JP6766160B2 - Composition for metal bonding - Google Patents

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Description

本発明は、金属接合用組成物、金属接合積層体及び電気制御機器に関する。 The present invention relates to a composition for metal bonding, a metal bonding laminate, and an electric control device.

金属部品同士の機械的、電気的及び/又は熱的な接合のために、従来、半田、導電性接着剤、銀ペースト、異方導電性フィルム等の接合材が用いられている。これらの接合材は、金属部品だけでなく、セラミック部品、樹脂部品等の接合に用いられることもある。接合材の用途としては、例えば、LED等の発光素子を基板に接合する用途、半導体チップを基板に接合する用途、それらの基板を更に放熱部材に接合する用途等が挙げられる。接合材に関する先行技術文献としては、例えば、特許文献1〜3が挙げられる。 Conventionally, bonding materials such as solder, conductive adhesive, silver paste, and anisotropic conductive film have been used for mechanical, electrical, and / or thermal bonding between metal parts. These joining materials may be used for joining not only metal parts but also ceramic parts, resin parts and the like. Examples of the application of the bonding material include an application of bonding a light emitting element such as an LED to a substrate, an application of bonding a semiconductor chip to a substrate, an application of further bonding these substrates to a heat radiating member, and the like. Prior art documents relating to the bonding material include, for example, Patent Documents 1 to 3.

特許文献1には、無機粒子及び有機成分を含む接合用組成物であって、前記無機粒子は、温度上昇に伴って前記無機粒子を構成する無機物質の線膨張係数を超えて、不可逆的に膨張すること、を特徴とする接合用組成物が開示されている。 Patent Document 1 describes a bonding composition containing inorganic particles and organic components, wherein the inorganic particles irreversibly exceed the coefficient of linear expansion of the inorganic substance constituting the inorganic particles as the temperature rises. A bonding composition characterized by swelling is disclosed.

特許文献2には、主銀粒子として、炭素数6以下のカルボン酸で被覆され、平均一次粒子径が10〜30nmのナノ銀粒子及び、副銀粒子として、炭素数6以下のカルボン酸で被覆され、平均一次粒子径が100〜200nmのナノ銀粒子並びに、平均一次粒子が0.3〜3.0μmのサブミクロン銀粒子からなる銀粒子と、沸点が100〜217℃の低沸点溶媒と、230〜320℃の高沸点溶媒の異なる2種類の極性溶媒と、リン酸エステル基を有する分散剤からなる接合材であって、前記平均一次粒子径は、倍率300,000倍で撮影したTEM像を円形粒子解析を行って個々の粒子を識別する画像ソフトによって200個以上の粒子について測定した粒子径の平均としたものであり、前記銀粒子の含有量を全接合材量に対して95質量%以上、前記主銀粒子は、全接合材量に対して10乃至40質量%であり、前記2種類の溶媒のうち、沸点の低い方の溶媒と沸点の高い方の溶媒の含有比率は、質量%比で、3:5乃至1:1であることを特徴とする接合材が開示されている。 In Patent Document 2, the main silver particles are coated with a carboxylic acid having 6 or less carbon atoms and have an average primary particle diameter of 10 to 30 nm, and the secondary silver particles are coated with a carboxylic acid having 6 or less carbon atoms. A silver particle composed of nanosilver particles having an average primary particle diameter of 100 to 200 nm, submicron silver particles having an average primary particle diameter of 0.3 to 3.0 μm, and a low boiling solvent having a boiling point of 100 to 217 ° C. A bonding material composed of two types of polar solvents having different high boiling points of 230 to 320 ° C. and a dispersant having a phosphate ester group, and the average primary particle size is a TEM image taken at a magnification of 300,000 times. Is the average of the particle diameters measured for 200 or more particles by image software that identifies individual particles by performing circular particle analysis, and the content of the silver particles is 95 mass with respect to the total amount of bonding material. % Or more, the main silver particles are 10 to 40% by mass with respect to the total amount of the bonding material, and the content ratio of the solvent having the lower boiling point and the solvent having the higher boiling point among the two types of solvents is A bonding material characterized by a mass% ratio of 3: 5 to 1: 1 is disclosed.

特許文献3には、マイクロトラック粒度分布測定装置で測定される、平均一次粒径(D50径)0.5〜3.0μmである金属サブミクロン粒子と、平均一次粒子径が1〜200nmであって、炭素数6の脂肪酸で被覆された金属ナノ粒子と、これらを分散させる分散媒を含む接合材が開示されている。 Patent Document 3 describes metal submicron particles having an average primary particle size (D50 diameter) of 0.5 to 3.0 μm and an average primary particle size of 1 to 200 nm, which are measured by a microtrack particle size distribution measuring device. Therefore, a bonding material containing metal nanoparticles coated with a fatty acid having 6 carbon atoms and a dispersion medium for dispersing them is disclosed.

国際公開第2017/006531号International Publication No. 2017/006531 特許第5976684号明細書Japanese Patent No. 5976684 特許第5824201号明細書Japanese Patent No. 5824201

本発明者は、高い接合強度を有する金属接合材を作製するために、金属粒子を含有する金属接合用組成物について研究開発を行っているが、ヒートサイクル試験等で加わる熱的負荷によって金属接合材にクラックが発生することがあり、耐久性において改善の余地があった。 The present inventor is conducting research and development on a composition for metal bonding containing metal particles in order to produce a metal bonding material having high bonding strength, but the metal bonding is performed by a thermal load applied in a heat cycle test or the like. Cracks may occur in the material, and there was room for improvement in durability.

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、ヒートサイクル試験等で加わる熱的負荷に対する耐久性に優れた金属接合材の形成に適した金属接合用組成物、並びに、上記金属接合用組成物を焼成することによって金属面の接合が行われた金属接合積層体及び電気制御機器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above situation, and is a composition for metal bonding suitable for forming a metal bonding material having excellent durability against a thermal load applied in a heat cycle test or the like, and the metal bonding composition. An object of the present invention is to provide a metal-bonded laminate in which metal surfaces are bonded by firing a composition and an electric control device.

本発明者は、ヒートサイクル試験等で加わる熱的負荷に対する耐久性に優れた金属接合材の形成に適した金属接合用組成物について種々検討したところ、銀粒子及び分散媒を配合し、銀粒子として、粒径1〜99nmのナノ粒子と、粒径100〜999nmのサブミクロン粒子及び/又は粒径1〜999μmのミクロン粒子とを併用することにより、焼成後の被膜の引張破断応力を向上できることを見出した。そして、275℃で焼成したときの被膜の引張破断応力が100MPa以上となるように、金属接合用組成物に配合する銀粒子の粒径、分散媒の種類等を調整することによって、ヒートサイクル試験等で加わる熱的負荷によるボイド率(空隙率)の上昇が抑制され、耐久性に優れた金属接合材を形成できることを見出し、本発明を完成した。 The present inventor has studied various compositions for metal bonding suitable for forming a metal bonding material having excellent durability against a thermal load applied in a heat cycle test or the like. As a result, silver particles and a dispersion medium are blended and silver particles are mixed. As a result, the tensile stress at break of the coating film after firing can be improved by using nanoparticles having a particle size of 1 to 99 nm in combination with submicron particles having a particle size of 100 to 999 nm and / or microparticles having a particle size of 1 to 999 μm. I found. Then, the heat cycle test is performed by adjusting the particle size of the silver particles to be blended in the composition for metal bonding, the type of dispersion medium, etc. so that the tensile breaking stress of the coating film when fired at 275 ° C. is 100 MPa or more. The present invention has been completed by finding that an increase in void ratio (void ratio) due to a thermal load applied due to such factors can be suppressed and a metal bonding material having excellent durability can be formed.

