-3 and Comparative Examples 1-1 to 1-5. 実施例1-2の金層について得られた熱分解GC/MSスペクトルである。1 is a pyrolysis GC/MS spectrum obtained for the gold layer of Example 1-2. 図4の熱分解GC/MSスペクトルにおけるピークNo.3のMSスペクトルである。This is the MS spectrum of peak No. 3 in the pyrolysis GC/MS spectrum of FIG. 二酸化硫黄(SO)のライブラリデータ(MSスペクトル)である。This is library data (MS spectrum) of sulfur dioxide (SO 2 ). 図4の熱分解GC/MSスペクトルにおけるピークNo.12のMSスペクトルである。This is the MS spectrum of peak No. 12 in the pyrolysis GC/MS spectrum of FIG. ベンゾチオフェンのライブラリデータ(MSスペクトル)である。This is library data (MS spectrum) of benzothiophene. 図4の熱分解GC/MSスペクトルにおけるピークNo.14のMSスペクトルである。This is the MS spectrum of peak No. 14 in the pyrolysis GC/MS spectrum of FIG. 2-メチルベンゾチオフェンのライブラリデータ(MSスペクトル)である。This is library data (MS spectrum) of 2-methylbenzothiophene. サンプル1に係る貴金属微粒子のFESEM観察画像(5万倍)である。This is a FESEM observation image (50,000 times) of noble metal fine particles related to Sample 1. サンプル2に係る貴金属微粒子のFESEM観察画像(5万倍)である。This is a FESEM observation image (50,000 times) of noble metal fine particles related to Sample 2. サンプル3に係る貴金属微粒子のFESEM観察画像(5万倍)である。1 is an FESEM observation image (50,000 times) of the precious metal microparticles of Sample 3. サンプル4に係る貴金属微粒子のFESEM観察画像(5万倍)である。1 is an FESEM observation image (50,000 times) of the precious metal microparticles of Sample 4. サンプル5に係る貴金属微粒子のFESEM観察画像(5万倍)である。This is a FESEM observation image (50,000 times) of noble metal fine particles related to Sample 5. サンプル6に係る貴金属微粒子のFESEM観察画像(5万倍)である。1 is an FESEM observation image (magnification: 50,000) of the precious metal microparticles of Sample 6. サンプル1について得られた熱分解GCMSスペクトルである。1 is a pyrolysis GCMS spectrum obtained for sample 1. サンプル2について得られた熱分解GCMSスペクトルである。2 is a pyrolysis GCMS spectrum obtained for sample 2. サンプル3について得られた熱分解GCMSスペクトルである。2 is a pyrolysis GCMS spectrum obtained for sample 3. サンプル4について得られた熱分解GCMSスペクトルである。1 is a pyrolysis GCMS spectrum obtained for sample 4. サンプル5について得られた熱分解GCMSスペクトルである。2 is a pyrolysis GCMS spectrum obtained for sample 5. サンプル6について得られた熱分解GCMSスペクトルである。1 is a pyrolysis GCMS spectrum obtained for sample 6. サンプル1~4で検出されたイミン化合物Aのピーク(■)のMSスペクトルである。This is an MS spectrum of the peak (■) of imine compound A detected in samples 1 to 4. サンプル5で検出されたイミン化合物Bのピーク(■)のMSスペクトルである。This is an MS spectrum of the peak (■) of imine compound B detected in sample 5. サンプル6で検出されたイミン化合物Cのピーク(■)のMSスペクトルである。1 is an MS spectrum of the peak (■) of imine compound C detected in sample 6. ライブラリ検索によって得られたイミン化合物BのMSスペクトル(ライブラリデータ)である。1 shows the MS spectrum (library data) of imine compound B obtained by library search. 実施例2-2の接合体のFESEM観察画像(1万倍)である。This is a FESEM observation image (10,000 times magnification) of the zygote of Example 2-2. 実施例2-2の接合体のFESEM観察画像(10万倍)である。This is a FESEM observation image (100,000 times) of the zygote of Example 2-2.

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
なお、本明細書および特許請求の範囲において、所定の数値範囲をA~B(A、Bは任意の数値)と記すときは、A以上B以下の意味である。したがって、Aを上回り且つBを下回る場合を包含する。
Preferred embodiments of the present invention will be described below. Note that matters other than those specifically mentioned in this specification that are necessary for carrying out the present invention can be understood as design matters for a person skilled in the art based on the prior art in the relevant field. The present invention can be carried out based on the contents disclosed in this specification and the technical common sense in the relevant field.
In this specification and claims, when a certain numerical range is described as A to B (A and B are arbitrary numerical values), it means A or more and B or less. Therefore, it includes the case where it is greater than A and less than B.

本明細書ならびに特許請求の範囲において「貴金属微粒子」という場合は、特に1粒単位を指している場合を除いて、多数の微粒子の集団(即ち、particles)を意味している。例えば、後述する「貴金属微粒子を含む粉体材料あるいは分散体」における当該貴金属微粒子は、1粒ではなくparticlesとしての貴金属微粒子を指す。日本語では、単数か複数かが曖昧なため、「貴金属微粒子」の意味を明確にするために上記のように規定する。 In this specification and the claims, the term "noble metal fine particles" refers to a group of many fine particles (ie, particles), unless specifically referring to a single grain unit. For example, the noble metal fine particles in "powder material or dispersion containing noble metal fine particles" described below refer to noble metal fine particles as particles, not as single particles. In Japanese, it is ambiguous whether it is singular or plural, so we define it as above to clarify the meaning of "precious metal fine particles."

まず初めに、ここで開示される接合体について、図1を参照しつつ説明する。図1は、ここで開示される接合体の構造を模式的に示す断面図である。
図1に示されるように、接合体100は、少なくとも金属層10を備える。接合体100は、金属層10のほか、貴金属焼結層20および基材30のうちの少なくともいずれか一方を備える。接合体100の構成としては、例えば、少なくとも金属層10と基材30とを備える構成、少なくとも金属層10と貴金属焼結層20とを備える構成、少なくとも金属層10と貴金属焼結層20と基材30とを備える構成が挙げられる。
例えば、接合体100が金属層10と基材30とを備える場合、基材30の表面(これらの積層方向Zにおける片面または両面)の少なくとも一部に金属層10が形成される。また、接合体100が金属層10と貴金属焼結層20とを備える場合は、金属層10の表面(これらの積層方向Zにおける片面または両面)の少なくとも一部には、貴金属焼結層20が形成される。
なお、接合体100を構成する層数は特に限定されない。接合体100は、例えば複数の金属層10を備えてもよく、複数の貴金属焼結層20を備えてもよい。また、接合体100が複数の金属層10を備える場合、該複数の金属層10は、相互に異なるものであってもよい。接合体100が複数の貴金属焼結層20を備える場合、該複数の貴金属焼結層20は、相互に異なるものであってもよい。
First, the conjugate disclosed herein will be explained with reference to FIG. 1. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the joined body disclosed herein.
As shown in FIG. 1, the joined body 100 includes at least a metal layer 10. The joined body 100 includes at least one of a noble metal sintered layer 20 and a base material 30 in addition to the metal layer 10 . The structure of the joined body 100 includes, for example, a structure including at least a metal layer 10 and a base material 30, a structure including at least a metal layer 10 and a noble metal sintered layer 20, a structure including at least a metal layer 10, a noble metal sintered layer 20, and a base material. An example is a configuration including a material 30.
For example, when the joined body 100 includes the metal layer 10 and the base material 30, the metal layer 10 is formed on at least a portion of the surface of the base material 30 (one or both surfaces in the lamination direction Z). Further, when the joined body 100 includes the metal layer 10 and the noble metal sintered layer 20, the noble metal sintered layer 20 is provided on at least a part of the surface of the metal layer 10 (on one side or both sides in the stacking direction Z). It is formed.
Note that the number of layers constituting the joined body 100 is not particularly limited. The joined body 100 may include, for example, a plurality of metal layers 10 or a plurality of noble metal sintered layers 20. Moreover, when the joined body 100 includes a plurality of metal layers 10, the plurality of metal layers 10 may be different from each other. When the joined body 100 includes a plurality of noble metal sintered layers 20, the plurality of noble metal sintered layers 20 may be different from each other.

基材30としては、従来公知の各種基板を構成する金属製やセラミック製(ガラスを含む。)のものを特に制限なく使用することができる。金属製基材としては、例えば、アルミニウム、クロム、鉄、ニッケル、銅、タングステン等の金属またはそれらの合金製基材が挙げられる。セラミック製基材としては、シリカやアルミナなどの結晶質又は非晶質の金属酸化物製基材が挙げられる。あるいは、基材30は樹脂製の基材であってもよい。樹脂製の基材としては、例えばポリイミド等の樹脂製基材が挙げられる。
基材30の詳細な組成や形状、寸法等は特に制限されず、本発明を特徴づけるものでないため、詳細な説明は省略する。
The substrate 30 may be made of any metal or ceramic (including glass) that constitutes various conventionally known substrates, without any particular restrictions. Metal substrates include, for example, substrates made of metals such as aluminum, chromium, iron, nickel, copper, and tungsten, or alloys thereof. Ceramic substrates include substrates made of crystalline or amorphous metal oxides such as silica and alumina. Alternatively, the substrate 30 may be a resin substrate. Resin substrates include, for example, resin substrates such as polyimide.
The detailed composition, shape, dimensions, etc. of the substrate 30 are not particularly limited, and as they do not characterize the present invention, detailed description thereof will be omitted.

金属層10は、金属粒子焼結体からなる。金属粒子焼結体は、少なくとも金属成分を含む。金属粒子焼結体の全体の重量を100重量%としたときに、金属成分が占める割合は概ね70重量%以上(好ましくは80重量%以上、より好ましくは90重量%以上、さらに好ましくは95重量%以上、またはそれ以上)であり得る。
金属成分を構成する金属元素は、特に限定されず、種々の卑金属元素および貴金属元素のいずれであってもよい。卑金属元素の具体例としては、例えばチタン(Ti)、クロム族元素(クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、タングステン(W))、マンガン(Mn)、鉄族元素(鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni))、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、スズ(Sn)、等が代表的なものとして挙げられる。貴金属元素の具体例としては、金(Au)、銀(Ag)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、ロジウム(Rh)等が代表的なものとして挙げられる。
金属成分は、上記金属の合金であってもよい。金属成分は、上記金属元素のうちの1種からなるものであってもよく、2種以上を含むものであってもよい。
The metal layer 10 is made of a metal particle sintered body. The metal particle sintered body contains at least a metal component. When the total weight of the metal particle sintered body is taken as 100 wt%, the proportion of the metal component can be approximately 70 wt% or more (preferably 80 wt% or more, more preferably 90 wt% or more, and even more preferably 95 wt% or more).
The metal element constituting the metal component is not particularly limited, and may be any of various base metal elements and precious metal elements. Specific examples of base metal elements include titanium (Ti), chromium group elements (chromium (Cr), molybdenum (Mo), tungsten (W)), manganese (Mn), iron group elements (iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni)), copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn), etc. Specific examples of precious metal elements include gold (Au), silver (Ag), palladium (Pd), platinum (Pt), rhodium (Rh), etc.
The metal component may be an alloy of the above metals. The metal component may consist of one of the above metal elements, or may contain two or more of them.

上記金属成分は、主構成元素として貴金属元素を含むことが好ましい。ここで、主構成元素とは、金属成分を構成する主体となる元素をいう。金属成分を構成する元素は、貴金属元素からなることが理想的であるが、不可避的不純物として種々の卑金属元素を含んでもよい。 The metal component preferably contains a precious metal element as the main constituent element. Here, the main constituent element refers to the element that constitutes the metal component. Ideally, the elements that constitute the metal component are precious metal elements, but various base metal elements may be included as unavoidable impurities.

金属粒子焼結体は、上記金属成分のほか、硫黄成分を含み得る。好ましくは、金属粒子焼結体は、硫黄成分を含む。
硫黄成分は、硫黄含有無機化合物、および、硫黄含有有機化合物のうちの少なくともいずれか一方を含み得る。後述する貴金属焼結層との接合強度を向上させる観点からは、硫黄成分は、硫黄含有有機化合物であることが好ましい。
金属粒子焼結体における硫黄成分の含有量は、金属粒子焼結体の全体の重量を100重量%としたときに、0.1重量%以上(例えば0.5重量%以上、1重量%以上、2重量%以上、または、5%重量以上)であり得る。また、硫黄成分の含有量は、20重量%以下(例えば15重量%以下、10重量%以下、または、7重量%以下)であり得る。なお、当該含有量は、例えば熱天秤-質量分析法(TG-MS)によって測定することができる。
The metal particle sintered body may contain a sulfur component in addition to the above metal components. Preferably, the metal particle sintered body contains a sulfur component.
The sulfur component may include at least one of a sulfur-containing inorganic compound and a sulfur-containing organic compound. From the viewpoint of improving the bonding strength with the noble metal sintered layer described later, the sulfur component is preferably a sulfur-containing organic compound.
The content of the sulfur component in the metal particle sintered body is 0.1% by weight or more (for example, 0.5% by weight or more, 1% by weight or more) when the total weight of the metal particle sintered body is 100% by weight. , 2% or more, or 5% or more by weight). Further, the content of the sulfur component may be 20% by weight or less (for example, 15% by weight or less, 10% by weight or less, or 7% by weight or less). Note that the content can be measured, for example, by thermobalance-mass spectrometry (TG-MS).

