JP6380791B2 - マイクロサイズ銀粒子を用いた接合方法 - Google Patents
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Description
放射状に延設された凸部と、前記凸部の間隙に凹部と、を備えるとともに、内部に、導電材料としての銀を結晶成長させるための核物質であって、前記核物質として、金属系粒子又はセラミック系粒子を含んでなる銀を含み、前記核物質の平均粒径が1〜10μmであることを特徴とする導電粉を含む接合用組成物を用い、
接合すべき2つの部材の間に前記接合用組成物を介在させた後、前記部材を150〜350℃に加熱するとともに加圧する工程を含むこと、
を特徴とする接合方法を提供する。
換言すると、本発明の接合方法は、
接合すべき2つの部材の間に接合用組成物を介在させた後、前記2つの部材を150〜350℃に加熱するとともに加圧する工程を含み、
前記接合用組成物が、放射状に延設された凸部と、前記凸部の間隙における凹部と、を備えるとともに、内部に、導電材料としての銀を結晶成長させるための核物質として、金属系粒子又はセラミック系粒子を含んでなる銀を含む平均粒径が1〜10μmの導電粉を含むこと、
を特徴とするものである。
本実施形態の接合用組成物は、金属粒子として、平均粒径が1〜10μmである毬栗状の導電粉(マイクロサイズ銀粒子)と有機溶媒等との混合物であることを特徴とし、必要に応じて分散剤等を含有している。以下においてこれら各成分について説明する。
本実施形態の接合用組成物の金属粒子としては、平均粒径が1〜10μmである毬栗状の導電粉を用いることが好ましい。平均粒径をマイクロサイズとすることで、ナノサイズの粒子と比較して分散性及び安定性が向上するため、分散性及び安定性を確保するために必要となる有機物の量を大幅に低減することができる。加えて、平均粒径を10μm未満とすることで、金属粒子間の接点等を確保するために十分な表面積を得ることができる。導電粉の平均粒径は、レーザー方式のパーティクルカウンターにより測定することができるし、あるいは電子顕微鏡写真から実測することもでき、さらには、当該電子顕微鏡写真から、画像処理装置を用いて算出することもできる。
本実施形態の接合用組成物に用いる有機溶媒は、本発明の効果を損なわない範囲で種々の有機溶媒を用いることができる。有機溶剤としては、例えば、テルペン系溶剤、ケトン系溶剤、アルコール系溶剤、エステル系溶剤、エーテル系溶剤、脂肪族炭化水素系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤、セロソルブ系溶剤、カルビトール系溶剤等が挙げられる。より具体的には、ターピネオール、メチルエチルケトン、アセトン、イソプロパノール、ブチルカービトール、デカン、ウンデカン、テトラデカン、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、ジエチルエーテル、ケロシン等の有機溶媒を用いることができる。
本実施形態の金属接合用組成物を用いれば、加熱を伴う部材同士の接合において高い接合強度を得ることができる。即ち、上記金属接合用組成物を第1の被接合部材と第2の被接合部材との間に塗布する接合用組成物塗布工程と、第1の被接合部材と第2の被接合部材との間に塗布した接合用組成物を、所望の温度(例えば350℃以下、好ましくは150〜300℃)で焼成して接合する接合工程と、により、第1の被接合部材と第2の被接合部材とを接合することができる。この際、外部から加圧することもできるが、被接合部材の自重圧下のみでも十分な接合強度を得ることができるのも本発明の利点のひとつである。また、焼成を行う際、段階的に温度を上げたり下げたりすることもできる。また、予め被接合部材表面に界面活性剤又は表面活性化剤等を塗布しておくことも可能である。
化研テック株式会社製の微細な突起を有する銀粒子と有機溶剤(ジエチレングリコールモノメチルエーテル)とを混合し、銀粒子の含有量が77質量%であるペースト状の接合用組成物1を得た。図1に用いたマイクロサイズ銀粒子のSEM写真を示す。銀粒子の平均粒径は約3μmであり、放射状に伸びた微細な突起部と中心部に結晶成長させるための核物質とを含むような独特な形状をしていることが確認できる。
接合温度を300℃とした以外は実施例1と同様にして接合継手2を得た。実施例1と同様にして得られたせん断強度を図3に示す。
接合温度を350℃とした以外は実施例1と同様にして接合継手3を得た。実施例1と同様にして得られたせん断強度を図3に示す。
接合時の温度プロファイルを変更(130℃で5分保持後、10MPaの加圧と共に300℃に昇温して10分間保持)した以外は実施例1と同様にして接合継手4を得た。実施例1と同様にして得られたせん断強度の平均値を図6に示す。
銀粒子の含有量を70質量%としたペースト状の接合用組成物2を使用した以外は実施例4と同様にして接合継手5を得た。実施例1と同様にして得られたせん断強度の平均値を図6に示す。
銀粒子の含有量を74質量%としたペースト状の接合用組成物3を使用した以外は実施例4と同様にして接合継手6を得た。実施例1と同様にして得られたせん断強度の平均値を図6に示す。
銀粒子の含有量を80質量%としたペースト状の接合用組成物4を使用した以外は実施例4と同様にして接合継手7を得た。実施例1と同様にして得られたせん断強度の平均値を図6に示す。
銀粒子の含有量を67質量%としたペースト状の接合用組成物5を使用した以外は実施例4と同様にして接合継手の作成を試みたが、接合用組成物5は十分に高い粘度を有しておらず、被接合面への接合用組成物5の均一な塗布は困難であった。その結果、焼成により接合層となる塗布膜を十分な厚さに形成させることができなかった。
銀粒子の含有量を83質量%としたペースト状の接合用組成物6を使用した以外は実施例4と同様にして接合継手の作成を試みたが、接合用組成物6は十分な流動性を有しておらず、被接合面への接合用組成物6の均一な塗布は困難であった。その結果、焼成により接合層となる塗布膜を十分な厚さに形成させることができなかった。
Claims (5)
- 放射状に延設された凸部と、前記凸部の間隙に凹部と、を備えるとともに、内部に、導電材料としての銀を結晶成長させるための核物質であって、前記核物質として、金属系粒子又はセラミック系粒子を含んでなる銀を含み、前記核物質の平均粒径が1〜10μmであることを特徴とする導電粉を含む接合用組成物を用い、
接合すべき2つの部材の間に前記接合用組成物を介在させた後、前記部材を250〜350℃に加熱するとともに加圧する工程を含むこと、
を特徴とする接合方法。 - 前記接合用組成物における前記導電粉の含有量が70〜80質量%であること、
を特徴とする請求項1に記載の接合方法。 - 前記凸部の形状が、針状、桿状、及び花弁状からなる群から選択される少なくとも一つの形状であること、
を特徴とする請求項1又は2に記載の接合方法。 - 前記凸部の形状が針状からなる前記導電粉、前記凸部の形状が桿状からなる前記導電粉、及び前記凸部の形状が花弁状からなる前記導電粉を全て含む前記接合用組成物を用いること、
を特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の接合方法。 - 前記工程を自重圧下で行うこと、
を特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の接合方法。
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