本発明の金属接合用組成物は、焼成して金属面を接合するために用いられる金属接合用組成物であって、上記金属接合用組成物は、銀粒子及び分散媒を含有し、上記銀粒子は、粒径1〜99nmのナノ粒子と、粒径100〜999nmのサブミクロン粒子及び/又は粒径1〜999μmのミクロン粒子とを含むものであり、275℃で焼成したときの被膜の引張破断応力が100MPa以上であることを特徴とする。 The composition for metal bonding of the present invention is a composition for metal bonding used for bonding metal surfaces by firing, and the composition for metal bonding contains silver particles and a dispersion medium, and the silver. The particles include nanoparticles having a particle size of 1 to 99 nm, submicron particles having a particle size of 100 to 999 nm, and / or micron particles having a particle size of 1 to 999 μm, and the tension of the coating film when fired at 275 ° C. It is characterized in that the breaking stress is 100 MPa or more.

上記銀粒子は、上記ナノ粒子及び上記サブミクロン粒子を含むことが好ましく、より好ましくは、上記ナノ粒子と上記サブミクロン粒子の質量比が4:6〜7:3である。 The silver particles preferably include the nanoparticles and the submicron particles, and more preferably the mass ratio of the nanoparticles to the submicron particles is 4: 6 to 7: 3.

本発明の金属接合積層体は、第一の金属面と第二の金属面とを接合する金属接合材を含む金属接合積層体であって、上記金属接合材は、本発明の金属接合用組成物の焼結体であることを特徴とする。 The metal bonding laminate of the present invention is a metal bonding laminate containing a metal bonding material that joins a first metal surface and a second metal surface, and the metal bonding material has a composition for metal bonding of the present invention. It is characterized by being a sintered body of an object.

上記第一の金属面及び上記第二の金属面の少なくとも一方は、Cu、Ag又はAuで構成される基材又はメッキ層の表面であることが好ましい。 At least one of the first metal surface and the second metal surface is preferably the surface of a base material or a plating layer composed of Cu, Ag or Au.

上記第一の金属面は、半導体チップの一部であり、上記第二の金属面は、基板の一部であることが好ましい。 It is preferable that the first metal surface is a part of the semiconductor chip and the second metal surface is a part of the substrate.

本発明の電気制御機器は、本発明の金属接合積層体を備えることを特徴とする。 The electric control device of the present invention is characterized by comprising the metal bonded laminate of the present invention.

本発明によれば、ヒートサイクル試験等で加わる熱的負荷に対する耐久性に優れた金属接合材の形成に適した金属接合用組成物、並びに、上記金属接合用組成物を焼成することによって金属面の接合が行われた金属接合積層体及び電気制御機器を提供することができる。 According to the present invention, a metal bonding composition suitable for forming a metal bonding material having excellent durability against a thermal load applied in a heat cycle test or the like, and the metal surface by firing the metal bonding composition. It is possible to provide a metal-bonded laminate in which the above-mentioned material is bonded and an electric control device.

金属接合用組成物の引張破断応力の測定用試験片の作製方法を説明するフロー図である。It is a flow chart explaining the manufacturing method of the test piece for measuring the tensile breaking stress of a composition for metal bonding. 金属接合用組成物の引張破断応力の測定用試験片の形状及び寸法(単位:mm)を示した平面模式図である。It is a plane schematic view which showed the shape and size (unit: mm) of the test piece for measuring the tensile breaking stress of a composition for metal bonding. 金属接合積層体の一例であるパワーデバイスの構成を示した断面模式図である。It is sectional drawing which showed the structure of the power device which is an example of a metal-bonded laminated body.

本実施形態の金属接合用組成物は、焼成して金属面を接合するために用いられる金属接合用組成物であって、上記金属接合用組成物は、銀粒子及び分散媒を含有し、上記銀粒子は、粒径1〜99nmのナノ粒子と、粒径100〜999nmのサブミクロン粒子及び/又は粒径1〜999μmのミクロン粒子とを含むものであり、275℃で焼成したときの被膜の引張破断応力が100MPa以上であることを特徴とする。 The metal bonding composition of the present embodiment is a metal bonding composition used for bonding metal surfaces by firing, and the metal bonding composition contains silver particles and a dispersion medium, and is described above. The silver particles include nanoparticles having a particle size of 1 to 99 nm, submicron particles having a particle size of 100 to 999 nm, and / or microparticles having a particle size of 1 to 999 μm, and are formed on the coating film when fired at 275 ° C. It is characterized in that the tensile breaking stress is 100 MPa or more.

上記金属接合用組成物は、275℃で焼成したときの被膜の引張破断応力が100MPa以上である。被膜の焼成は、無加圧条件にて行ってもよい。また、被膜の焼成時間は、60分以上であることが好ましい。引張破断応力が100MPa未満であると、上限温度が175℃や200℃といった高温に設定されたヒートサイクル試験では高い熱応力が発生するため、金属接合材にクラックが激しく発生してしまう。引張破断応力の上限は特に限定されず、例えば500MPaであってもよい。 The metal bonding composition has a tensile stress at break of 100 MPa or more when fired at 275 ° C. The coating may be fired under non-pressurized conditions. The firing time of the coating film is preferably 60 minutes or more. If the tensile breaking stress is less than 100 MPa, a high thermal stress is generated in the heat cycle test in which the upper limit temperature is set to a high temperature such as 175 ° C. or 200 ° C., so that the metal joint material is severely cracked. The upper limit of the tensile breaking stress is not particularly limited, and may be, for example, 500 MPa.

上記被膜の引張破断応力の測定方法の具体例を、図1及び2を参照して以下に説明する。図1は、金属接合用組成物の引張破断応力の測定用試験片の作製方法を説明するフロー図である。図2は、金属接合用組成物の引張破断応力の測定用試験片の形状及び寸法(単位:mm)を示した平面模式図である。 Specific examples of the method for measuring the tensile breaking stress of the coating film will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a flow chart illustrating a method for producing a test piece for measuring tensile stress at break in a composition for metal bonding. FIG. 2 is a schematic plan view showing the shape and dimensions (unit: mm) of the test piece for measuring the tensile stress at break of the metal bonding composition.