金属粒子焼結体の熱分解を行うと、その熱分解生成物として、硫黄(S)元素を含む化合物が検出される。上記熱分解の手法としては、例えば熱分解GC/MS分析が挙げられる。
金属粒子焼結体に含まれる硫黄成分は、例えば熱分解GC/MS分析によって検出することができる。即ち、金属粒子焼結体を所定の条件において熱分解GC/MS分析すると、硫黄(S)元素を含む化合物が検出される。当該硫黄(S)元素を含む化合物は、硫黄含有無機化合物および硫黄含有有機化合物のいずれであってもよい。
上記分析には、市販の分析装置を特に制限なく使用することができる。詳細な分析条件については、下記実施例に記載する。なお、分析条件は必要に応じて適宜変更することができる。例えば下記実施例においては、熱分解温度を550℃に設定しているが、これに限定されず、適宜変更することができる。
When the metal particle sintered body is subjected to thermal decomposition, a compound containing elemental sulfur (S) is detected as a thermal decomposition product. As a method of the thermal decomposition, for example, a thermal decomposition GC/MS analysis can be mentioned.
The sulfur component contained in the metal particle sintered body can be detected, for example, by pyrolysis GC/MS analysis. That is, when the metal particle sintered body is subjected to pyrolysis GC/MS analysis under a predetermined condition, a compound containing sulfur (S) element is detected. The compound containing sulfur (S) element may be either a sulfur-containing inorganic compound or a sulfur-containing organic compound.
For the above analysis, a commercially available analytical device can be used without any particular restrictions. Detailed analysis conditions are described in the following examples. The analysis conditions can be appropriately changed as necessary. For example, in the following examples, the pyrolysis temperature is set to 550° C., but is not limited thereto and can be appropriately changed.

金属粒子焼結体は、おおまかにいって、該金属粒子焼結体を作製するための有機材料に所定の条件で熱処理を行うことにより作製することができる。その具体的な作製方法の一例は、本明細書の下記段落および下記実施例に記載する。 Roughly speaking, a metal particle sintered body can be produced by subjecting an organic material for producing the metal particle sintered body to a heat treatment under specified conditions. An example of a specific production method is described in the following paragraphs of this specification and in the Examples below.

金属層10の厚みは特に限定されないが、0.01μm以上であることが適切であり、0.025μm以上が好ましく、0.05μm以上がより好ましく、例えば0.1μm以上であるとよい。また、金属層10の厚みは2μm以下であることが適切であり、1.5μm以下が好ましく、1.0μm以下がより好ましく、0.75μm以下がさらに好ましく、例えば0.5μm以下であるとよい。金属層10の厚みが上記範囲にあることによって、金属層10と基材30との間に、強固な接合を実現することができる。また、金属層10と貴金属焼結層20とが強固に接合し、接合強度が安定した積層構造を実現することができる。 The thickness of the metal layer 10 is not particularly limited, but is suitably 0.01 μm or more, preferably 0.025 μm or more, more preferably 0.05 μm or more, for example, 0.1 μm or more. The thickness of the metal layer 10 is suitably 2 μm or less, preferably 1.5 μm or less, more preferably 1.0 μm or less, even more preferably 0.75 μm or less, for example, 0.5 μm or less. . When the thickness of the metal layer 10 is within the above range, a strong bond can be realized between the metal layer 10 and the base material 30. Moreover, the metal layer 10 and the noble metal sintered layer 20 are firmly bonded, and a laminated structure with stable bonding strength can be realized.

貴金属微粒子焼結層20の緻密性は、金属層10の緻密性よりも高い。
緻密性は、例えば、下記実施例に記載のとおり、接合体100のイオンミリング研磨面をFESEMにより観察し、その顕微鏡観察画像(例えば10000倍の観察画像)から、市販の画像解析ソフトを用いて金属層10および貴金属焼結層20における黒色のボイド部分の面積を求め、以下の式:
緻密性(%)=1-(ボイドの面積/全体の面積)%
を用いて算出することができる。
The density of the precious metal sintered fine particle layer 20 is higher than the density of the metal layer 10 .
As for the density, for example, as described in the examples below, the ion-milled polished surface of the joined body 100 is observed by FESEM, and the areas of the black voids in the metal layer 10 and the precious metal sintered layer 20 are calculated from the microscopic observation image (e.g., an observation image at 10,000 times magnification) using commercially available image analysis software, and the areas of the black voids in the metal layer 10 and the precious metal sintered layer 20 are calculated using the following formula:
Density (%) = 1 - (void area/total area)%
It can be calculated using:

貴金属焼結層20は、主構成元素として貴金属元素を含む。貴金属元素の種類は、特に限定されないが、典型的には、金(Au)、銀(Ag)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、ロジウム(Rh)等であり得る。ここで、貴金属焼結層20について主構成元素とは、貴金属焼結層20を構成する主体となる元素をいう。貴金属焼結層20を構成する元素は、貴金属元素からなることが理想的であるが、不可避的不純物として種々の卑金属元素および非金属元素を含んでもよい。
貴金属焼結層20の主構成元素と、金属層10の主構成元素は、相互に異なってもよいが、同一であってもよい。本発明の効果をより効果的に実現する観点からは、金属層10の主構成元素と、貴金属焼結層20の主構成元素とは同一であることが好ましい。
The noble metal sintered layer 20 contains a noble metal element as a main constituent element. The type of noble metal element is not particularly limited, but typically may be gold (Au), silver (Ag), palladium (Pd), platinum (Pt), rhodium (Rh), or the like. Here, the main constituent element of the noble metal sintered layer 20 refers to an element that is the main constituent of the noble metal sintered layer 20. The elements constituting the noble metal sintered layer 20 are ideally composed of noble metal elements, but may also contain various base metal elements and nonmetal elements as inevitable impurities.
The main constituent elements of the noble metal sintered layer 20 and the main constituent elements of the metal layer 10 may be different from each other, or may be the same. From the viewpoint of realizing the effects of the present invention more effectively, it is preferable that the main constituent elements of the metal layer 10 and the main constituent elements of the noble metal sintered layer 20 are the same.

貴金属焼結層20は、金(Au)を主体として構成されることが好ましい。貴金属焼結層20は、金(Au)からなることが理想的であるが、不可避的不純物として種々の卑金属、無機化合物および有機化合物を含んでもよい。 The precious metal sintered layer 20 is preferably composed mainly of gold (Au). Ideally, the precious metal sintered layer 20 is composed of gold (Au), but may contain various base metals, inorganic compounds, and organic compounds as unavoidable impurities.

貴金属焼結層20は、貴金属微粒子を用いて作製される。以下、貴金属微粒子について説明する。
貴金属微粒子は、主構成金属元素が貴金属元素である貴金属微粒子であり、貴金属の種類は限定されない。典型的には、金(Au)、銀(Ag)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、ロジウム(Rh)等、またはそれらの合金が挙げられる。ここで主構成金属元素とは、貴金属微粒子を構成する主体となる金属元素をいう。貴金属微粒子は、理想的には貴金属元素のみから構成されるものであるが、不可避的不純物として種々の金属元素や非金属元素を含むものであってもよい。TG-DTAに基づいて測定される貴金属微粒子(焼成前の集合体をいう。)全体の重量(100wt%)に占める有機物含有量が、概ね1.5wt%以下であることが好ましく、1wt%以下であることが特に好ましい。
なお、好ましくは、貴金属微粒子は、主構成金属元素が金(Au)である金微粒子である。貴金属微粒子の中でも特に金微粒子は凝集・沈降しやすいため、ここで開示される技術を適用する対象として好適である。
The precious metal sintered layer 20 is made of precious metal fine particles. The precious metal fine particles will be described below.
The noble metal fine particles are noble metal fine particles whose main constituent metal element is a noble metal element, and the type of noble metal is not limited. Typically, gold (Au), silver (Ag), palladium (Pd), platinum (Pt), rhodium (Rh), etc., or alloys thereof can be mentioned. Here, the main constituent metal element refers to the metal element that is the main constituent of the noble metal fine particles. The noble metal fine particles are ideally composed only of noble metal elements, but may contain various metal elements and nonmetal elements as unavoidable impurities. The organic matter content of the noble metal fine particles (referring to the aggregate before firing) measured based on TG-DTA in the total weight (100 wt%) is preferably about 1.5 wt% or less, and particularly preferably 1 wt% or less.
Preferably, the noble metal particles are gold particles whose main constituent metal element is gold (Au). Among noble metal particles, gold particles in particular tend to aggregate and settle, and are therefore suitable for application of the technology disclosed herein.

貴金属微粒子は、その表面に何らかの化合物を保持していてもよく、保持していなくてもよい。
貴金属微粒子が、その表面に所定の化合物を保持する場合は、該化合物として、アミン化合物およびイミン化合物が挙げられる。貴金属微粒子の表面に、アミン化合物およびイミン化合物のうちの少なくともいずれか一方が保持されることによって、該貴金属微粒子が種々の有機溶媒に対して高い分散性を有し、且つ、該貴金属微粒子を300℃以下(例えば250~300℃程度)の低い温度で焼成することにより緻密な貴金属焼結体(焼結層)を得ることができる。
好ましい一態様では、貴金属微粒子の表面には、保護剤としてイミン化合物が保持されている。
具体的には、後述する実施例に記載される反応系のように、貴金属微粒子の原料となる所定のアルコール系溶媒に溶解可能な貴金属塩または貴金属錯体(例えば、貴金属が金である場合には塩化金酸(HAuCl)等が挙げられる。)と、貴金属に対して十分量(例えば3モル当量以上)のアルキルアミンと、該原料を溶解可能なアルコール系溶媒、例えばアルキルアルコールとの混合物を調製し、該混合物を例えば80℃以上に加熱する。これにより、上記貴金属塩または錯体から貴金属イオンが還元され、貴金属微粒子が生成される。
貴金属イオンの還元処理時間は、適宜設定することができる。特に制限はないが、例えば、0.5時間~5時間程度が好ましい。
上記のような還元処理によって生成した貴金属微粒子の回収は、従来の金属粒子の回収と同様でよく、特に制限はない。好ましくは、液中に生成した貴金属微粒子を沈降させ、遠心分離して上澄みを除去する。好ましくは適当な分散媒で複数回の洗浄、遠心分離を繰り返し、適当な分散媒中に貴金属微粒子を分散させることにより、所望する貴金属微粒子の分散体を得ることができる。さらにバインダ等の成分を添加することにより、ペースト(スラリー)状組成物(例えば電極膜等を形成するための導体ペースト)を調製することができる。
The noble metal fine particles may or may not have some kind of compound on their surfaces.
When the precious metal fine particles hold a specific compound on their surface, examples of the compound include amine compounds and imine compounds. By holding at least one of the amine compounds and imine compounds on the surface of the precious metal fine particles, the precious metal fine particles have high dispersibility in various organic solvents, and a dense precious metal sintered body (sintered layer) can be obtained by firing the precious metal fine particles at a low temperature of 300° C. or less (for example, about 250 to 300° C.).
In a preferred embodiment, an imine compound is held on the surface of the fine noble metal particles as a protective agent.
Specifically, as in the reaction system described in the examples below, a mixture of a precious metal salt or a precious metal complex (e.g., when the precious metal is gold, chloroauric acid ( HAuCl4 ) or the like can be used) that is soluble in a specific alcohol-based solvent and serves as the raw material for precious metal microparticles, a sufficient amount of alkylamine (e.g., 3 molar equivalents or more) relative to the precious metal, and an alcohol-based solvent that can dissolve the raw material, such as an alkyl alcohol, is prepared, and the mixture is heated, for example, to 80° C. or higher. This reduces the precious metal ions from the precious metal salt or complex, producing precious metal microparticles.
The reduction treatment time for the precious metal ions can be appropriately set and is not particularly limited, but is preferably, for example, about 0.5 to 5 hours.
The precious metal fine particles generated by the reduction treatment as described above can be collected in the same manner as conventional metal particle collection, and there is no particular restriction. Preferably, the precious metal fine particles generated in the liquid are allowed to settle, and the supernatant is removed by centrifuging. Preferably, washing and centrifugation are repeated multiple times with an appropriate dispersion medium, and the precious metal fine particles are dispersed in the appropriate dispersion medium, thereby obtaining a desired dispersion of the precious metal fine particles. Furthermore, a paste (slurry) composition (e.g., a conductor paste for forming an electrode film, etc.) can be prepared by adding components such as a binder.

ここで開示される技術では、上記還元処理による貴金属微粒子の生成過程において、アルコール由来のカルボニル化合物(例えば溶媒としてのアルコールが酸化してなるアルデヒド等のカルボニル化合物)とアルキルアミン(第一級アミン)との脱水縮合によってイミン化合物(典型的にはアルキルイミン)が生成され、貴金属微粒子の表面に保持される。したがって、上記のような反応系にて生成した貴金属微粒子の表面には、イミン化合物の他に上記脱水縮合によるイミンの生成に関与しなかったアルキルアミン等の残渣ともいえる有機物が存在し得る。
好ましくは、熱分解温度が300℃である熱分解GCMS分析において決定される上記イミン化合物のピーク面積と、アミン化合物のピーク面積(アミン化合物を検出し得ないレベル、即ちピーク面積が0である場合を包含する)との面積比であるアミン/イミン比(A/I比)が1以下であるようなイミン化合物の存在比率が高いことが好ましい。A/I比が0.6以下(例えば0.01~0.2であり得る)であるようなイミン化合物生成率が高いことが特に好ましい。これによって、貴金属微粒子の分散性、および低温焼結性が、より一層向上し得る。
In the technology disclosed herein, in the production process of noble metal fine particles by the above-mentioned reduction treatment, alcohol-derived carbonyl compounds (for example, carbonyl compounds such as aldehydes formed by oxidizing alcohol as a solvent) and alkyl amines (primary amines) An imine compound (typically an alkylimine) is produced by dehydration condensation with the noble metal fine particles, and is retained on the surface of the noble metal fine particles. Therefore, on the surface of the noble metal fine particles produced in the reaction system as described above, in addition to the imine compound, there may be organic substances that can be called residues such as alkylamines that did not participate in the production of imine by the dehydration condensation.
Preferably, the peak area of the imine compound determined in pyrolysis GCMS analysis at a pyrolysis temperature of 300°C and the peak area of the amine compound (at a level where the amine compound cannot be detected, that is, when the peak area is 0) It is preferable that the abundance ratio of imine compounds having an amine/imine ratio (A/I ratio), which is an area ratio of 1 or less with respect to It is particularly preferred to have a high yield of imine compounds with an A/I ratio of 0.6 or less (which can be, for example, 0.01 to 0.2). This can further improve the dispersibility and low-temperature sinterability of the noble metal fine particles.

