JP6763708B2 - 接合材、接合材の製造方法、及び接合体 - Google Patents
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Description
(1) 平均粒子径が300nm以下の銅を主成分とする微粒子を含み、前記微粒子同士が密着した、板状又はシート状の接合材であって、当該接合材の空隙率が、0.30未満である、接合材。
(2) 厚さが、200μm以下である、前項1に記載の接合材。
(4) 前記第2工程を大気雰囲気中で行う、前項3に記載の接合材の製造方法。
(5) 前記第2工程を常温で行う、前項3又は4に記載の接合材の製造方法。
(7) せん断強度が、30MPa以上である、前項6に記載の接合体。
先ず、本発明を適用した一実施形態である接合材の構成の一例について説明する。
本実施形態の接合材は、空隙率が0.30未満となるように、銅を主成分とする微粒子(以下、単に「銅ナノ粒子」ともいう)が密着して、板状又はシート状の形態をなしたものである。
次に、上述した接合材の製造方法の一例について説明する。
本実施形態の接合材の製造方法は、上述した微粒子(銅ナノ粒子)を準備する工程(第1工程)と、微粒子を0.5GPa以上に加圧して、板状又はシート状に形成する工程(第2工程)と、を備えて概略構成されている。
先ず、所要の平均粒子径を有する、銅を主成分とする微粒子(銅ナノ粒子)を原料として準備する。ここで、原料となる銅ナノ粒子としては、保護剤、分散剤などを必要としないものを用いる事が望ましい。このような銅ナノ粒子としては、例えば、特許文献(特許第4304221号公報)に記載された製造方法によって得られるものが挙げられる。
このようにして、所要の平均粒子径を有する、銅ナノ粒子を準備する。
次に、上記第1工程で準備した銅ナノ粒子を所要の圧力以上に加圧して、板状又はシート状の接合材を成型(加圧成型)する。ここで、加圧成型に用いる装置としては、特に限定されるものではないが、例えば、金属製の冶具、圧縮成型機等を用いることができる。
以上より、十分な接合力を有する本実施形態の接合材を成型することができる。
次に、上述した接合材を用いて接合した接合体の構成の一例について説明する。
本実施形態の接合体は、上述した接合材と、第1被接合部材と、第2被接合部材と、を備えており、第1及び第2被接合部材の間に設けられた接合材によって第1被接合部材と第2被接合部材とが接合されたものである。
図1に示す冶具を用いて、シート状の接合材(接合用シート)を製造した。
具体的には、先ず、特許文献(特許第4304221号公報)に記載された製造方法によって得られる銅ナノ粒子を原料として準備した。銅ナノ粒子の平均粒子径を算出した結果、300nm以下であった。
次に、上述した検証試験1において加圧成型する際の圧力を0.05〜1.4GPaに変更して接合用シートを製造し、得られた接合用シートの空隙率を測定して加圧成型の圧力との関係を検証した。また、得られた接合用シートの強度を確認した。
次に、銅板と銅円柱とを接合材(接合用シート)を用いて接合して接合体を製造し、接合体のせん断強度(すなわち、接合材の接合強度)を比較検証した。
上述した検証試験1において、常温(20℃)の大気中で、圧力を0.50,0.71,1.40GPa、10秒間の条件で加圧成型を行って、直径が6mm、厚さが50μmの接合材1〜3を製造した。また、接合材1〜3の空隙率を下記の表1に示す。
なお、圧力を0.50GPa未満とした条件で加圧成型を行った場合では、シートの形状を保つことが困難であったため、後述の接合に用いることができなかった。
また、厚さ50μmの銅箔(福田金属箔工業社製、無酸素銅箔)を用意し、接合材4とした。
さらに、上記接合材1〜3の原料として用いた、平均粒子径が300nm以下の銅ナノ粒子そのものを接合材5とした。
図5に示すように、直径6mmの銅円柱(第1被接合部材)と、18mm四方の銅板(第2被接合部材)とを、上述のように準備した接合材1〜5を用いて接合し、接合体を形成(製造)した。接合体の接合条件としては、水素ガスを3体積%添加した窒素ガス雰囲気中において、圧力:10MPa、温度:300℃、時間:10分間とした。
接合材1〜5を用いて接合した接合体のせん断強度を、ボンドテスター(デイジ社製、「4000Plus」)を用いて測定した。結果を下記の表1に示す。
Claims (5)
- 平均粒子径が300nm以下の、銅元素を95質量%以上含む微粒子のみを含み、前記微粒子同士が密着した、板状又はシート状の接合材であって、
当該接合材の空隙率が、0.30未満である、接合材。 - 厚さが、200μm以下である、請求項1に記載の接合材。
- 平均粒子径が300nm以下の、銅元素を95質量%以上含む微粒子を準備する第1工程と、
前記微粒子のみを0.5GPa以上に加圧して、板状又はシート状に形成する第2工程と、を備え、
前記第2工程を、大気雰囲気中、5℃以上35℃以下で行う、接合材の製造方法。 - 請求項1に記載の接合材と、第1被接合部材と、第2被接合部材と、を備え、
前記第1被接合部材と、前記第2被接合部材との間に前記接合材が設けられた、接合体。 - せん断強度が、30MPa以上である、請求項4に記載の接合体。
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