(引張破断応力の測定方法)
(1)図1(a)に示すように、JIS K 6251に規定されたダンベル状7号形(図2参照)のメタルマスク(板厚90μm)を用いて、金属接合用組成物52をスライドガラス51上に印刷する。
(2)予備乾燥として、印刷した金属接合用組成物52を70℃に設定したオーブンに入れて30分間乾燥させる。
(3)図1(b)に示すように、乾燥させた金属接合用組成物52の上(図2中の点線に囲まれた部分)にスライドガラス53を載せて、リフロー炉(シンアペックス社製)に入れて焼成処理を行う。リフロー炉中の焼成処理は、大気雰囲気で行われ、室温から昇温速度3.8℃/minで最大温度275℃まで昇温した後、275℃で60分間保持する。焼成処理の際、加圧は行われず無加圧とする。なお、無加圧とは、半導体チップ等の被接合体の自重以外の荷重をかけずに接合することを意味し、本測定方法では、スライドガラス53を載せることにより、実際の接合状態(被接合体を載せた状態)を再現している。
(4)図1(c)に示すように、焼成した金属接合用組成物52をリフロー炉から取り出した後、スライドガラス51及び53から剥がして引張試験の試験片54とする。
(5)引張試験は、インストロン社製の万能引張試験機5969にて測定速度0.72mm/minにて行う。試験片54が破断したときの引張破断応力を測定する。
(Measurement method of tensile breaking stress)
(1) As shown in FIG. 1 (a), the metal bonding composition 52 is slid using a dumbbell-shaped No. 7 type (see FIG. 2) metal mask (plate thickness 90 μm) defined in JIS K 6251. Print on glass 51.
(2) As a preliminary drying, the printed metal bonding composition 52 is placed in an oven set at 70 ° C. and dried for 30 minutes.
(3) As shown in FIG. 1 (b), a slide glass 53 is placed on the dried metal bonding composition 52 (the portion surrounded by the dotted line in FIG. 2), and a reflow furnace (Shin Apex Corporation) is placed. (Manufactured) and fired. The firing treatment in the reflow furnace is performed in an air atmosphere, and the temperature is raised from room temperature to a maximum temperature of 275 ° C. at a heating rate of 3.8 ° C./min and then held at 275 ° C. for 60 minutes. During the firing process, no pressurization is performed and no pressurization is performed. Note that no pressurization means joining without applying a load other than the weight of the object to be bonded such as a semiconductor chip. In this measurement method, the slide glass 53 is placed on the object to be bonded in an actual bonding state (subject). The state where the joint is placed) is reproduced.
(4) As shown in FIG. 1 (c), the fired metal bonding composition 52 is taken out from the reflow furnace and then peeled off from the slide glasses 51 and 53 to obtain a test piece 54 for a tensile test.
(5) The tensile test is performed by a universal tensile tester 5969 manufactured by Instron at a measurement speed of 0.72 mm / min. The tensile breaking stress when the test piece 54 breaks is measured.

上記引張破断応力の測定は、275℃で焼成した被膜について行う。金属接合用組成物の焼成時には、最初に分散媒(溶媒)が揮発又は分解されて揮発し、次に銀粒子の分散に用いられる分散剤等の分散媒以外の有機成分が揮発又は分解されて揮発するが、銀粒子は低温焼結性に優れていることから、275℃まで焼成すれば、金属接合用組成物中の有機成分の除去と、粒子同士のネッキング(部分的融着)による銀粒子の焼結とを速やかに進めることができる。本実施形態の金属接合用組成物は、275℃で焼成して用いられることが好ましい。 The tensile breaking stress is measured on a coating film fired at 275 ° C. When firing a composition for metal bonding, the dispersion medium (solvent) is first volatilized or decomposed and volatilized, and then organic components other than the dispersion medium such as a dispersant used for dispersing silver particles are volatilized or decomposed. Although it volatilizes, silver particles have excellent low-temperature sinterability, so if they are fired to 275 ° C, silver is removed by removing organic components in the composition for metal bonding and by necking (partial fusion) between the particles. Sintering of particles can proceed quickly. The composition for metal bonding of the present embodiment is preferably used by firing at 275 ° C.

本実施形態の金属接合用組成物は、焼成後の質量減少率が6〜20%であることが好ましく、8〜15%であることがより好ましく、11〜12%であることが更に好ましい。質量減少率は、示差熱分析(TG−DTA)の結果から算出できる。TG−DTAによれば、反応(主に燃焼・酸化分解)の有無と反応の終点を確認することができる。 The composition for metal bonding of the present embodiment preferably has a mass reduction rate of 6 to 20%, more preferably 8 to 15%, and even more preferably 11 to 12% after firing. The mass reduction rate can be calculated from the results of differential thermal analysis (TG-DTA). According to TG-DTA, the presence or absence of reaction (mainly combustion / oxidative decomposition) and the end point of the reaction can be confirmed.

下記式(A)のホール・ペッチの式によれば、結晶粒径を小さくするほど、引張破断応力を向上することができると考えられる。
σy=σ+k/√d (A)
σy:降伏応力、σ:摩擦応力、k:結晶粒界のすべりに対する抵抗係数、d:平均結晶粒径
According to the Hall Petch formula of the following formula (A), it is considered that the tensile breaking stress can be improved as the crystal grain size is reduced.
σy = σ 0 + k / √d (A)
σy: yield stress, σ 0 : frictional stress, k: drag coefficient against slip at grain boundaries, d: average grain size

ここで、結晶粒径を小さくする方法としては、金属接合用組成物中に配合する銀粒子にナノ粒子を含めたり、その比率を高める方法や、銀粒子の焼結が起こる時間を短縮する方法が挙げられる。金属接合用組成物に配合する銀粒子中のナノ粒子の比率を高くすると、銀粒子同士のネッキング部を増やすことができる。銀粒子の焼結が起こる時間を短縮すれば、銀粒子同士の融着の進行を抑制できる。銀粒子の焼結が起こる時間の短縮は、金属接合用組成物中に配合する有機成分の除去を遅らせることによっても達成される。 Here, as a method of reducing the crystal grain size, a method of including nanoparticles in the silver particles blended in the composition for metal bonding, a method of increasing the ratio thereof, or a method of shortening the time during which the silver particles are sintered Can be mentioned. By increasing the ratio of nanoparticles in the silver particles to be blended in the metal bonding composition, the number of necking portions between the silver particles can be increased. If the time during which the silver particles are sintered is shortened, the progress of fusion between the silver particles can be suppressed. Shortening the time it takes for the silver particles to sinter is also achieved by delaying the removal of organic components in the metal bonding composition.

以上のように、275℃で焼成したときの被膜の引張破断応力を調整する方法としては、金属接合用組成物に配合する銀粒子中のナノ粒子の比率を高める方法や、分散剤や分散媒の種類を変更する方法が好ましい。分散剤に関しては、275℃未満で揮発する(=粒子が焼結する)ものが好ましい。分散媒に関しては、銀粒子が焼結する前に揮発するものが好ましい。また、焼成工程の前に残存する溶媒量を少なくすることが好ましい。 As described above, as a method of adjusting the tensile breaking stress of the coating film when fired at 275 ° C., a method of increasing the ratio of nanoparticles in silver particles to be blended in the composition for metal bonding, a dispersant or a dispersion medium. The method of changing the type of is preferable. As for the dispersant, those that volatilize at less than 275 ° C. (= particles are sintered) are preferable. As for the dispersion medium, it is preferable that the silver particles volatilize before sintering. Further, it is preferable to reduce the amount of solvent remaining before the firing step.