好ましくは、上記反応系(後述する幾つかの実施例が参考になる。)において生成され、貴金属微粒子の表面に保持されるイミン化合物は、比較的分子量の小さいもの、具体的には、炭素数が10程度またはそれ以下、例えば4~10の炭素数である炭化水素基を有するアルキルイミンが好ましい。例えば、上記イミン化合物が、以下の構造式:
C=N-(CH)-R
で表わされる化合物である。R、RおよびRは相互に独立して一部が置換した若しくは置換していないアルキル基若しくは水素である。好適例として、Rが水素であり、RおよびRはそれぞれ炭素数が3~9(より好ましく3~7)の炭化水素基であるものが挙げられる。
例えば、上記構造式のイミン化合物であって、Rが水素であり、RおよびRはそれぞれ、CH(CH、CH(CHまたはCH(CHであるものが具体的な好適例である。
このような、比較的低分子量で短い炭化水素基を備えるイミン化合物(例えばアルキルイミン)を表面に保持した貴金属微粒子は、300℃以下の低温焼成によって容易に脱離することができるため、緻密焼結体を容易に製造することができる。
Preferably, the imine compound produced in the above reaction system (some examples described later will be helpful) and held on the surface of the noble metal fine particles has a relatively small molecular weight, specifically, one with a carbon number Preferably, the alkylimine has a hydrocarbon group having about 10 carbon atoms or less, for example 4 to 10 carbon atoms. For example, the above imine compound has the following structural formula:
R 0 R 1 C=N-(CH 2 )-R 2
It is a compound represented by R 0 , R 1 and R 2 are each independently a partially substituted or unsubstituted alkyl group or hydrogen. A preferred example is one in which R 0 is hydrogen, and R 1 and R 2 are each a hydrocarbon group having 3 to 9 carbon atoms (more preferably 3 to 7 carbon atoms).
For example, in the imine compound of the above structural formula, R 0 is hydrogen, and R 1 and R 2 are each CH 3 (CH 2 ) 6 , CH 3 (CH 2 ) 4 or CH 3 (CH 2 ) 2 is a specific preferred example.
Such noble metal fine particles that have an imine compound (e.g. alkylimine) with a relatively low molecular weight and a short hydrocarbon group on the surface can be easily released by low-temperature calcination of 300°C or less, so they cannot be densely sintered. Aggregates can be easily produced.

この種の比較的分子量が小さく鎖長の短いイミン化合物は、上記反応系において使用するアルコール溶媒と第一級アミンの選択によって選択的(優先的)に生成することが可能になる。
例えば、アルコール溶媒としてオクタノール(CH(CHOH)を採用し、第一級アミンとしてオクチルアミン(CH(CHNH)を採用した場合には、生成されるイミン化合物は、上記構造式において、Rは水素であり、RおよびRはそれぞれCH(CHであり得る。あるいはこの反応系において、第一級アミンをブチルアミン(CH(CHNH)に代えた場合には、生成されるイミン化合物は、上記構造式において、Rは水素であり、RおよびRの少なくとも一方は、CH(CHであり得る。あるいはこの反応系において、第一級アミンをヘキシルアミン(CH(CHNH)に代えた場合には、生成されるイミン化合物は、上記構造式において、Rは水素であり、RおよびRの少なくとも一方は、CH(CHであり得る。
このように、上記反応系において、使用するアルコール溶媒とアミン化合物の適切な選択によって、生成されるイミン化合物の分子量(換言すれば、R、R、Rの組成)を適宜異ならせることができる。
なお、生成されるイミン化合物の構造は、後述する実施例の記載から明らかなように、熱分解GCMSスペクトルを測定することによって同定することができる。
This type of imine compound having a relatively small molecular weight and short chain length can be produced selectively (preferentially) by selecting the alcohol solvent and the primary amine used in the reaction system.
For example, when octanol ( CH3 ( CH2 ) 7OH ) is used as the alcohol solvent and octylamine ( CH3 ( CH2 ) 7NH2 ) is used as the primary amine, the imine compound produced may have the above structural formula in which R0 is hydrogen and R1 and R2 are each CH3 ( CH2 ) 6 . Alternatively, when the primary amine is replaced with butylamine ( CH3 ( CH2 ) 3NH2 ) in this reaction system, the imine compound produced may have the above structural formula in which R0 is hydrogen and at least one of R1 and R2 is CH3 ( CH2 ) 2 . Alternatively, in the case where the primary amine in this reaction system is replaced with hexylamine ( CH3 ( CH2 ) 5NH2 ), the produced imine compound may have the above structural formula in which R0 is hydrogen and at least one of R1 and R2 is CH3 ( CH2 ) 4 .
In this manner, by appropriately selecting the alcohol solvent and the amine compound used in the above reaction system, the molecular weight of the generated imine compound (in other words, the composition of R 0 , R 1 , and R 2 ) can be varied as appropriate.
As will be apparent from the description of the Examples below, the structure of the produced imine compound can be identified by measuring a pyrolysis GCMS spectrum.

貴金属微粒子の粒度分布に関しては、所定の媒体に分散した状態で測定した動的光散乱(DLS)法に基づくZ平均粒子径(DDLS)と、電界放出型走査電子顕微鏡像(FE-SEM像)に基づく平均粒子径(DSEM)との比であるDDLS/DSEMが2以下であることが好ましい。
DDLS/DSEMは、貴金属微粒子の固着の度合い、換言すれば分散性を示す好適な指標の一つといえる。かかるDDLS/DSEMが2以下であることを特徴とする貴金属微粒子は、特に良好な分散性を示すため、微細な電極等の導体形成用途として良好に用いることができる。かかるDDLS/DSEMは、1.7以下であることがより好ましく、1.5以下であることが特に好ましい。
このような特性を有する貴金属微粒子は、特に分散性に優れた性質を有するため、電子材料分野において電子部品の小型化や電極の薄層化に寄与することができる。また、Z平均粒子径(DDLS)が200nm以下であるような比較的平均粒子径が小さい貴金属微粒子は、特に微細な電極等の導体形成用途として特に好適に用いることができ、電極の薄層化、信頼性の向上等を更に好適に進展させることができる。DDLSは、150nm以下であることがより好ましく、例えば、50nm以上150nm以下あることが特に好ましい。
Regarding the particle size distribution of the precious metal microparticles, it is preferable that the ratio of the Z-average particle size (DDLS) based on a dynamic light scattering (DLS) method measured in a state dispersed in a specified medium to the average particle size (DSEM) based on a field emission scanning electron microscope image (FE-SEM image), DDLS/DSEM, is 2 or less.
DDLS/DSEM is one of the suitable indicators of the degree of adhesion of the precious metal fine particles, in other words, the dispersibility. The precious metal fine particles characterized by such a DDLS/DSEM of 2 or less exhibit particularly good dispersibility and can be suitably used for forming conductors such as fine electrodes. The DDLS/DSEM is more preferably 1.7 or less, and particularly preferably 1.5 or less.
Since the precious metal fine particles having such characteristics have excellent dispersibility, they can contribute to miniaturization of electronic components and thinning of electrodes in the electronic materials field. In addition, the precious metal fine particles having a relatively small average particle size, such as a Z-average particle size (DDLS) of 200 nm or less, can be particularly preferably used for forming conductors such as fine electrodes, and can further preferably advance the thinning of electrodes and the improvement of reliability. It is more preferable that the DDLS is 150 nm or less, and particularly preferably, for example, 50 nm or more and 150 nm or less.

貴金属微粒子を、適当な水系溶媒あるいは有機系溶媒からなる分散媒に分散させることにより、種々の用途の分散体を得ることができる。
例えば、貴金属微粒子を分散させる媒体としての所定の有機溶媒に貴金属微粒子を分散させ、さらに必要に応じてバインダ、導電材、粘度調整剤、等の成分を追加することにより、ペースト状(またはスラリー状)に調製された組成物(導体ペースト)を提供することができる。かかる導体ペーストには、上記のとおり、Z平均粒子径がサブミクロン領域に制御された貴金属微粒子が含まれているため、充分に薄層化された電極を好適に形成することができる。
なお、導体ペーストの分散媒は、従来と同様、導電性粉体材料を良好に分散させ得るものであればよく、従来の導体ペースト調製に用いられているものを特に制限なく使用することができる。例えば、有機系溶媒として、ミネラルスピリット等の石油系炭化水素(特に脂肪族炭化水素)、エチルセルロース等のセルロース系高分子、エチレングリコール及びジエチレングリコール誘導体、トルエン、キシレン、ブチルカルビトール(BC)、ターピネオール等の高沸点有機溶媒を一種類又は複数種組み合わせたものを用いることができる。
By dispersing noble metal fine particles in a dispersion medium consisting of an appropriate aqueous solvent or organic solvent, dispersions for various uses can be obtained.
For example, by dispersing noble metal fine particles in a predetermined organic solvent as a medium for dispersing the noble metal fine particles, and adding components such as a binder, a conductive material, and a viscosity modifier as necessary, a paste (or slurry) is formed. ) can provide a composition (conductor paste) prepared as follows. As described above, such a conductive paste contains noble metal fine particles whose Z average particle size is controlled in the submicron range, so that a sufficiently thin electrode can be suitably formed.
Note that the dispersion medium for the conductive paste may be any medium as long as it can disperse the conductive powder material well, as in the past, and those used in the conventional preparation of the conductive paste can be used without particular restriction. . For example, organic solvents include petroleum hydrocarbons (especially aliphatic hydrocarbons) such as mineral spirits, cellulose polymers such as ethyl cellulose, ethylene glycol and diethylene glycol derivatives, toluene, xylene, butyl carbitol (BC), terpineol, etc. It is possible to use one kind or a combination of two or more kinds of high boiling point organic solvents.

上記分散体を調製するのに好適な分散媒として、環状鎖上に水酸基を有する環状アルコールが挙げられる。環状アルコールが分散媒として含まれることによって、高い分散安定性を実現することができる。好適例として、5員環~8員環を有する環状アルコールが挙げられる。例えば、ターピネオール、メンタノール(ジヒドロターピネオール)、メントール(2-イソプロピル-5-メチルシクロヘキサノール)、シクロペンタノール、シクロヘキサノール、シクロヘプタノール、等が挙げられる。これら環状アルコールは、1種単独で使用してもよいが、あるいは2種以上を混合して使用してもよい。環状アルコールの含有率は特に制限はないが、分散媒全体の10~100重量%が適当であり、70~100重量%であることが好適である。 A suitable dispersion medium for preparing the above-mentioned dispersion includes a cyclic alcohol having a hydroxyl group on a cyclic chain. By including the cyclic alcohol as a dispersion medium, high dispersion stability can be achieved. Suitable examples include cyclic alcohols having a 5- to 8-membered ring. Examples include terpineol, menthanol (dihydroterpineol), menthol (2-isopropyl-5-methylcyclohexanol), cyclopentanol, cyclohexanol, cycloheptanol, and the like. These cyclic alcohols may be used alone or in combination of two or more. The content of the cyclic alcohol is not particularly limited, but is suitably 10 to 100% by weight, preferably 70 to 100% by weight of the entire dispersion medium.

貴金属焼結層20の厚みは特に限定されないが、0.5μm以上(例えば0.75μm以上、1μm以上、または1.5μm以上)であることが好ましい。当該厚みは10μm以下(例えば7.5μm以下、5μm以下、または4μm以下)であることが好ましい。貴金属焼結層20の厚みが上記範囲にあることによって、金属層10と貴金属焼結層20とが強固に接合し、接合強度が安定した積層構造を実現することができる。 The thickness of the precious metal sintered layer 20 is not particularly limited, but is preferably 0.5 μm or more (e.g., 0.75 μm or more, 1 μm or more, or 1.5 μm or more). The thickness is preferably 10 μm or less (e.g., 7.5 μm or less, 5 μm or less, or 4 μm or less). By having the thickness of the precious metal sintered layer 20 within the above range, the metal layer 10 and the precious metal sintered layer 20 are firmly bonded to each other, and a laminated structure with stable bonding strength can be realized.

次に、ここで開示される接合体の製造方法について説明する。
当該方法は、おおまかにいって、基材30の表面に金属層10(即ち、金属粒子焼結体)を形成するための所定の有機金属化合物および硫黄成分を含む有機材料を塗布すること、および、該有機材料が塗布された基材30を所定の温度条件で熱処理して、金属成分および硫黄成分を含む金属層10を、基材30上に形成することを含む。
Next, a method for manufacturing the zygote disclosed herein will be explained.
Roughly speaking, the method includes applying an organic material containing a predetermined organometallic compound and a sulfur component to form the metal layer 10 (i.e., metal particle sintered body) on the surface of the base material 30; , heat-treating the base material 30 coated with the organic material under predetermined temperature conditions to form a metal layer 10 containing a metal component and a sulfur component on the base material 30.

具体的には、下記実施例に記載されるように、まず、金属層の原料となる貴金属塩(例えば、貴金属が金である場合には、金の塩化物等が挙げられる。)および硫黄含有有機化合物(例えば、硫化バルサム等の硫黄含有樹脂等)を反応させて、貴金属-有機化合物錯体(貴金属レジネート)を得る。
次いで、これを所定の有機溶媒(例えば市販のWAオイル等)に溶解して金属層形成用材料(スラリー(ペースト)状材料)を調製し、基材の表面に塗布する。塗布する方法は限定されず、従来公知のコーティング手段を採用することができる。なお、基材に塗布する材料の量は、所望する金属層10の厚さを実現するために十分な量を適宜調整してよい。また、必要に応じてバインダ、粘度調整剤等の各種成分を添加してもよい。
Specifically, as described in the examples below, first, a noble metal salt (for example, when the noble metal is gold, gold chloride, etc.) and a sulfur-containing raw material for the metal layer are prepared. A noble metal-organic compound complex (noble metal resinate) is obtained by reacting an organic compound (for example, a sulfur-containing resin such as sulfurized balsam).
Next, this is dissolved in a predetermined organic solvent (for example, commercially available WA oil, etc.) to prepare a metal layer forming material (slurry (paste) material), and applied to the surface of the base material. The coating method is not limited, and conventionally known coating means can be employed. Note that the amount of material applied to the base material may be appropriately adjusted to a sufficient amount to achieve a desired thickness of the metal layer 10. Further, various components such as a binder and a viscosity modifier may be added as necessary.

次いで、塗布した材料を乾燥させて乾燥膜を得て、該塗布した材料(ここでは、乾燥膜)を450℃以下で熱処理する。これによって、基材30の表面に金属層10を形成することができる。この時の温度条件を450℃以下とすると、硫黄成分の燃え抜けを抑制することができる。即ち、この温度条件で熱処理を行うことによって、硫黄成分を含む金属層10を形成することができる。なお、熱処理の期間は特に限定されず、必要に応じて適宜設定することができる。
上記のような手順によって、基材30と金属層10とを備える接合体を製造することができる。
Next, the applied material is dried to obtain a dry film, and the applied material (here, the dry film) is heat-treated at 450°C or less. This allows the metal layer 10 to be formed on the surface of the substrate 30. If the temperature condition at this time is 450°C or less, the burn-out of the sulfur component can be suppressed. That is, by performing the heat treatment under this temperature condition, the metal layer 10 containing the sulfur component can be formed. The period of the heat treatment is not particularly limited, and can be set appropriately as necessary.
By the above-mentioned procedure, a bonded body including the substrate 30 and the metal layer 10 can be manufactured.

さらに以下の方法によって、基材30と金属層10と貴金属焼結層20とを備える接合体を作製することができる。
上記形成した金属層10の表面上に貴金属微粒子を配置する。具体的には、金属層10の表面上に、貴金属微粒子を含むペースト状(スラリー状)組成物(材料)を、塗布する。塗布する方法は特に限定されず、従来公知のコーティング手段を採用することができる。なお、基材に塗布する材料の量は、所望する貴金属焼結層20の厚さを実現するために十分な量を適宜調整してよい。
Furthermore, a bonded body including the substrate 30, the metal layer 10, and the precious metal sintered layer 20 can be produced by the following method.
Precious metal particles are arranged on the surface of the metal layer 10 formed as described above. Specifically, a paste (slurry) composition (material) containing precious metal particles is applied onto the surface of the metal layer 10. The application method is not particularly limited, and a conventionally known coating method can be adopted. The amount of material applied to the substrate may be appropriately adjusted to a sufficient amount to achieve the desired thickness of the precious metal sintered layer 20.

次いで、金属層10の表面上に塗布された材料(即ち、貴金属微粒子)を、該貴金属微粒子の焼成温度域で焼結(熱処理)する。金属種により異なり得るが、焼結の温度は、典型的には200℃以上(例えば230℃以上、250℃以上)とすることができる。これによって、金属層10と貴金属焼結層20との接合部において、その少なくとも一部を焼結することができる。
焼結の温度は、金属層10中に硫黄成分が残留可能な温度に調節されてもよい。この場合、当該温度は450℃以下、400℃以下、350℃以下、または300℃以下であり得る。例えば、貴金属微粒子として低温焼結性が高い貴金属微粒子(例えば金微粒子)を用いると、上記温度を例えば350℃以下、320℃以下、例えば300℃以下等とすることができる。このような温度域は、特に基材30として樹脂製の基材を使用する場合に特に好ましい。一方、上記焼結(熱処理)を、金属層10中に硫黄成分が残留しない温度域、即ち、450℃を上回る温度で行ってもよい。
上述したいずれの場合であっても、貴金属焼結層20と金属層10とを強固に接合することができる。また、基材30と貴金属焼結層20とを強固に接合することができる。
Next, the material (i.e., the precious metal fine particles) applied on the surface of the metal layer 10 is sintered (heat treated) in the firing temperature range of the precious metal fine particles. Although it may vary depending on the metal type, the sintering temperature can typically be 200° C. or higher (e.g., 230° C. or higher, 250° C. or higher). This allows at least a portion of the joint between the metal layer 10 and the precious metal sintered layer 20 to be sintered.
The sintering temperature may be adjusted to a temperature at which sulfur components can remain in the metal layer 10. In this case, the temperature may be 450°C or less, 400°C or less, 350°C or less, or 300°C or less. For example, when precious metal fine particles (e.g., gold fine particles) having high low-temperature sinterability are used as the precious metal fine particles, the above temperature can be, for example, 350°C or less, 320°C or less, for example, 300°C or less. Such a temperature range is particularly preferable when a resin base material is used as the base material 30. On the other hand, the above sintering (heat treatment) may be performed in a temperature range at which no sulfur components remain in the metal layer 10, that is, at a temperature above 450°C.
In any of the above cases, the precious metal sintered layer 20 and the metal layer 10 can be firmly bonded to each other. In addition, the base material 30 and the precious metal sintered layer 20 can be firmly bonded to each other.

金属層10と貴金属焼結層20とを備える接合体を製造する場合は、例えば、あらかじめ金属層10として金属粒子焼結体を作製しておき、金属層10の表面上に貴金属微粒子を配置して、上記のように熱処理を行うことによって上記接合体を得ることができる。 When manufacturing a bonded body having a metal layer 10 and a precious metal sintered layer 20, for example, a metal particle sintered body is first prepared as the metal layer 10, precious metal particles are placed on the surface of the metal layer 10, and the bonded body is obtained by carrying out heat treatment as described above.

以下、ここで開示される金属粒子焼結体、および接合体の一例として下記実施例を説明するが、かかる実施例は本発明を限定することを意図したものではない。 The following examples are given below as examples of the metal particle sintered body and bonded body disclosed herein, but these examples are not intended to limit the present invention.

<実施例1:金属粒子焼結体の製造>
実施例1では、市販の水金液を用いて、金粒子焼結体を作製した。また、当該金粒子焼結体を基材の表面上に形成することによって、基材の表面上に金(Au)層を備える接合体を製造した。
(1)昇温にともなう有機材料中の有機化合物重量減少率(%)の測定
市販の水金液(カタログ番号:N-15、株式会社ノリタケカンパニーリミテド)を、60℃の温度条件で、容器中で乾燥させた。この乾燥体を取り出して試料として用い、熱重量測定装置(リガク社製品、TG-DTA/H)を用いた熱分析を行った。具体的には、約10mgの試料を、室温から1,000℃まで1℃/分の速度で昇温させていき、1000℃で10分保持した際の熱挙動を観測した。
測定開始時における試料全体の重量を100重量%とし、昇温にともなう試料の重量減少率(%)を算出した。当該試料のTG-DTA測定結果(グラフ)を図2に示す。
Example 1: Production of metal particle sintered body
In Example 1, a gold particle sintered body was produced using a commercially available liquid gold liquid. The gold particle sintered body was formed on the surface of a substrate to produce a bonded body having a gold (Au) layer on the surface of the substrate.
(1) Measurement of the weight loss rate (%) of organic compounds in organic materials with increasing temperature A commercially available liquid gold (catalog number: N-15, Noritake Co., Ltd.) was dried in a container at a temperature of 60°C. This dried body was taken out and used as a sample, and thermal analysis was performed using a thermogravimetric analyzer (TG-DTA/H, product of Rigaku Corporation). Specifically, about 10 mg of the sample was heated from room temperature to 1,000°C at a rate of 1°C/min, and the thermal behavior was observed when the sample was held at 1000°C for 10 minutes.
The weight loss rate (%) of the sample with increasing temperature was calculated based on the weight of the entire sample at the start of the measurement being 100% by weight. The TG-DTA measurement results (graph) of the sample are shown in FIG.

図2では、測定開始時の重量減少率(%)をゼロ(0)とし、昇温にともなう試料の重量減少率が示されている。減少した試料の重量は、昇温によって減少した残存溶剤と有機化合物の重量を表している。
図2に示されるように、400℃に到達するまでの昇温では、温度の上昇にともなって上記試料の重量(%)が減少した。400℃を超えると、上記試料の重量(%)は減少しなかった。このことから、所定の温度となるまでは、当該試料には有機化合物が含まれることが分かった。
In Fig. 2, the weight loss rate (%) at the start of the measurement is set to zero (0), and the weight loss rate of the sample with increasing temperature is shown. The weight loss of the sample represents the weight of the remaining solvent and organic compounds lost due to the increase in temperature.
As shown in Fig. 2, the weight (%) of the sample decreased with increasing temperature until the temperature reached 400°C. When the temperature exceeded 400°C, the weight (%) of the sample did not decrease. This indicates that the sample contained organic compounds until the temperature reached a certain level.

(2)金属層(金属粒子焼結体、この場合は金粒子焼結体)の形成
金粒子焼結体を形成するための有機材料として、市販の水金液(カタログ番号:N-15、株式会社ノリタケカンパニーリミテド)に溶剤(WAオイル、株式会社ノリタケカンパニーリミテド製)を加え、該水金液を3倍希釈した希釈液を用意した。
次いで、上記希釈液を、基材としてのタングステン(W)基板の表面に塗布した。塗布した希釈液の量は、後述する熱処理1の後に、金粒子焼結体(即ち、ここでは金層)の厚みが200~300nm程度となるよう調整した。
次いで、基材に塗布した希釈液を60℃で1時間乾燥させて、乾燥膜を形成した。
なお、上記市販の水金液は、金(Au)塩化物と硫化バルサムとを反応させて得られたAuレジネートを、上記溶媒中に溶解して、金(Au)含有量が15質量%に調製された溶液である。
上記乾燥膜を熱処理(熱処理1)した。水金液は熱処理1によって溶剤、樹脂等の有機化合物が除去され、金粒子の焼結体となった。即ち、以下の実施例1-1~1-3および比較例1-1~1-5の金粒子焼結体(以下、「金層」ともいう。)を得た。
(2) Formation of metal layer (metal particle sintered body, in this case gold particle sintered body) As an organic material for forming the gold particle sintered body, commercially available water-gold liquid (catalog number: N-15, Noritake Co., Ltd.) was added with a solvent (WA oil, produced by Noritake Co., Ltd.) to prepare a diluted solution in which the water-metal solution was diluted three times.
Next, the diluted solution was applied to the surface of a tungsten (W) substrate as a base material. The amount of the diluted solution applied was adjusted so that the thickness of the gold particle sintered body (ie, the gold layer here) would be approximately 200 to 300 nm after heat treatment 1, which will be described later.
Next, the diluted solution applied to the substrate was dried at 60° C. for 1 hour to form a dry film.
The commercially available water gold solution is prepared by dissolving Au resinate obtained by reacting gold (Au) chloride and sulfurized balsam in the above solvent so that the gold (Au) content is 15% by mass. This is the prepared solution.
The dried film was heat treated (heat treatment 1). Organic compounds such as solvent and resin were removed from the water-gold liquid by heat treatment 1, and it became a sintered body of gold particles. That is, gold particle sintered bodies (hereinafter also referred to as "gold layers") of Examples 1-1 to 1-3 and Comparative Examples 1-1 to 1-5 below were obtained.

実施例1-1
上記乾燥膜を大気中で室温より10℃/minの速度で昇温し、260℃で30分間保持して、基板表面上に実施例1-1の金層を形成した。
実施例1-2
上記乾燥膜を大気中で室温より10℃/minの速度で昇温し、300℃で30分間保持して、基板表面上に実施例1-2の金層を形成した。
実施例1-3
上記乾燥膜を大気中で室温より10℃/minの速度で昇温し、400℃で30分間保持して、基板表面上に実施例1-3の金層を形成した。
Example 1-1
The temperature of the dried film was raised from room temperature in the air at a rate of 10° C./min and held at 260° C. for 30 minutes to form the gold layer of Example 1-1 on the substrate surface.
Example 1-2
The temperature of the dried film was raised from room temperature in the air at a rate of 10° C./min and held at 300° C. for 30 minutes to form the gold layer of Example 1-2 on the substrate surface.
Example 1-3
The temperature of the dried film was raised from room temperature in the air at a rate of 10° C./min and held at 400° C. for 30 minutes to form the gold layer of Example 1-3 on the substrate surface.