上記金属接合用組成物は、銀粒子及び分散媒を含有するものであれば特に限定されないが、塗布しやすいようにペースト状であることが好ましい。また、マイグレーションを起こりにくくするために、銀粒子以外に、イオン化列が水素より貴である金属、すなわち金、銅、白金、パラジウム等の粒子が併用されてもよい。 The composition for metal bonding is not particularly limited as long as it contains silver particles and a dispersion medium, but is preferably in the form of a paste so that it can be easily applied. Further, in order to make migration less likely to occur, in addition to silver particles, a metal whose ionization sequence is noble than hydrogen, that is, particles such as gold, copper, platinum, and palladium may be used in combination.

上記銀粒子は、粒径1〜99nmのナノ粒子(ナノ銀粒子ともいう)と、粒径100〜999nmのサブミクロン粒子及び/又は粒径1〜999μmのミクロン粒子(ミクロン銀粒子ともいう)とを含むものである。ナノ粒子は、サブミクロン粒子又はミクロン粒子とは分離して金属接合用組成物中に分散されていてもよいし、サブミクロン粒子又はミクロン粒子の表面の少なくとも一部に付着していてもよい。なお、ナノ粒子、サブミクロン粒子、ミクロン粒子は、それぞれ独立した粒径分布のピークを有することが好ましい。 The silver particles include nanoparticles having a particle size of 1 to 99 nm (also referred to as nano silver particles), submicron particles having a particle size of 100 to 999 nm, and / or micron particles having a particle size of 1 to 999 μm (also referred to as micron silver particles). Is included. The nanoparticles may be separated from the submicron particles or micron particles and dispersed in the metal bonding composition, or may be attached to at least a part of the surface of the submicron particles or micron particles. It is preferable that the nanoparticles, submicron particles, and micron particles each have independent peaks of particle size distribution.

上記銀粒子の平均粒径は、動的光散乱法(Dynamic Light Scattering)、小角X線散乱法、広角X線回折法で測定することができ、ミクロン粒子の粒径を測定するのに好適である。本明細書中、「平均粒径」とは、分散メジアン径をいう。平均粒径を測定するその他の手法としては、走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡を用いて撮影した写真から、50〜100個程度の粒子の粒径の算術平均値を算出する方法が挙げられ、ナノ粒子の粒径を測定するのに好適である。 The average particle size of the silver particles can be measured by a dynamic light scattering method, a small-angle X-ray scattering method, or a wide-angle X-ray diffraction method, and is suitable for measuring the particle size of micron particles. is there. In the present specification, the "average particle size" means the dispersed median diameter. As another method for measuring the average particle size, there is a method of calculating the arithmetic average value of the particle size of about 50 to 100 particles from photographs taken with a scanning electron microscope or a transmission electron microscope. , Suitable for measuring the particle size of nanoparticles.

上記ナノ粒子の平均粒径は、本発明の効果を損なわない範囲であれば特に制限されるものではない。小径の銀粒子として平均粒径が1nm以上のナノ粒子を用いれば、良好な金属接合材を形成可能な金属接合用組成物が得られ、かつ銀粒子の製造がコスト高とならず実用的である。また、99nm以下であれば、ナノ粒子の分散性が経時的に変化しにくく、好ましい。 The average particle size of the nanoparticles is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired. If nanoparticles having an average particle diameter of 1 nm or more are used as the small-diameter silver particles, a composition for metal bonding capable of forming a good metal bonding material can be obtained, and the production of silver particles is not costly and practical. is there. Further, when it is 99 nm or less, the dispersibility of the nanoparticles does not easily change with time, which is preferable.

上記銀粒子は、ナノ粒子及びサブミクロン粒子を含むものであることが好ましく、上記銀粒子に含まれるナノ粒子とサブミクロン粒子の質量比が4:6〜7:3であることがより好ましい。ナノ粒子とサブミクロン粒子の質量比が4:6を下回る(ナノ粒子の質量比が40%未満である)と、粒子同士がつながりにくくなり粒子間の結合強度(引張強度相当)が低下するため、ヒートサイクル試験で早期にクラックが発生するおそれがある。ナノ粒子とサブミクロン粒子の質量比が7:3を超える(ナノ粒子の質量比が70%を超える)と、焼成時の収縮が大きくなることで、金属接合用組成物の焼結体中のボイド(空隙)の割合が高くなり過ぎるおそれがある。 The silver particles preferably contain nanoparticles and submicron particles, and more preferably have a mass ratio of nanoparticles to submicron particles contained in the silver particles of 4: 6 to 7: 3. If the mass ratio of nanoparticles to submicron particles is less than 4: 6 (the mass ratio of nanoparticles is less than 40%), it becomes difficult for the particles to connect to each other and the bond strength between the particles (equivalent to tensile strength) decreases. , Cracks may occur early in the heat cycle test. When the mass ratio of the nanoparticles to the submicron particles exceeds 7: 3 (the mass ratio of the nanoparticles exceeds 70%), the shrinkage during firing becomes large, so that the metal bonding composition in the sintered body The proportion of voids may become too high.

上記銀粒子は、ナノ粒子及びミクロン粒子を含むものであることが好ましく、上記銀粒子に含まれるナノ粒子とミクロン粒子の質量比が7:3〜8:2であることがより好ましい。ナノ粒子とミクロン粒子の質量比が7:3を下回る(ナノ粒子の質量比が70%未満である)と、引張強度が低下するため、ヒートサイクル試験で早期にクラックが発生するおそれがある。ナノ粒子とミクロン粒子の質量比が8:2を超える(ナノ粒子の質量比が80%を超える)と、金属接合用組成物の焼結体中のボイド(空隙)の割合が高くなり過ぎるおそれがある。 The silver particles preferably contain nanoparticles and micron particles, and more preferably have a mass ratio of nanoparticles to micron particles contained in the silver particles of 7: 3 to 8: 2. If the mass ratio of the nanoparticles to the micron particles is less than 7: 3 (the mass ratio of the nanoparticles is less than 70%), the tensile strength decreases, so that cracks may occur early in the heat cycle test. If the mass ratio of nanoparticles to micron particles exceeds 8: 2 (mass ratio of nanoparticles exceeds 80%), the proportion of voids in the sintered body of the metal bonding composition may become too high. There is.