比較例1-1
上記乾燥膜を大気中で室温より10℃/minの速度で昇温し、240℃で30分間保持して、基板表面上に比較例1-1の金層を形成した。
比較例1-2
上記乾燥膜を大気中で室温より10℃/minの速度で昇温し、250℃で30分間保持して、基板表面上に比較例1-2の金層を形成した。
比較例1-3
上記乾燥膜を大気中で室温より10℃/minの速度で昇温し、500℃で30分間保持して、基板表面上に比較例1-3の金層を形成した。
比較例1-4
上記乾燥膜を大気中で室温より10℃/minの速度で昇温し、650℃で30分間保持して、基板表面上に比較例1-4の金層を形成した。
比較例1-5
上記乾燥膜を大気中で室温より10℃/minの速度で昇温し、800℃で30分間保持して、基板表面上に比較例1-5の金層を形成した。
Comparative example 1-1
The temperature of the dried film was raised from room temperature in the air at a rate of 10° C./min and held at 240° C. for 30 minutes to form a gold layer of Comparative Example 1-1 on the substrate surface.
Comparative example 1-2
The temperature of the dried film was raised from room temperature in the air at a rate of 10° C./min and held at 250° C. for 30 minutes to form a gold layer of Comparative Example 1-2 on the substrate surface.
Comparative example 1-3
The temperature of the dried film was raised from room temperature in the air at a rate of 10° C./min and held at 500° C. for 30 minutes to form a gold layer of Comparative Example 1-3 on the substrate surface.
Comparative example 1-4
The temperature of the dried film was raised from room temperature in the air at a rate of 10° C./min and held at 650° C. for 30 minutes to form a gold layer of Comparative Example 1-4 on the substrate surface.
Comparative example 1-5
The temperature of the dried film was raised from room temperature in the air at a rate of 10° C./min and held at 800° C. for 30 minutes to form a gold layer of Comparative Example 1-5 on the substrate surface.

上記各実施例および比較例について、実施例1-1~1-3および比較例1-3~1-5では、熱処理後の金属層は、金色に輝いていた。即ち、金層の形成が確認された。なお、詳しくは後述するが、これらの断面構造をFE-SFM観察すると、金粒子が互いに焼結されていることが観察された(図27,28参照。)。即ち、上記熱処理1によって、水金液に含まれる溶剤、樹脂などの有機化合物が除去されて、金層として金粒子焼結体が形成されたことが分かった。
一方、比較例1-1,1-2については、熱処理1後、基板表面上において金属層の形成は確認されたが、当該金属層(即ち、金層)は、黒くくすんでいた。これら比較例では、金層中の樹脂の除去が十分に進まず、金粒子の焼結が進まなかったと考えられる。
Regarding each of the above-mentioned Examples and Comparative Examples, in Examples 1-1 to 1-3 and Comparative Examples 1-3 to 1-5, the metal layer after heat treatment was shining gold. That is, formation of a gold layer was confirmed. Although details will be described later, when these cross-sectional structures were observed by FE-SFM, it was observed that the gold particles were sintered with each other (see FIGS. 27 and 28). That is, it was found that the heat treatment 1 removed organic compounds such as solvents and resins contained in the water-metal solution, and a gold particle sintered body was formed as a gold layer.
On the other hand, in Comparative Examples 1-1 and 1-2, formation of a metal layer was confirmed on the substrate surface after heat treatment 1, but the metal layer (ie, gold layer) was black and dull. It is considered that in these comparative examples, the removal of the resin in the gold layer did not proceed sufficiently, and the sintering of the gold particles did not proceed.

(3)金層中の硫黄元素の解析
上記実施例1-1~1-3および比較例1-1~1-5で作製した金層について、蛍光X線分析装置(XRF:リガク製、ZSX PrimusII)を用いて、金層中の硫黄(S)元素の濃度を測定した。その結果を、図3に示す。
図3に示されるように、熱処理1における温度が450℃以下である実施例1-1~1-3および比較例1-1,1-2の金層には、硫黄(S)元素(硫黄成分)が存在することが分かった。一方、450℃を超える熱処理を行った比較例1-3~1-5の金属層からは、硫黄(S)元素は検出されなかった。
このことから、熱処理1の温度が所定の温度より低く、かつ樹脂の大部分を除去でき金粒子の焼結が進む温度以上の場合は、硫黄成分を含む金層を形成し得ることが確認された。
(3) Analysis of sulfur element in gold layer The sulfur (S) element concentration in the gold layer prepared in the above Examples 1-1 to 1-3 and Comparative Examples 1-1 to 1-5 was measured using an X-ray fluorescence analyzer (XRF: Rigaku, ZSX Primus II). The results are shown in FIG.
3, it was found that the element sulfur (S) (sulfur component) was present in the gold layers of Examples 1-1 to 1-3 and Comparative Examples 1-1 and 1-2, in which the temperature in the heat treatment 1 was 450° C. or less. On the other hand, the element sulfur (S) was not detected in the metal layers of Comparative Examples 1-3 to 1-5, in which the heat treatment was performed at a temperature exceeding 450° C.
From this, it was confirmed that when the temperature of heat treatment 1 is lower than a predetermined temperature and is equal to or higher than the temperature at which most of the resin can be removed and sintering of the gold particles proceeds, a gold layer containing sulfur components can be formed.

上記のように、基材の表面に、所定の有機金属化合物および硫黄成分を含む有機材料を塗布して、該有機材料が塗布された基材を所定の温度条件で熱処理すると、金属成分および硫黄成分を含む金属層を、該基材上に形成することができた。 As described above, when an organic material containing a specific organometallic compound and a sulfur component is applied to the surface of a substrate, and the substrate to which the organic material is applied is heat-treated under specific temperature conditions, a metal layer containing a metal component and a sulfur component can be formed on the substrate.

(5)金層の熱分解GC/MS解析
次いで、実施例1-2の金層について、熱分解GCMS装置(株式会社島津製作所製品、GCMS-QP2010 Ultra)を用いて、該金層に含まれる成分の分析を行った。
まず、実施例1-2の金層について、基材表面から金層を削り取り、その内の2.48mgを、ヘリウムガス雰囲気にて550℃で加熱して瞬間熱分解を行い、試料から発生したガス成分をGCMSで測定した。加熱炉はフロンティア・ラボ社製のEGA/PY-3030Dを用いた。カラムはRestek製のRtx5(登録商標) Amine[0.25mmφ×30m F.T:0.5μm]を用い、カラム温度は40℃から280℃まで10℃/minの速度で昇温し、280℃で保持した。質量分析装置のイオン化方式は、電子衝撃法(EI法)を用いた。
なお、GCMS装置の注入口温度、インターフェース温度、キャリアガス、イオン化法、走査質量範囲の条件は、以下のとおりである。
注入口温度: 280℃
インターフェース温度: 300℃
キャリアガス: ヘリウム 1.8 mL/min
イオン化法: EI 70 eV
走査質量範囲: m/z 10~600
(5) Pyrolysis GC/MS analysis of gold layer Next, the gold layer of Example 1-2 was analyzed using a pyrolysis GCMS device (GCMS-QP2010 Ultra, a product of Shimadzu Corporation) to analyze the amount contained in the gold layer. The components were analyzed.
First, regarding the gold layer of Example 1-2, the gold layer was scraped off from the surface of the base material, and 2.48 mg of the gold layer was heated at 550°C in a helium gas atmosphere for instant pyrolysis, and the gold layer generated from the sample was Gas components were measured by GCMS. The heating furnace used was EGA/PY-3030D manufactured by Frontier Lab. The column used was Rtx5 (registered trademark) Amine [0.25 mmφ x 30 m F.T: 0.5 μm] manufactured by Restek, and the column temperature was raised from 40°C to 280°C at a rate of 10°C/min. It was held at The electron impact method (EI method) was used as the ionization method of the mass spectrometer.
Note that the conditions of the injection port temperature, interface temperature, carrier gas, ionization method, and scanning mass range of the GCMS apparatus are as follows.
Inlet temperature: 280℃
Interface temperature: 300℃
Carrier gas: Helium 1.8 mL/min
Ionization method: EI 70 eV
Scanning mass range: m/z 10-600

得られた熱分解GCMSスペクトルを図4に示す。
図4で検出されたピークNo.1~19のMSスペクトルを取得し、これらについて、過去のライブラリデータを参照して該当する化合物を推定した。その結果を表1に示す。
The obtained pyrolysis GCMS spectrum is shown in FIG.
Peak No. detected in FIG. MS spectra of Nos. 1 to 19 were obtained, and the corresponding compounds were estimated by referring to past library data. The results are shown in Table 1.

Figure 2024045500000002
Figure 2024045500000002

上記化合物のうち、ピークNo.3は、MSスペクトルにおいて、分子量が64であること、過去のライブラリデータとの照合によって、二酸化硫黄(SO)であると推定された。なお、図5に、ピークNo.3のMSスペクトル、図6に二酸化硫黄(SO)のライブラリデータ(MSスペクトル)を示す。

ピークNo.12は、MSスペクトルにおいて、分子量が134であること、過去のライブラリデータとの照合によって、以下の化学式:

Figure 2024045500000003
に示されるベンゾチオフェンであると推定された。なお、図7に、ピークNo.12のMSスペクトル、図8にベンゾチオフェンのライブラリデータ(MSスペクトル)を示す。
ピークNo.14は、MSスペクトルにおいて、分子量が148であること、過去のライブラリデータとの照合によって、以下の化学式:
Figure 2024045500000004
に示される2-メチルベンゾチオフェンであると推定された。なお、図9に、ピークNo.14のMSスペクトル、図10に2-メチルベンゾチオフェンのライブラリデータ(MSスペクトル)を示す。 Among the above compounds, peak No. 3 was estimated to be sulfur dioxide (SO 2 ) based on the molecular weight of 64 in the MS spectrum and comparison with past library data. In addition, in FIG. 5, peak No. FIG. 6 shows the library data (MS spectrum) of sulfur dioxide (SO 2 ).

Peak No. 12 has a molecular weight of 134 in the MS spectrum, and by checking with past library data, it has the following chemical formula:
Figure 2024045500000003
It was presumed to be benzothiophene shown in In addition, in FIG. 7, peak No. Figure 8 shows the library data (MS spectrum) of benzothiophene.
Peak No. 14 has a molecular weight of 148 in the MS spectrum, and by checking with past library data, it has the following chemical formula:
Figure 2024045500000004
It was presumed to be 2-methylbenzothiophene shown in In addition, in FIG. 9, peak No. Figure 10 shows the library data (MS spectrum) of 2-methylbenzothiophene.

<実施例2:接合体の製造>
実施例2では、基材、金属層、および貴金属焼結層を備える接合体を作製した。
(1)金微粒子の製造例
サンプル1:
塩化金酸四水和物(乾庄貴金属化工株式会社製品)20.5gにオクタノール(富士フィルム和光純薬株式会社製品)を50mL加え、得られた溶液を氷浴で冷却撹拌した。
次に、金の含有量に対して5モル当量となるn-オクチルアミン(富士フィルム和光純薬株式会社製品)を、発熱を抑えつつ少しずつ上記溶液に加えていき、塩化金酸-オクチルアミンの錯形成溶液を調製した。
この錯形成溶液を大気雰囲気において140℃のオイルバス中で撹拌しながら3時間加熱する還元処理を行い、金イオンを還元し、本実施例に係る金微粒子を合成した。
その後、反応液を自然冷却し、工業アルコール(甘糟化学産業製品)を加え、金微粒子を沈降させ、デカンテーションで上澄み液を除いた。この操作を3回繰り返した後、工業アルコールを加えて3000rpm、3分の遠心分離を2回以上(ここでは3回)行い、上澄みを除いた。そして、室温で12時間乾燥させることで貴金属微粒子からなる乾燥粉体材料を得た。
<Example 2: Production of joined body>
In Example 2, a joined body including a base material, a metal layer, and a noble metal sintered layer was produced.
(1) Example of manufacturing gold particles Sample 1:
50 mL of octanol (product of Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to 20.5 g of chloroauric acid tetrahydrate (product of Kensho Kikinzoku Kako Co., Ltd.), and the resulting solution was cooled and stirred in an ice bath.
Next, n-octylamine (manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in an amount of 5 molar equivalents relative to the gold content was added little by little to the above solution while suppressing heat generation. A complexing solution was prepared.
This complex-forming solution was subjected to a reduction treatment in which it was heated in an oil bath at 140° C. for 3 hours in an air atmosphere to reduce gold ions, thereby synthesizing gold fine particles according to this example.
Thereafter, the reaction solution was naturally cooled, industrial alcohol (manufactured by Kanka Kagaku Sangyo Products) was added to precipitate the gold particles, and the supernatant liquid was removed by decantation. After repeating this operation three times, industrial alcohol was added and centrifugation was performed at 3000 rpm for 3 minutes two or more times (here, three times) to remove the supernatant. Then, by drying at room temperature for 12 hours, a dry powder material consisting of noble metal fine particles was obtained.

サンプル2:
n-オクチルアミンの量を金の含有量に対して10モル当量とした以外は、サンプル1の製造時と同様の材料および操作により、貴金属微粒子からなる乾燥粉体材料を得た。
サンプル3:
n-オクチルアミンの量を金の含有量に対して25モル当量とした以外は、サンプル1の製造時と同様の材料および操作により、貴金属微粒子からなる乾燥粉体材料を得た。
Sample 2:
A dry powder material composed of fine precious metal particles was obtained using the same materials and procedures as in the production of Sample 1, except that the amount of n-octylamine was 10 molar equivalents relative to the gold content.
Sample 3:
A dry powder material consisting of fine precious metal particles was obtained using the same materials and procedures as in the production of Sample 1, except that the amount of n-octylamine was 25 molar equivalents relative to the gold content.