上記ミクロン粒子の平均粒径は、本発明の効果を損なわない範囲であれば特に制限されるものではないが、1〜20μmであることが好ましい。平均粒径が1〜20μmのミクロン粒子を用いることで焼結による体積収縮を低減することができ、均質かつ緻密な接合材を得ることができる。大径の銀粒子として平均粒径が1μm未満のサブミクロン粒子を用いると、低温で焼結が進行するが、粒子同士の焼結が進むと平均粒径の増加に伴い体積収縮が大きくなり、被接合体が当該体積収縮に追従できなくなるおそれがある。そのような場合には、金属接合材にボイド等の欠陥が発生し、金属接合材の接合強度及び信頼性が低下してしまう。一方、平均粒径が20μmより大きな粒子を用いると、低温での焼結は殆ど進行せず、銀粒子間に形成される大きな空隙が焼結後も残存してしまうおそれがある。上記ミクロン粒子の平均粒径は、1〜10μmであることがより好ましい。 The average particle size of the micron particles is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired, but is preferably 1 to 20 μm. By using micron particles having an average particle size of 1 to 20 μm, volume shrinkage due to sintering can be reduced, and a homogeneous and dense bonding material can be obtained. When submicron particles with an average particle size of less than 1 μm are used as large-diameter silver particles, sintering proceeds at a low temperature, but as the sintering of particles progresses, volume shrinkage increases as the average particle size increases. The object to be joined may not be able to follow the volume shrinkage. In such a case, defects such as voids occur in the metal bonding material, and the bonding strength and reliability of the metal bonding material are lowered. On the other hand, when particles having an average particle size of more than 20 μm are used, sintering at a low temperature hardly proceeds, and large voids formed between silver particles may remain even after sintering. The average particle size of the micron particles is more preferably 1 to 10 μm.

上記銀粒子は、例えば、金属イオンソースと分散剤とを混合し、還元法によって得ることができる。 The silver particles can be obtained by a reduction method, for example, by mixing a metal ion source and a dispersant.

上記分散媒としては上記銀粒子を分散できるものであれば特に限定されず、例えば、炭化水素、アルコール、カルビトール類等の有機溶媒が挙げられる。分散媒は、金属接合用組成物を塗布する工程の間に揮発しくいものが好ましく、室温で揮発しにくいものが好ましい。 The dispersion medium is not particularly limited as long as it can disperse the silver particles, and examples thereof include organic solvents such as hydrocarbons, alcohols, and carbitols. The dispersion medium is preferably one that is volatile during the step of applying the composition for metal bonding, and preferably one that is hard to volatilize at room temperature.

上記炭化水素としては、脂肪族炭化水素、環状炭化水素、脂環式炭化水素等が挙げられ、それぞれ単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 Examples of the above-mentioned hydrocarbons include aliphatic hydrocarbons, cyclic hydrocarbons, and alicyclic hydrocarbons, which may be used alone or in combination of two or more.

上記脂肪族炭化水素としては、例えば、テトラデカン、オクタデカン、ヘプタメチルノナン、テトラメチルペンタデカン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、トリデカン、メチルペンタン、ノルマルパラフィン、イソパラフィン等の飽和又は不飽和脂肪族炭化水素が挙げられる。 Examples of the aliphatic hydrocarbons include saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbons such as tetradecane, octadecane, heptamethylnonane, tetramethylpentadecane, hexane, heptane, octane, nonane, decane, tridecane, methylpentane, normal paraffin and isoparaffin. Hydrogen is mentioned.

上記環状炭化水素としては、例えば、トルエン、キシレン等が挙げられる。 Examples of the cyclic hydrocarbon include toluene, xylene and the like.

上記脂環式炭化水素としては、例えば、リモネン、ジペンテン、テルピネン、ターピネン(テルピネンともいう。)、ネソール、シネン、オレンジフレーバー、テルピノレン、ターピノレン(テルピノレンともいう。)、フェランドレン、メンタジエン、テレベン、ジヒドロサイメン、モスレン、イソテルピネン、イソターピネン(イソテルピネンともいう。)、クリトメン、カウツシン、カジェプテン、オイリメン、ピネン、テレビン、メンタン、ピナン、テルペン、シクロヘキサン等が挙げられる。 Examples of the alicyclic hydrocarbons include limonene, dipentene, terpinene, tarpinene (also referred to as terpinene), nesole, sinen, orange flavor, terpinene, tarpinolene (also referred to as terpinene), phellandrene, mentadiene, teleben, and dihydro. Examples thereof include cymen, moslen, isotelpinene, isotapinene (also referred to as isotelpinene), critomen, kautsin, kajeptene, oilimene, pinene, televisionn, menthane, pinane, terpene, cyclohexane and the like.

上記アルコールは、OH基を分子構造中に1つ以上含む化合物であり、脂肪族アルコール、環状アルコール、脂環式アルコールが挙げられ、それぞれ単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、OH基の一部は、本発明の効果を損なわない範囲でアセトキシ基等に誘導されていてもよい。 The alcohol is a compound containing one or more OH groups in its molecular structure, and examples thereof include fatty alcohols, cyclic alcohols, and alicyclic alcohols, which may be used alone or in combination of two or more. Good. Further, a part of the OH group may be derived to an acetoxy group or the like as long as the effect of the present invention is not impaired.

上記脂肪族アルコールとしては、例えば、ヘプタノール、オクタノール(1−オクタノール、2−オクタノール、3−オクタノール等)、デカノール(1−デカノール等)、ラウリルアルコール、テトラデシルアルコール、セチルアルコール、2−エチル−1−ヘキサノール、オクタデシルアルコール、ヘキサデセノール、オレイルアルコール等の飽和又は不飽和C6−30脂肪族アルコール等が挙げられる。 Examples of the above-mentioned fatty alcohol include heptanol, octanol (1-octanol, 2-octanol, 3-octanol, etc.), decanol (1-decanol, etc.), lauryl alcohol, tetradecyl alcohol, cetyl alcohol, 2-ethyl-1. -Saturated or unsaturated C6-30 aliphatic alcohols such as hexanol, octadecyl alcohol, hexadecenol and oleyl alcohol can be mentioned.

上記環状アルコールとしては、例えば、クレゾール、オイゲノール等が挙げられる。 Examples of the cyclic alcohol include cresol, eugenol and the like.

上記脂環式アルコールとしては、例えば、シクロヘキサノール等のシクロアルカノール、テルピネオール(α、β、γ異性体、又はこれらの任意の混合物を含む。)、ジヒドロテルピネオール等のテルペンアルコール(モノテルペンアルコール等)、ジヒドロターピネオール、ミルテノール、ソブレロール、メントール、カルベオール、ペリリルアルコール、ピノカルベオール、ソブレロール、ベルベノール等が挙げられる。 Examples of the alicyclic alcohol include cycloalkanols such as cyclohexanol, terpineols (including α, β, γ isomers, or any mixture thereof), and terpene alcohols such as dihydroterpineols (monoterpene alcohols, etc.). , Dihydroterpineol, myltenol, sobrerol, menthol, carbeol, perylyl alcohol, pinocarbeol, sobrelol, berbenol and the like.

上記カルビトール類としては、例えば、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、ヘキシルカルビトール等が挙げられる。 Examples of the carbitols include butyl carbitol, butyl carbitol acetate, hexyl carbitol and the like.

上記金属接合用組成物中に分散媒を含有させる場合の初期含有量は、粘度等の所望の特性によって調整すればよく、金属接合用組成物中の分散媒の初期含有量は、1〜30質量%であることが好ましい。分散媒の初期含有量が1〜30質量%であれば、金属接合用組成物として使いやすい範囲で粘度を調整する効果を得ることができる。分散媒のより好ましい初期含有量は1〜20質量%であり、更に好ましい初期含有量は1〜15質量%である。 When the dispersion medium is contained in the metal bonding composition, the initial content may be adjusted according to desired properties such as viscosity, and the initial content of the dispersion medium in the metal bonding composition is 1 to 30. It is preferably by mass%. When the initial content of the dispersion medium is 1 to 30% by mass, the effect of adjusting the viscosity can be obtained within a range that is easy to use as a composition for metal bonding. The more preferable initial content of the dispersion medium is 1 to 20% by mass, and the more preferable initial content is 1 to 15% by mass.

上記金属接合用組成物に配合される分散媒としては、ヘキシルカルビトールやブチルカルビトールアセテートが好適である。ヘキシルカルビトールが分散媒中に50質量%以上含まれることが好ましい。また、上記金属接合用組成物の好ましい固形分濃度は、88〜93質量%である。これらの条件を満たせば、接合強度及びボイド率を低下させずに、粘度を適切な範囲に調整することができるので、メタルマスクでの印刷性に優れた金属接合用組成物が得られる。また、粘度の経時的な安定性を確保することができるので、金属接合用組成物のポットライフを長くすることができる。 Hexylcarbitol and butylcarbitol acetate are suitable as the dispersion medium to be blended in the metal bonding composition. It is preferable that hexylcarbitol is contained in the dispersion medium in an amount of 50% by mass or more. The preferable solid content concentration of the metal bonding composition is 88 to 93% by mass. If these conditions are satisfied, the viscosity can be adjusted within an appropriate range without lowering the bonding strength and the void ratio, so that a composition for metal bonding having excellent printability with a metal mask can be obtained. Further, since the stability of the viscosity with time can be ensured, the pot life of the metal bonding composition can be extended.

上記金属接合用組成物は、分散媒以外の有機成分を含んでもよい。上記有機成分としては特に限定されず、銀粒子の分散性や、金属接合用組成物の粘性、密着性、乾燥性、表面張力、塗布性(印刷性)を調整する目的で用いられる添加物等が用いられる。 The composition for metal bonding may contain an organic component other than the dispersion medium. The organic component is not particularly limited, and is an additive used for the purpose of adjusting the dispersibility of silver particles, the viscosity, adhesion, drying property, surface tension, and coatability (printability) of a composition for metal bonding. Is used.

上記銀粒子の分散性を向上させる添加物としては、例えば、アミン、カルボン酸、高分子分散剤、不飽和炭化水素等が挙げられる。アミンやカルボン酸は官能基が銀粒子の表面に適度の強さで吸着し、銀粒子の相互の接触を妨げるため、保管状態での銀粒子の安定性に寄与する。銀粒子の表面に吸着した添加物は加熱時に銀粒子の表面から移動及び/又は揮発することにより、銀粒子同士の融着及び基材との接合を促進すると考えられる。上記高分子分散剤は、銀粒子の少なくとも一部に適量付着させることで銀粒子の低温焼結性を失うことなく、分散安定性を保持することができる。 Examples of the additive for improving the dispersibility of the silver particles include amines, carboxylic acids, polymer dispersants, unsaturated hydrocarbons and the like. Amines and carboxylic acids contribute to the stability of silver particles in a stored state because functional groups are adsorbed on the surface of silver particles with appropriate strength and hinder mutual contact of silver particles. It is considered that the additive adsorbed on the surface of the silver particles moves and / or volatilizes from the surface of the silver particles during heating, thereby promoting the fusion of the silver particles and the bonding with the base material. By adhering an appropriate amount of the polymer dispersant to at least a part of the silver particles, the dispersion stability can be maintained without losing the low temperature sinterability of the silver particles.

上記銀粒子の表面の少なくとも一部に有機成分が付着しており(すなわち、銀粒子の表面の少なくとも一部が有機成分で構成される有機保護層で被覆されており)、有機成分(有機保護層)はアミンを含むことが好ましい。融点降下能を示すナノメートルサイズの粒子を安定的に保管するためには、金属粒子の表面の少なくとも一部に有機保護層が設けられることが望ましい。ここで、アミンは官能基が銀粒子の表面に適度の強さで吸着することから、有機保護層として好適に用いることができる。 An organic component is attached to at least a part of the surface of the silver particles (that is, at least a part of the surface of the silver particles is covered with an organic protective layer composed of the organic component), and the organic component (organic protection). The layer) preferably contains an amine. In order to stably store nanometer-sized particles exhibiting melting point lowering ability, it is desirable to provide an organic protective layer on at least a part of the surface of the metal particles. Here, since the functional group adsorbs the functional group on the surface of the silver particles with an appropriate strength, the amine can be suitably used as an organic protective layer.

上記アミンは特に限定されず、例えば、オレイルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン等のアルキルアミン(直鎖状アルキルアミン、側鎖を有していてもよい。);N−(3−メトキシプロピル)プロパン−1,3−ジアミン、2−メトキシエチルアミン、3−メトキシプロピルアミン、3−エトキシプロピルアミン等のアルコキシアミン;シクロペンチルアミン、シクロヘキシルアミン等のシクロアルキルアミン;アニリン等のアリルアミン等の第1級アミンや、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ピペリジン、ヘキサメチレンイミン等の第2級アミンや、トリプロピルアミン、ジメチルプロパンジアミン、シクロヘキシルジメチルアミン、ピリジン、キノリン等の第3級アミンを用いることができる。 The amine is not particularly limited, and for example, an alkylamine such as oleylamine, butylamine, pentylamine, hexylamine, hexylamine, and octylamine (a linear alkylamine may have a side chain); N- (3-methoxypropyl) alkoxyamines such as propane-1,3-diamine, 2-methoxyethylamine, 3-methoxypropylamine, 3-ethoxypropylamine; cycloalkylamines such as cyclopentylamine and cyclohexylamine; allylamines such as aniline Primary amines such as dipropylamine, dibutylamine, piperidine, hexamethyleneimine, etc., and tertiary amines such as tripropylamine, dimethylpropanediamine, cyclohexyldimethylamine, pyridine, quinoline, etc. Can be used.

上記アミンとしては、炭素数が2〜20程度のアミンが好ましく、炭素数が4〜12のアミンがより好ましく、炭素数が4〜7のアミンを用いることが更に好ましい。炭素数が4〜7のアミンの具体例としては、ヘプチルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、及びヘキシルアミンを例示することができる。炭素数が4〜7のアミンは比較的低温で移動及び/又は揮発するため、銀粒子の低温焼結性を充分に活用することができる。また、上記アミンは直鎖状であってもよいし、分岐鎖状であってもよいし、側鎖を有していてもよい。 As the amine, an amine having about 2 to 20 carbon atoms is preferable, an amine having 4 to 12 carbon atoms is more preferable, and an amine having 4 to 7 carbon atoms is further preferable. Specific examples of amines having 4 to 7 carbon atoms include heptylamine, butylamine, pentylamine, and hexylamine. Since amines having 4 to 7 carbon atoms move and / or volatilize at a relatively low temperature, the low temperature sinterability of silver particles can be fully utilized. Further, the amine may be linear, may be branched, or may have a side chain.