サンプル4:
塩化金酸-オクチルアミンの錯形成溶液に、金の含有量に対して50モル当量の純水を加えて加熱反応を行った以外は、サンプル1の製造時と同様の材料および操作により、貴金属微粒子からなる乾燥粉体材料を得た。
サンプル5:
n-オクチルアミンの代わりに、n-ブチルアミンを用いた以外は、サンプル1の製造時と同様の材料および操作により、貴金属微粒子からなる乾燥粉体材料を得た。
サンプル6:
n-オクチルアミンの代わりに、n-ヘキシルアミンを用いた以外は、サンプル1の製造時と同様の材料および操作により、貴金属微粒子からなる乾燥粉体材料を得た。
Sample 4:
A dry powder material composed of fine precious metal particles was obtained using the same materials and operations as in the production of Sample 1, except that 50 molar equivalents of pure water relative to the gold content were added to the chloroauric acid-octylamine complex-forming solution and a heating reaction was carried out.
Sample 5:
A dry powder material composed of fine precious metal particles was obtained using the same materials and procedures as in the production of Sample 1, except that n-butylamine was used instead of n-octylamine.
Sample 6:
A dry powder material composed of fine precious metal particles was obtained using the same materials and procedures as in the production of Sample 1, except that n-hexylamine was used instead of n-octylamine.

(2)金微粒子分散液の製造
サンプル1-1:
サンプル1の粉体材料に、分散媒として環状アルコールであるメンタノールを加え、3時間以上静置した。その後、遠心分離することで溶媒置換を行った。
得られた湿潤粉末を、金微粒子の重量が全体量の80~90重量%となるように、メンタノールを加え、自転公転ミキサーによって混合分散させ、分散液(サンプル1-1)を調製した。
(2) Manufacturing sample 1-1 of gold fine particle dispersion:
Menthanol, which is a cyclic alcohol, was added as a dispersion medium to the powder material of Sample 1, and the mixture was allowed to stand for 3 hours or more. Thereafter, solvent replacement was performed by centrifugation.
Menthanol was added to the obtained wet powder so that the weight of the gold fine particles was 80 to 90% by weight of the total amount, and the mixture was mixed and dispersed using a rotation-revolution mixer to prepare a dispersion liquid (sample 1-1).

サンプル2-1:
サンプル2の粉体材料を用いた以外は、サンプル1-1の製造時と同様の材料および操作により、分散液(サンプル2-1)を調製した。
サンプル2-2:
分散媒としてメンタノール/メントール(質量比80/20)混合アルコールを用いた以外は、サンプル2-1の製造時と同様の材料および操作により、分散液(サンプル2-2)を調製した。
サンプル2-3:
分散媒としてメンタノール/メントール(質量比50/50)混合アルコールを用いた以外は、サンプル2-1の製造時と同様の材料および操作により、分散液(サンプル2-3)を調製した。
サンプル2-4:
分散媒としてメンタノール/シクロペンタノール(質量比80/20)混合アルコールを用いた以外は、サンプル2-1の製造時と同様の材料および操作により、分散液(サンプル2-4)を調製した。
サンプル2-5:
分散媒としてメンタノール/シクロヘプタノール(質量比80/20)混合アルコールを用いた以外は、サンプル2-1の製造時と同様の材料および操作により、分散液(サンプル2-5)を調製した。
Sample 2-1:
A dispersion liquid (sample 2-1) was prepared using the same materials and operations as in the production of sample 1-1, except that the powder material of sample 2 was used.
Sample 2-2:
A dispersion liquid (sample 2-2) was prepared using the same materials and operations as in the production of sample 2-1, except that menthanol/menthol (mass ratio 80/20) mixed alcohol was used as the dispersion medium.
Sample 2-3:
A dispersion liquid (Sample 2-3) was prepared using the same materials and operations as in the production of Sample 2-1, except that menthanol/menthol (mass ratio 50/50) mixed alcohol was used as the dispersion medium.
Sample 2-4:
A dispersion liquid (Sample 2-4) was prepared using the same materials and operations as in the production of Sample 2-1, except that menthanol/cyclopentanol (mass ratio 80/20) mixed alcohol was used as the dispersion medium.
Sample 2-5:
A dispersion liquid (Sample 2-5) was prepared using the same materials and operations as in the production of Sample 2-1, except that menthanol/cycloheptanol (mass ratio 80/20) mixed alcohol was used as the dispersion medium.

サンプル3-1:
サンプル3の粉体材料を用いた以外は、サンプル1-1の製造時と同様の材料および操作により、分散液(サンプル3-1)を調製した。
サンプル4-1:
サンプル4の粉体材料を用いた以外は、サンプル1-1の製造時と同様の材料および操作により、分散液(サンプル4-1)を調製した。
サンプル5-1:
サンプル5の粉体材料を用いた以外は、サンプル1-1の製造時と同様の材料および操作により、分散液(サンプル5-1)を調製した。
サンプル6-1:
サンプル6の粉体材料を用いた以外は、サンプル1-1の製造時と同様の材料および操作により、分散液(サンプル6-1)を調製した。
Sample 3-1:
A dispersion liquid (sample 3-1) was prepared using the same materials and operations as in the production of sample 1-1, except that the powder material of sample 3 was used.
Sample 4-1:
A dispersion liquid (sample 4-1) was prepared using the same materials and operations as in the production of sample 1-1, except that the powder material of sample 4 was used.
Sample 5-1:
A dispersion liquid (sample 5-1) was prepared using the same materials and operations as in the production of sample 1-1, except that the powder material of sample 5 was used.
Sample 6-1:
A dispersion liquid (sample 6-1) was prepared using the same materials and operations as in the production of sample 1-1, except that the powder material of sample 6 was used.

(3)金微粒子の形質特性
電界放出型走査電子顕微鏡(FE-SEM:株式会社日立ハイテクノロジーズ製品、S-4700)を使用し、サンプル1~6の粉体材料中の金微粒子を観察した(図11~16参照)。具体的には、10万倍の視野または5万倍の視野のうちから5枚の画像を無作為的に抽出し、40個ずつ独立した粒子の粒径を計測し、合計200個の粒子径から平均粒子径(DSEM)を算出した。結果を表2の該当欄に示した。
(3) Physical properties of gold microparticles A field emission scanning electron microscope (FE-SEM: Hitachi High-Technologies Corporation, S-4700) was used to observe the gold microparticles in the powder material of Samples 1 to 6 (see Figures 11 to 16). Specifically, five images were randomly extracted from a 100,000x or 50,000x field of view, and the particle sizes of 40 independent particles were measured, and the average particle size (DSEM) was calculated from the particle sizes of a total of 200 particles. The results are shown in the corresponding columns of Table 2.

また、サンプル1~6の粉体材料について、ゼータサイザーナノZS(Malvern Panalytical社製品)を使用し、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)を分散媒として、超音波分散によって適度な濃度の試料を調製し、20℃でDLS測定を行い、一般的なキュムラント法に基づいてZ平均粒子径(DDLS)を算出した。ここで、DDLS/DSEMが2以下のものについては、凝集なしと判断した。結果を表2の該当欄に示した。 In addition, for the powder materials of Samples 1 to 6, samples with appropriate concentrations were obtained by ultrasonic dispersion using Zetasizer Nano ZS (a product of Malvern Panalytical) and N,N-dimethylformamide (DMF) as a dispersion medium. The sample was prepared and subjected to DLS measurement at 20°C, and the Z average particle size (DDLS) was calculated based on the general cumulant method. Here, if DDLS/DSEM was 2 or less, it was determined that there was no aggregation. The results are shown in the relevant column of Table 2.

Figure 2024045500000005
Figure 2024045500000005

表2に示すように、各サンプルの粉体材料の金微粒子は、いずれもDDLS/DSEMが2以下であり、良好な分散性を有することが確認できた。さらに各サンプルにおいてはZ平均粒子径(DDLS)がいずれも150nm以下であり、電子部品の小型化や電極の薄層化に寄与する良好な粉体材料であることが確認できた。
また、表2の該当欄に示されるように、各実施例に係る粉体材料では、TG-DTAにおいて、アルキルアミン粒子に見られる200℃以上での大きな発熱ピーク(酸化に由来)が検出されなかった。このことは、各サンプルの金微粒子の表面に存在する有機物の分子は、金微粒子が合成される反応系においてアルキルアミンからイミン化合物(アルキルイミン:上記の構造式参照)に転換されており、反応系に添加したアミンが殆ど残存していないことを示している。
As shown in Table 2, it was confirmed that the gold fine particles of the powder material of each sample had a DDLS/DSEM of 2 or less, and had good dispersibility. Furthermore, each sample had a Z average particle size (DDLS) of 150 nm or less, confirming that it is a good powder material that contributes to miniaturization of electronic components and thinning of electrodes.
Furthermore, as shown in the relevant column of Table 2, in the powder materials according to each example, a large exothermic peak (derived from oxidation) observed in alkylamine particles at 200°C or higher was detected in TG-DTA. There wasn't. This means that the organic molecules present on the surface of the gold fine particles of each sample are converted from alkylamines to imine compounds (alkylimines: see the above structural formula) in the reaction system in which the gold fine particles are synthesized. This shows that almost no amine added to the system remains.

(4)イミン化合物の検出
熱分解GCMS装置(株式会社島津製作所製品、GCMS-QP2010 Ultra)を用いて、各金微粒子乾燥粉体材料の分析を行った。
具体的には、金微粒子の乾燥粉約20mgを、300℃で18秒間加熱して熱分解を行い、試料から発生したガス成分をGCMSで測定した。カラムはフロンティア・ラボ製のUltra ALLOY±5(UA5-30M-0.25F)を用い、カラムオーブン温度は40℃から320℃まで10℃/minの速度で昇温し、320℃で32間分保持した。質量分析装置のイオン化方式は、電子衝撃法(EI法)を用いた。
サンプル1~6について得られた熱分解GCMSスペクトルを、それぞれ、図17~22に示した。
また、サンプル1~4で検出されたイミン化合物Aのピーク(対応する熱分解GCMSスペクトル中のピーク■)のMSスペクトルを図23に示した。さらに、サンプル5で検出されたイミン化合物Bのピーク(対応する熱分解GCMSスペクトル中のピーク■)のMSスペクトルを図24に示した。さらに、サンプル6で検出されたイミン化合物Cのピーク(対応する熱分解GCMSスペクトル中のピーク■)のMSスペクトルを図25に示した。
(4) Detection of Imine Compounds Each gold fine particle dry powder material was analyzed using a pyrolysis GCMS device (Shimadzu Corporation, GCMS-QP2010 Ultra).
Specifically, about 20 mg of dry gold fine particle powder was heated at 300°C for 18 seconds to perform pyrolysis, and the gas components generated from the sample were measured by GCMS. The column used was Ultra ALLOY±5 (UA5-30M-0.25F) manufactured by Frontier Labs, and the column oven temperature was raised from 40°C to 320°C at a rate of 10°C/min and held at 320°C for 32 minutes. The ionization method used by the mass spectrometer was the electron impact method (EI method).
The pyrolysis GCMS spectra obtained for Samples 1 to 6 are shown in Figures 17 to 22, respectively.
Moreover, the MS spectrum of the peak of imine compound A detected in Samples 1 to 4 (peak ■ in the corresponding pyrolysis GCMS spectrum) is shown in Figure 23. Furthermore, the MS spectrum of the peak of imine compound B detected in Sample 5 (peak ■ in the corresponding pyrolysis GCMS spectrum) is shown in Figure 24. Furthermore, the MS spectrum of the peak of imine compound C detected in Sample 6 (peak ■ in the corresponding pyrolysis GCMS spectrum) is shown in Figure 25.

同定された上記イミン化合物A、BおよびCは、それぞれ、以下のとおりであった。
・イミン化合物A
構造式: RC=N-(CH)-R
で表わされるイミン化合物であって、Rが水素であり、RおよびRはそれぞれCH(CHである。
・イミン化合物B
構造式: RC=N-(CH)-R
で表わされるイミン化合物であって、Rが水素であり、RおよびRはそれぞれCH(CHである。
・イミン化合物C
構造式: RC=N-(CH)-R
で表わされるイミン化合物であって、Rが水素であり、RおよびRはそれぞれCH(CHである。
The above-mentioned imine compounds A, B and C were identified as follows.
Imine compound A
Structural formula: R0R1C =N-( CH2 ) -R2
wherein R 0 is hydrogen, and R 1 and R 2 are each CH 3 (CH 2 ) 6 .
Imine compound B
Structural formula: R0R1C =N-( CH2 ) -R2
wherein R 0 is hydrogen, and R 1 and R 2 are each CH 3 (CH 2 ) 2 .
Imine compound C
Structural formula: R0R1C =N-( CH2 ) -R2
wherein R 0 is hydrogen, and R 1 and R 2 are each CH 3 (CH 2 ) 4 .