なお、これらの有機成分は、銀粒子と化学的又は物理的に結合している場合、アニオンやカチオンに変化していることも考えられ、本実施形態においては、これらの有機成分に由来するイオンや錯体等も上記有機成分に含まれる。 When these organic components are chemically or physically bonded to silver particles, it is possible that they are changed to anions or cations. In this embodiment, ions derived from these organic components are considered. And complexes are also included in the above organic components.

上記アミンは、例えば、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アルコキシ基、カルボニル基、エステル基、メルカプト基等の、アミン以外の官能基を含む化合物であってもよい。また、上記アミンは、それぞれ単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。加えて、常温での沸点が300℃以下であることが好ましく、250℃以下であることがより好ましい。 The amine may be, for example, a compound containing a functional group other than the amine, such as a hydroxyl group, a carboxyl group, an alkoxy group, a carbonyl group, an ester group, and a mercapto group. In addition, the above amines may be used alone or in combination of two or more. In addition, the boiling point at room temperature is preferably 300 ° C. or lower, more preferably 250 ° C. or lower.

上記カルボン酸としては、少なくとも1つのカルボキシル基を有する化合物を広く用いることができ、例えば、ギ酸、シュウ酸、酢酸、ヘキサン酸、アクリル酸、オクチル酸、レブリン酸、オレイン酸等が挙げられる。カルボン酸の一部のカルボキシル基が金属イオンと塩を形成していてもよい。なお、当該金属イオンについては、2種以上の金属イオンが含まれていてもよい。 As the carboxylic acid, a compound having at least one carboxyl group can be widely used, and examples thereof include formic acid, oxalic acid, acetic acid, hexanic acid, acrylic acid, octyl acid, levulinic acid, and oleic acid. Some carboxyl groups of the carboxylic acid may form a salt with a metal ion. In addition, about the said metal ion, two or more kinds of metal ions may be contained.

上記カルボン酸は、例えば、アミノ基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、カルボニル基、エステル基、メルカプト基等の、カルボキシル基以外の官能基を含む化合物であってもよい。この場合、カルボキシル基の数が、カルボキシル基以外の官能基の数以上であることが好ましい。また、上記カルボン酸は、それぞれ単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。加えて、常温での沸点が300℃以下であることが好ましく、250℃以下であることがより好ましい。 The carboxylic acid may be a compound containing a functional group other than the carboxyl group, such as an amino group, a hydroxyl group, an alkoxy group, a carbonyl group, an ester group and a mercapto group. In this case, the number of carboxyl groups is preferably equal to or greater than the number of functional groups other than the carboxyl groups. In addition, the above carboxylic acids may be used alone or in combination of two or more. In addition, the boiling point at room temperature is preferably 300 ° C. or lower, more preferably 250 ° C. or lower.

また、アミンとカルボン酸はアミド基を形成する。当該アミド基も銀粒子表面に適度に吸着するため、有機成分にはアミド基が含まれていてもよい。 In addition, amines and carboxylic acids form amide groups. Since the amide group is also appropriately adsorbed on the surface of the silver particles, the organic component may contain an amide group.

アミンとカルボン酸とを併用する場合の組成比(質量)としては、1/99〜99/1の範囲で任意に選択することができるが、好ましくは20/80〜98/2であり、より好ましくは30/70〜97/3である。 The composition ratio (mass) when the amine and the carboxylic acid are used in combination can be arbitrarily selected in the range of 1/99 to 99/1, but is preferably 20/80 to 98/2. It is preferably 30/70 to 97/3.

上記高分子分散剤としては、市販されている高分子分散剤を使用することができる。市販の高分子分散剤としては、例えば、ソルスパース(SOLSPERSE)11200、ソルスパース13940、ソルスパース16000、ソルスパース17000、ソルスパース18000、ソルスパース20000、ソルスパース24000、ソルスパース26000、ソルスパース27000、ソルスパース28000、ソルスパース54000(以上、日本ルーブリゾール社製);ディスパービック(DISPERBYK)142;ディスパービック160、ディスパービック161、ディスパービック162、ディスパービック163、ディスパービック166、ディスパービック170、ディスパービック180、ディスパービック182、ディスパービック184、ディスパービック190、ディスパービック2155(以上、ビックケミー・ジャパン社製);EFKA−46、EFKA−47、EFKA−48、EFKA−49(以上、EFKAケミカル社製);ポリマー100、ポリマー120、ポリマー150、ポリマー400、ポリマー401、ポリマー402、ポリマー403、ポリマー450、ポリマー451、ポリマー452、ポリマー453(以上、EFKAケミカル社製);アジスパーPB711、アジスパーPA111、アジスパーPB811、アジスパーPW911(以上、味の素社製);フローレンDOPA−15B、フローレンDOPA−22、フローレンDOPA−17、フローレンTG−730W、フローレンG−700、フローレンTG−720W(以上、共栄社化学工業社製)等を挙げることができる。低温焼結性及び分散安定性の観点からは、ソルスパース11200、ソルスパース13940、ソルスパース16000、ソルスパース17000、ソルスパース18000、ソルスパース28000、ソルスパース54000、ディスパービック142又はディスパービック2155を用いることが好ましい。 As the polymer dispersant, a commercially available polymer dispersant can be used. Examples of commercially available polymer dispersants include SOLSPERSE 11200, SOLSPERSE 13940, SOLSPARS 16000, SOLSPASE 17000, SOLSPARSE 18000, SOLSPARSE 20000, SOLSPARSE 24000, SOLSPARES 26000, SOLSPARES 27000, SOLSPARES 28000, and SOLSPARES 54000 (all in Japan). Lubrizol); Disperbic 142; Disparbic 160, Disparbic 161, Disparbic 162, Disparbic 163, Disparbic 166, Disparbic 170, Disparbic 180, Disparbic 182, Disparbic 184, Disper. BIC 190, DISPERBICK 2155 (above, manufactured by BIC Chemie Japan); EFKA-46, EFKA-47, EFKA-48, EFKA-49 (above, manufactured by EFKA Chemical); Polymer 100, Polymer 120, Polymer 150, Polymer 400, Polymer 401, Polymer 402, Polymer 403, Polymer 450, Polymer 451, Polymer 452, Polymer 453 (above, manufactured by EFKA Chemical); Ajispar PB711, Ajispar PA111, Ajispar PB811, Ajispar PW911 (above, manufactured by Ajinomoto); Examples thereof include polymer DOPA-15B, polymer DOPA-22, polymer DOPA-17, polymer TG-730W, polymer G-700, and polymer TG-720W (all manufactured by Kyoeisha Chemical Industry Co., Ltd.). From the viewpoint of low-temperature sinterability and dispersion stability, it is preferable to use Solsparce 11200, Solsperse 13940, Solsperse 16000, Solsperse 17000, Solsperse 18000, Solsperse 28000, Solsperse 54000, Disperbic 142 or Disparbic 2155.

上記高分子分散剤の含有量は0.03〜15質量%であることが好ましい。高分子分散剤の含有量が0.1質量%以上であれば得られる金属接合用組成物の分散安定性が良くなるが、含有量が多過ぎる場合は接合性が低下することとなる。このような観点から、高分子分散剤のより好ましい含有量は0.05〜3質量%であり、更に好ましい含有量は0.1〜2質量%である。 The content of the polymer dispersant is preferably 0.03 to 15% by mass. If the content of the polymer dispersant is 0.1% by mass or more, the dispersion stability of the obtained metal bonding composition is improved, but if the content is too large, the bonding property is lowered. From this point of view, the more preferable content of the polymer dispersant is 0.05 to 3% by mass, and the more preferable content is 0.1 to 2% by mass.