イミン化合物A、BおよびCが上記のように同定されたのは、次の解析ステップによるものである。
即ち、各スペクトルにみられるアミンのピーク(○)およびサンプル5のスペクトルにみられるイミン化合物Bのピーク(■)については、GCMSのライブラリ検索を実施して帰属を行った(図26参照)。
一方、イミン化合物AおよびCはライブラリ上にデータがなかったため、以下の考察のもとで帰属した。
イミン化合物A、B、Cの各MSスペクトル(図23~25参照)において、56(57)、70、84、98(99)、112といった低分子量側で検出されるフラグメント由来と考えられる値がほとんど変わらないことから、同様の骨格を有することが推察される。そのため、イミン化合物であるBと同様にAおよびCもイミン骨格を有する可能性が極めて高いことが分かる。
また、イミン化合物BのMSスペクトルの中で、分子量84が最も多く検出されていることから、以下の構造式に示す位置での開裂(フラグメント化)がメインであると考えられる。なお、構造式に付された数値は開裂後のフラグメントイオンの分子量に相当する。
The identification of imine compounds A, B and C as described above is due to the following analytical steps.
That is, the amine peak (○) seen in each spectrum and the imine compound B peak (■) seen in the spectrum of sample 5 were assigned by performing a GCMS library search (see FIG. 26).
On the other hand, since there was no data on imine compounds A and C in the library, they were assigned based on the following considerations.
In each MS spectrum of imine compounds A, B, and C (see Figures 23 to 25), values considered to be derived from fragments detected on the low molecular weight side such as 56 (57), 70, 84, 98 (99), and 112 are found. Since there is almost no difference, it is inferred that they have similar skeletons. Therefore, it can be seen that, like B, which is an imine compound, A and C have an extremely high possibility of having an imine skeleton.
In addition, in the MS spectrum of imine compound B, since molecular weight 84 is detected most frequently, it is thought that cleavage (fragmentation) occurs mainly at the position shown in the structural formula below. Note that the numerical value attached to the structural formula corresponds to the molecular weight of the fragment ion after cleavage.

Figure 2024045500000006
Figure 2024045500000006

したがって、同様の骨格を有すると考えられる化合物AとCも同様の位置での開裂がメインであると推定される。なお、化合物BのMSスペクトルにおいて、分子量57、70、99等は上記以外の位置の開裂でのフラグメントピーク由来、126が分子イオンピーク由来であると判断される。
以上の考察と、合成時に存在する成分から、化合物AとCの構造を推察した。まず、化合物Aについては以下の構造式に示すように、化合物Bと同様の位置での開裂に由来する分子量140が最も検出されていること、および、他の位置での開裂由来のフラグメントピークの分子量であると考えられる168、196等が検出されていること、分子イオンピークの分子量と考えられる238が検出されていることから構造を判断した。
Therefore, it is presumed that compounds A and C, which are thought to have similar skeletons, also cleave mainly at the same position. In the MS spectrum of compound B, it is determined that the molecular weights of 57, 70, 99, etc. are derived from fragment peaks from cleavage at positions other than those mentioned above, and 126 is derived from the molecular ion peak.
From the above considerations and the components present during synthesis, the structures of compounds A and C were inferred. First, as shown in the structural formula below, the structure of compound A was determined based on the fact that the most detected molecular weight of 140 resulting from cleavage at the same position as compound B was the molecular weight of 168, 196, etc., which are thought to be the molecular weights of fragment peaks resulting from cleavage at other positions, and 238, which is thought to be the molecular weight of a molecular ion peak, was detected.

Figure 2024045500000007
Figure 2024045500000007

次に、化合物Cについては、以下の構造式に示すように、化合物Bと同様の位置での開裂に由来する分子量112が最も検出されていること、および、他の位置での開裂由来のフラグメントピークの分子量であると考えられる140、168等が検出されていること、分子イオンピークの分子量と考えられる184が検出されていることから構造を判断した。 Next, for compound C, as shown in the structural formula below, the molecular weight of 112, resulting from cleavage at the same position as compound B, was most frequently detected, and 140, 168, etc., which are thought to be the molecular weights of fragment peaks resulting from cleavage at other positions, and 184, which is thought to be the molecular weight of the molecular ion peak, were also detected, so the structure was determined.

Figure 2024045500000008
Figure 2024045500000008

表2の該当欄にも示したように、上記各サンプルにおいてはいずれも金微粒子の表面に所望のイミン化合物(ここでは、アルキルイミン)が生成されていることが確認された。また、各実施例の熱分解GCMSスペクトルから明らかなように、アミン化合物の残存量と比べてイミン化合物の生成量が多いことが認められる(後述するA/I比参照)。 As shown in the corresponding column of Table 2, it was confirmed that the desired imine compound (here, alkylimine) was produced on the surface of the gold fine particles in each of the above samples. Further, as is clear from the thermal decomposition GCMS spectra of each example, it is recognized that the amount of imine compounds produced is large compared to the remaining amount of amine compounds (see A/I ratio described below).

次に、熱分解GCMSのスペクトルから解析ソフトを用いて各ピークの面積値を算出した。そして、イミン化合物およびアミン化合物それぞれの面積値(ピークが複数あるものは各ピーク面積の合計値)からアミン/イミン比(A/I比)を決定した。結果を表3に示した。 Next, the area value of each peak was calculated from the pyrolysis GCMS spectrum using analysis software. The amine/imine ratio (A/I ratio) was then determined from the area values of the imine compound and amine compound (the sum of the peak areas in the case of multiple peaks). The results are shown in Table 3.

Figure 2024045500000009
Figure 2024045500000009

表3に示すように、上記各サンプルの金微粒子(粉体)については、A/I比は何れも1以下(具体的には0.6以下)であり、アミン化合物からイミン化合物への転換が高効率に行われていることが認められた。 As shown in Table 3, the A/I ratio of the gold particles (powder) of each of the above samples was 1 or less (specifically 0.6 or less), indicating that the conversion from an amine compound to an imine compound It was recognized that this was carried out with high efficiency.

(5)金微粒子分散液の性能評価
先ず、ここで使用した各サンプルのペースト状分散液について、ざらつきがありマットな見た目のものおよび液と粒子が分離して成膜不可能であったものを×、ざらつきなく金属光沢のあるものを○として評価した。表4の該当欄に○×を示した。即ち、各サンプルのペースト状分散液は何れも○であった。
(5) Performance evaluation of gold particle dispersion First, the paste-like dispersion of each sample used here was evaluated as follows: those with a rough and matte appearance and those in which the liquid and the particles were separated and film formation was impossible were rated as ×, and those without roughness and with a metallic luster were rated as ○. The corresponding column in Table 4 shows ○ and ×. In other words, the paste-like dispersion of each sample was rated as ○.

各サンプルの分散液を材料にして金焼結層を形成し、性能評価を行った。
上記のとおり、金微粒子の重量が全体量の80~90重量%となるように調製された各サンプルのペースト状分散液をガラス基板に塗布した。具体的には、1cm×1cm×100μmのメタルマスク上に塗布した分散液をゴムスキージでスクイーズすることにより、所定形状に各分散液を塗膜した。その後、60℃で1時間乾燥させた後、250℃または300℃で30分間の熱処理(熱処理2)を施し、所定形状の金焼結層を形成した。
得られた金焼結層について、市販の抵抗率計であるロレスタGP(株式会社三菱ケミカルアナリテック製品 MCP-T610)を使用してシート抵抗値を測定した。また、膜厚の測定は、厚さ測定器(テスター産業株式会社製品 TH-102)を使用して実施した。体積抵抗率は、得られたシート抵抗値と膜厚との積として算出した。結果を表4に示した。
さらに、イオンミリング研磨面をFESEMにより観察した。具体的には、10000倍のFESEM観察画像(図11~16参照)から、Media Cybernetics社製の画像解析ソフト「Image Pro」により黒色のボイド部分の面積を求め、緻密性(%)=1-(ボイドの面積/全体の面積)%として算出した。結果を表4の該当欄に示した。
A gold sintered layer was formed using the dispersion liquid of each sample as a material, and performance evaluation was performed.
As described above, a paste dispersion of each sample prepared so that the weight of gold fine particles was 80 to 90% by weight of the total amount was applied to a glass substrate. Specifically, each dispersion was applied onto a metal mask measuring 1 cm x 1 cm x 100 μm and squeezed with a rubber squeegee to form a film of each dispersion in a predetermined shape. Then, after drying at 60°C for 1 hour, heat treatment (heat treatment 2) was performed at 250°C or 300°C for 30 minutes to form a gold sintered layer in a predetermined shape.
The sheet resistance value of the obtained gold sintered layer was measured using a commercially available resistivity meter, Loresta GP (MCP-T610, manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Corporation). Further, the film thickness was measured using a thickness measuring device (TH-102 manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd.). The volume resistivity was calculated as the product of the obtained sheet resistance value and film thickness. The results are shown in Table 4.
Furthermore, the ion milling polished surface was observed using FESEM. Specifically, from the 10,000x FESEM observation image (see Figures 11 to 16), the area of the black void part was determined using the image analysis software "Image Pro" manufactured by Media Cybernetics, and the density (%) = 1 - It was calculated as (void area/total area)%. The results are shown in the relevant column of Table 4.

Figure 2024045500000010
Figure 2024045500000010

表4に示す結果から明らかなように、好適なA/I比(表3参照)でイミン化合物を表面に備える上記各サンプルの金微粒子からなる焼結層(即ち、層状の焼結体)は、高い緻密性を有しており、結果、体積抵抗率が低く良好な導電性を有する導体膜が形成できることが確かめられた。また、250~300℃という低い熱処理温度で良好な貴金属焼結層が得られることも確かめられた。 As is clear from the results shown in Table 4, the sintered layer (i.e., layered sintered body) made of gold fine particles of each of the above samples, which have an imine compound on the surface at a suitable A/I ratio (see Table 3), has high density, and as a result, it was confirmed that a conductive film with low volume resistivity and good conductivity can be formed. It was also confirmed that a good precious metal sintered layer can be obtained at a low heat treatment temperature of 250 to 300°C.

(6)接合体における金焼結層の形成
実施例2-1:
サンプル2の粉体材料に、分散媒として環状アルコールであるメンタノールを加え、3時間以上静置した。その後、遠心分離することで溶媒置換を行った。
得られた湿潤粉末を、金微粒子の重量が全体量の70~80重量%となるように、メンタノールを加え、自転公転ミキサーによって混合分散させ、分散液を調製した。
上記分散液を、実施例1-2の金層上に塗布した。具体的には、1cm×1cm×100μmのメタルマスク上に塗布した分散液をゴムスキージでスクイーズすることにより、所定形状に各分散液を塗膜した。その後、60℃で1時間乾燥させた後、大気中で10℃/minの速度で昇温し、250℃で30分間の熱処理(熱処理3)を施し、所定形状の金焼結層を形成した。このようにして実施例2-1の接合体を作製した。
(6) Formation of gold sintered layer in joined body Example 2-1:
Menthanol, which is a cyclic alcohol, was added as a dispersion medium to the powder material of Sample 2, and the mixture was allowed to stand for 3 hours or more. Thereafter, solvent replacement was performed by centrifugation.
Menthanol was added to the obtained wet powder so that the weight of the gold particles was 70 to 80% by weight of the total amount, and the mixture was mixed and dispersed using a rotation-revolution mixer to prepare a dispersion liquid.
The above dispersion was applied onto the gold layer of Example 1-2. Specifically, each dispersion was applied onto a metal mask measuring 1 cm x 1 cm x 100 μm and squeezed with a rubber squeegee to form a film of each dispersion in a predetermined shape. Thereafter, after drying at 60°C for 1 hour, the temperature was raised in the air at a rate of 10°C/min, and heat treatment was performed at 250°C for 30 minutes (heat treatment 3) to form a gold sintered layer in a predetermined shape. . In this way, the joined body of Example 2-1 was produced.

実施例2-2:
熱処理3における温度が300℃である以外は実施例2-1と同様にして金焼結層を形成し、実施例2-2の接合体を作製した。
実施例2-3:
上記実施例1(2)と同様にしてタングステン基板の表面に水金液を塗布し、該基板の表面上に乾燥膜を形成した。これを350℃で熱処理して、金層を形成した。この金層上に上記金微粒子分散液を塗膜した以外は実施例2-1と同様にして、実施例2-3の接合体を作製した。
実施例2-4:
実施例2-3で形成した金層上に上記金微粒子分散液を塗膜した以外は実施例2-2と同様にして、実施例2-4の接合体を作製した。
実施例2-5:
ガラス基板の表面上に、上記実施例1(2)と同様にして水金液を塗布し、該基板の表面上に乾燥膜を形成した。これを300℃で熱処理して、金層を形成した。この金層上に上記金微粒子分散液を塗膜した以外は実施例2-1と同様にして、実施例2-5の接合体を作製した。
Example 2-2:
A gold sintered layer was formed in the same manner as in Example 2-1, except that the temperature in heat treatment 3 was 300° C., to produce a joint body of Example 2-2.
Example 2-3:
In the same manner as in Example 1(2) above, a gold solution was applied to the surface of a tungsten substrate, and a dry film was formed on the surface of the substrate. This was heat-treated at 350° C. to form a gold layer. A joint body of Example 2-3 was produced in the same manner as in Example 2-1, except that the gold fine particle dispersion was applied onto this gold layer.
Example 2-4:
A bonded body of Example 2-4 was produced in the same manner as in Example 2-2, except that the gold particle dispersion was applied onto the gold layer formed in Example 2-3.
Example 2-5:
A gold solution was applied to the surface of a glass substrate in the same manner as in Example 1(2) above, and a dry film was formed on the surface of the substrate. This was heat-treated at 300° C. to form a gold layer. A bonded body of Example 2-5 was produced in the same manner as in Example 2-1, except that the gold particle dispersion was applied onto this gold layer.

比較例2-1:
金属層が形成されていないタングステン基板に上記金微粒子分散液を直接塗膜した以外は実施例2-1と同様にして、比較例2-1の接合体を作製した。
比較例2-2:
上記実施例1(2)と同様にしてタングステン基板の表面に水金液を塗布し、これを500℃で熱処理して、金層を形成した。この金層上に上記金微粒子分散液を塗膜した以外は実施例2-1と同様にして、比較例2-2の接合体を作製した。
Comparative example 2-1:
A bonded body of Comparative Example 2-1 was prepared in the same manner as in Example 2-1 except that the gold fine particle dispersion was directly coated on a tungsten substrate on which no metal layer was formed.
Comparative example 2-2:
A water-metal solution was applied to the surface of a tungsten substrate in the same manner as in Example 1 (2) above, and this was heat-treated at 500° C. to form a gold layer. A bonded body of Comparative Example 2-2 was prepared in the same manner as in Example 2-1 except that the gold fine particle dispersion was coated on this gold layer.

(2)接合体の断面構造の観察
上記各実施例および比較例の接合体について、断面をイオンミリングで研磨し、電界放出型走査電子顕微鏡(FE-SEM:株式会社日立ハイテクノロジーズ製、S-8230)を用いて基材-金層界面(接合部)および金層-金焼結層界面(接合部)を観察した。
実施例2-2の接合体の界面観察画像を図27,28に示す。図27,28に示されるように、実施例2-2の接合体は、基材と、金層と、金焼結層が図における下方からこの順で上に積層された構造を有することが観察された。金層は、焼結された金粒子(即ち、金粒子焼結体)からなることが観察された。ここで該金層と金焼結層とを観察すると、金焼結層におけるボイドは、金層におけるボイドよりも小さく、数が少ないことがわかった。即ち、金焼結層の緻密性は、金層の緻密性よりも高いことが確認された。
具体的な図示は省略するが、各実施例および比較例2-2についても、図27,28に示されるような積層構造が観察された。比較例2-1については、基材と、金焼結層が積層された構造が観察された。
(2) Observation of the cross-sectional structure of the bonded bodies The cross-sections of the bonded bodies of each of the above examples and comparative examples were polished by ion milling, and the cross-sections were polished using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM: manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, S- 8230) to observe the substrate-gold layer interface (junction) and the gold layer-gold sintered layer interface (junction).
Images of the interface of the bonded body of Example 2-2 are shown in FIGS. 27 and 28. As shown in FIGS. 27 and 28, the bonded body of Example 2-2 has a structure in which a base material, a gold layer, and a sintered gold layer are stacked on top in this order from the bottom in the figure. observed. The gold layer was observed to consist of sintered gold particles (ie, gold particle sinter). When the gold layer and the gold sintered layer were observed here, it was found that the voids in the gold sintered layer were smaller and fewer in number than the voids in the gold layer. That is, it was confirmed that the density of the gold sintered layer was higher than that of the gold layer.
Although specific illustrations are omitted, laminated structures as shown in FIGS. 27 and 28 were also observed in each Example and Comparative Example 2-2. Regarding Comparative Example 2-1, a structure in which the base material and the gold sintered layer were laminated was observed.

また、目視による観察下、基材-金層界面および金層-金焼結層界面における剥離の有無を観察した。その結果を表5に示す。
表5に示すように、比較例2-2は、金層-金焼結層界面における両層の密着性が低く、目視での観察によって、金焼結層について「剥離あり」と判断した。
The presence or absence of peeling was also visually observed at the substrate-gold layer interface and the gold layer-sintered gold layer interface. The results are shown in Table 5.
As shown in Table 5, in Comparative Example 2-2, the adhesion between the gold layer and the sintered gold layer at the interface between the two layers was low, and the gold sintered layer was judged to be "peeled off" by visual observation.

(3)金層の性能評価
上記各実施例および比較例の接合体について、基材(金層)に対する金焼結層の密着性(接合強度)を評価する試験を行った。
具体的には、各々の接合体の基材および金焼結層の表面にセロハンテープ(ニチバン株式会社製、CT-18)を指でよく押さえて貼り付けた後、基材の表面から、引張試験機を用いて90°の方向に引きはがした。この時、セロハンテープによる金焼結層の剥離の有無を目視で観察した。結果を表5の該当欄に示す。なお、比較例2-2については、上記のとおり目視観察下において金焼結層の剥離が観察されたため、剥離試験を実施しなかった。
(3) Performance evaluation of gold layer A test was conducted to evaluate the adhesion (bonding strength) of the gold sintered layer to the base material (gold layer) for the joined bodies of each of the above examples and comparative examples.
Specifically, after applying cellophane tape (manufactured by Nichiban Co., Ltd., CT-18) to the surface of the base material and gold sintered layer of each bonded body by pressing it well with your fingers, a tensile tape was applied from the surface of the base material. It was peeled off in a 90° direction using a testing machine. At this time, the presence or absence of peeling of the gold sintered layer by the cellophane tape was visually observed. The results are shown in the appropriate column of Table 5. For Comparative Example 2-2, peeling of the gold sintered layer was observed under visual observation as described above, so a peeling test was not conducted.

Figure 2024045500000011
Figure 2024045500000011

表5に示されるように、各実施例については、剥離試験において、金焼結層および金層のいずれも剥離しなかった。一方、比較例2-1については、剥離試験において金焼結層が基材から剥離した。 As shown in Table 5, in each Example, neither the gold sintered layer nor the gold layer peeled off in the peel test. On the other hand, in Comparative Example 2-1, the gold sintered layer was peeled off from the base material in the peel test.

上記XRF分析から、熱処理1における温度が450℃以下であれば、金層には硫黄(S)元素が含まれることが確認されている。そのため、熱処理1において450℃以下の温度で金層を作製した実施例2-1~2-5は、その金層中に硫黄(S)元素が含まれる。
実施例2-1~2-5については、金焼結層を作製するためのペースト材料を金層表面に塗布し、熱処理すると(熱処理3)、該ペースト材料中の金微粒子が、金微粒子どうしの焼結よりも早期に金層に含まれる硫黄成分と相互作用し得る。そうすると、金微粒子と金層中の金属成分(ここでは、金成分)との反応・焼結が促進され得る。これによって、金焼結層と金層との密着性(即ち、接合強度)が向上されたと考えられる。
一方、比較例2-2は熱処理1において450℃を超える温度で金層を作製していることから、当該金層中には硫黄(S)元素が含まれないと考えられる。そのため、上記ペースト材料中の金微粒子と金層との反応性および焼結性はいずれも向上されていない。熱処理3においては、当該金微粒子は金微粒子どうしで早期に焼結することから、金焼結層と金層との密着性(即ち、接合強度)が低く、上記剥離試験によっても剥離が確認されたと考えられる。
From the above XRF analysis, it has been confirmed that the gold layer contains sulfur (S) element if the temperature in heat treatment 1 is 450° C. or less. Therefore, in Examples 2-1 to 2-5 in which the gold layer was produced at a temperature of 450° C. or less in heat treatment 1, the gold layer contains sulfur (S) element.
In Examples 2-1 to 2-5, when the paste material for producing the gold sintered layer is applied to the surface of the gold layer and heat-treated (Heat Treatment 3), the gold particles in the paste material can interact with the sulfur components contained in the gold layer earlier than the sintering of the gold particles with each other. This can promote the reaction and sintering of the gold particles with the metal components (here, the gold components) in the gold layer. This is thought to have improved the adhesion (i.e., the bonding strength) between the gold sintered layer and the gold layer.
On the other hand, in Comparative Example 2-2, since the gold layer was produced at a temperature exceeding 450°C in Heat Treatment 1, it is believed that the gold layer does not contain sulfur (S) elements. Therefore, neither the reactivity nor the sinterability between the gold fine particles in the paste material and the gold layer was improved. In Heat Treatment 3, the gold fine particles sinter with each other early, so the adhesion (i.e., bonding strength) between the gold sintered layer and the gold layer is low, and it is believed that peeling was confirmed by the peel test.

このように、ここで開示される金属粒子焼結体および接合体によると、貴金属焼結層(焼結体)と基材との接合強度が顕著に向上した接合体を提供することができる。そして、ここで開示される接合体を種々の用途に利用することができる。 As described above, according to the metal particle sintered body and bonded body disclosed herein, it is possible to provide a bonded body in which the bonding strength between the noble metal sintered layer (sintered body) and the base material is significantly improved. The conjugate disclosed herein can be used for various purposes.

10 金属層(金属粒子焼結体)
20 貴金属焼結層
30 基材
100 接合体
Z 方向
10 Metal layer (metal particle sintered body)
20 Precious metal sintered layer 30 Base material 100 Joined body Z direction

Claims (17)

金属粒子の焼結体であって、
金属成分と硫黄成分とを含み、
熱分解生成物として、硫黄(S)元素を含む化合物が検出されることを特徴とする、金属粒子焼結体。
A sintered body of metal particles,
Contains a metal component and a sulfur component,
A metal particle sintered body characterized in that a compound containing sulfur (S) element is detected as a thermal decomposition product.
前記硫黄成分は、硫黄含有有機化合物である、請求項1に記載の金属粒子焼結体。 The metal particle sintered body according to claim 1, wherein the sulfur component is a sulfur-containing organic compound. 前記硫黄(S)元素を含む化合物は、ベンゾチオフェンおよび2-メチルベンゾチオフェンのうちの少なくともいずれか一方を含む、請求項1または2に記載の金属粒子焼結体。 The metal particle sintered body according to claim 1 or 2, wherein the compound containing sulfur (S) element includes at least one of benzothiophene and 2-methylbenzothiophene. 前記金属成分は、主構成元素として貴金属元素を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の金属粒子焼結体。 The metal particle sintered body according to any one of claims 1 to 3, wherein the metal component contains a noble metal element as a main constituent element. 前記貴金属元素は、金(Au)である、請求項4に記載の金属粒子焼結体。 The metal particle sintered body according to claim 4, wherein the precious metal element is gold (Au). 金属粒子焼結体からなる金属層と、主構成金属元素として貴金属元素を含む貴金属焼結層とを備える接合体であって、
前記金属層の表面の少なくとも一部には、前記貴金属焼結層が形成されており、
前記金属層と前記貴金属焼結層との接合部の少なくとも一部は焼結されている、接合体。
A joint body including a metal layer made of a metal particle sintered body and a precious metal sintered layer containing a precious metal element as a main constituent metal element,
The noble metal sintered layer is formed on at least a part of a surface of the metal layer,
At least a portion of the joint between the metal layer and the sintered precious metal layer is sintered.
前記貴金属焼結層の緻密性は、前記金属層の緻密性よりも高い、請求項6に記載の接合体。 The bonded body according to claim 6, wherein the density of the precious metal sintered layer is higher than the density of the metal layer. 前記金属層は、金(Au)を主体として構成されている、請求項6または7に記載の接合体。 The joined body according to claim 6 or 7, wherein the metal layer is mainly composed of gold (Au). 前記金属層は、請求項1~5のいずれか一項に記載の金属粒子焼結体により構成されている、請求項6~8のいずれか一項に記載の接合体。 The joint body according to any one of claims 6 to 8, wherein the metal layer is composed of the metal particle sintered body according to any one of claims 1 to 5. 前記貴金属焼結層は、金(Au)を主体として構成されている、請求項6~9のいずれか一項に記載の接合体。 The joined body according to any one of claims 6 to 9, wherein the noble metal sintered layer is mainly composed of gold (Au). さらに基材を備え、該基材の表面の少なくとも一部に前記金属層が形成されている、請求項6~10のいずれか一項に記載の接合体。 The joined body according to any one of claims 6 to 10, further comprising a base material, and the metal layer is formed on at least a portion of the surface of the base material. 基材と、金属層とを備える接合体であって、
前記基材の表面の少なくとも一部には、前記金属層が形成されており、
前記金属層は、請求項1~5のいずれか一項に記載の金属粒子焼結体により構成されている、接合体。
A joined body comprising a base material and a metal layer,
The metal layer is formed on at least a portion of the surface of the base material,
A joined body, wherein the metal layer is constituted by the metal particle sintered body according to any one of claims 1 to 5.
基材と、
該基材の表面の少なくとも一部に配置された金属層と、
前記金属層の表面上に備えられた、主構成金属元素として貴金属元素を含む貴金属焼結層と、
を備える接合体の製造方法であって、
前記基材の表面に、所定の有機金属化合物および硫黄成分を含む有機材料を塗布すること、
前記有機材料が塗布された前記基材を熱処理して、金属成分および硫黄成分を含む金属層を、該基材上に形成すること、
前記金属層の表面上に、主構成金属元素として貴金属を含む貴金属微粒子を配置すること;および、
前記貴金属微粒子を焼結して貴金属焼結層を形成すること、
を包含する、接合体の製造方法。
A substrate;
a metal layer disposed on at least a portion of a surface of the substrate;
A precious metal sintered layer containing a precious metal element as a main constituent metal element and provided on a surface of the metal layer;
A method for producing a bonded body comprising the steps of:
Applying an organic material containing a predetermined organometallic compound and a sulfur component to a surface of the substrate;
heat-treating the substrate to which the organic material has been applied, to form a metal layer containing a metal component and a sulfur component on the substrate;
disposing precious metal fine particles containing a precious metal as a main constituent metallic element on a surface of the metal layer; and
sintering the noble metal fine particles to form a noble metal sintered layer;
A method for producing a conjugate comprising the steps of:
前記熱処理の温度は、450℃以下である、請求項13に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 13, wherein the temperature of the heat treatment is 450°C or less. 前記貴金属微粒子は、その表面にアミン化合物およびイミン化合物のうちの少なくともいずれか一方を保持する、請求項13または14に記載の製造方法。 The method according to claim 13 or 14, wherein the noble metal particles hold at least one of an amine compound and an imine compound on their surfaces. 前記貴金属微粒子の主構成金属元素は、金(Au)元素である、請求項13~15のいずれか一項に記載の製造方法。 The manufacturing method according to any one of claims 13 to 15, wherein the main constituent metal element of the noble metal microparticles is gold (Au). 前記焼結の温度は、300℃以下である、請求項16に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 16, wherein the sintering temperature is 300°C or less.
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