上記不飽和炭化水素としては、例えば、エチレン、アセチレン、ベンゼン、アセトン、1−ヘキセン、1−オクテン、4−ビニルシクロヘキセン、シクロヘキサノン、テルペン系アルコール、アリルアルコール、オレイルアルコール、2−パルミトレイン酸、ペトロセリン酸、オレイン酸、エライジン酸、チアンシ酸、リシノール酸、リノール酸、リノエライジン酸、リノレン酸、アラキドン酸、アクリル酸、メタクリル酸、没食子酸、サリチル酸等が挙げられる。 Examples of the unsaturated hydrocarbon include ethylene, acetylene, benzene, acetone, 1-hexene, 1-octene, 4-vinylcyclohexene, cyclohexanone, terpene alcohol, allyl alcohol, oleic alcohol, 2-palmitoleic acid, and petroselinic acid. , Oleic acid, elaidic acid, thiancic acid, ricinoleic acid, linoleic acid, linoleic acid, linolenic acid, arachidonic acid, acrylic acid, methacrylic acid, petroselinic acid, salicylic acid and the like.

上記不飽和炭化水素のなかでも、水酸基を有する不飽和炭化水素が好適に用いられる。水酸基は銀粒子の表面に配位しやすく、当該銀粒子の凝集を抑制することができる。水酸基を有する不飽和炭化水素としては、例えば、テルペン系アルコール、アリルアルコール、オレイルアルコール、チアンシ酸、リシノール酸、没食子酸、サリチル酸等が挙げられる。好ましくは、水酸基を有する不飽和脂肪酸であり、例えば、チアンシ酸、リシノール酸、没食子酸、サリチル酸等が挙げられる。 Among the above unsaturated hydrocarbons, unsaturated hydrocarbons having a hydroxyl group are preferably used. The hydroxyl group is easily coordinated to the surface of the silver particles, and the aggregation of the silver particles can be suppressed. Examples of unsaturated hydrocarbons having a hydroxyl group include terpene alcohols, allyl alcohols, oleyl alcohols, thiancic acid, ricinolic acid, gallic acid, salicylic acid and the like. It is preferably an unsaturated fatty acid having a hydroxyl group, and examples thereof include thiancic acid, ricinoleic acid, gallic acid, and salicylic acid.

上記金属接合用組成物に配合される分散剤としては、沸点が150〜300℃であるアミン又はカルボン酸が好ましく、なかでも、レブリン酸が特に好適に用いられる。 As the dispersant to be blended in the metal bonding composition, amines or carboxylic acids having a boiling point of 150 to 300 ° C. are preferable, and levulinic acid is particularly preferably used.

また、上記有機成分には、本発明の効果を損なわない範囲で、バインダーとしての役割を果たすオリゴマー成分、樹脂成分、有機溶剤(固形分の一部を溶解又は分散していてよい。)、界面活性剤、増粘剤、表面張力調整剤等が含まれてもよい。 In addition, the organic component includes an oligomer component that serves as a binder, a resin component, an organic solvent (a part of the solid content may be dissolved or dispersed), and an interface as long as the effects of the present invention are not impaired. Activators, thickeners, surface tension modifiers and the like may be included.

上記樹脂成分としては、例えば、ポリエステル系樹脂、ブロックドイソシアネート等のポリウレタン系樹脂、ポリアクリレート系樹脂、ポリアクリルアミド系樹脂、ポリエーテル系樹脂、メラミン系樹脂、テルペン系樹脂等を挙げることができ、これらはそれぞれ単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 Examples of the resin component include polyester-based resins, polyurethane-based resins such as blocked isocyanate, polyacrylate-based resins, polyacrylamide-based resins, polyether-based resins, melamine-based resins, and terpene-based resins. These may be used alone or in combination of two or more.

上記有機溶剤としては、上記の分散媒として挙げられたものを除き、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、2−プロピルアルコール、1,3−プロパンジオール、1,2−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,2,6−ヘキサントリオール、1−エトキシ−2−プロパノール、2−ブトキシエタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、重量平均分子量が200以上1,000以下の範囲内であるポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、重量平均分子量が300以上1,000以下の範囲内であるポリプロピレングリコール、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、グリセリン、アセトン等が挙げられ、これらはそれぞれ単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 Examples of the organic solvent include those listed as the above-mentioned dispersion mediums, such as methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, 2-propyl alcohol, 1,3-propanediol, 1,2-propanediol, and the like. 1,4-Butandiol, 1,2,6-hexanetriol, 1-ethoxy-2-propanol, 2-butoxyethanol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, weight average molecular weight in the range of 200 or more and 1,000 or less Polyethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, polypropylene glycol having a weight average molecular weight in the range of 300 or more and 1,000 or less, N, N-dimethylformamide, dimethylsulfoxide, N-methyl-2. -Pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, glycerin, acetone and the like can be mentioned, and these may be used alone or in combination of two or more.

上記増粘剤としては、例えば、クレイ、ベントナイト、ヘクトライト等の粘土鉱物、ポリエステル系エマルジョン樹脂、アクリル系エマルジョン樹脂、ポリウレタン系エマルジョン樹脂、ブロックドイソシアネート等のエマルジョン、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等のセルロース誘導体、キサンタンガム、グアーガム等の多糖類等が挙げられ、これらはそれぞれ単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 Examples of the thickener include clay minerals such as clay, bentonite, and hectrite, polyester emulsion resins, acrylic emulsion resins, polyurethane emulsion resins, emulsions such as blocked isocyanate, methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, and hydroxyethyl cellulose. Cellulose derivatives such as hydroxypropyl cellulose and hydroxypropyl methyl cellulose, polysaccharides such as xanthan gum and guar gum can be mentioned, and these may be used alone or in combination of two or more.

上記界面活性剤としては特に限定されず、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤のいずれも用いることができ、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、4級アンモニウム塩等が挙げられる。少量の添加量で効果が得られるので、フッ素系界面活性剤が好ましい。 The above-mentioned surfactant is not particularly limited, and any of anionic surfactant, cationic surfactant, and nonionic surfactant can be used, and examples thereof include alkylbenzene sulfonates and quaternary ammonium salts. Be done. Fluorine-based surfactants are preferable because the effect can be obtained with a small amount of addition.

本実施形態の金属接合用組成物中の有機成分の含有量は、5〜50質量%であることが好ましい。含有量が5質量%以上であれば、金属接合用組成物の貯蔵安定性が良くなる傾向があり、50質量%以下であれば、金属接合用組成物の導電性が良い傾向がある。有機成分のより好ましい含有量は5〜30質量%であり、更に好ましい含有量は5〜15質量%である。 The content of the organic component in the composition for metal bonding of the present embodiment is preferably 5 to 50% by mass. When the content is 5% by mass or more, the storage stability of the metal bonding composition tends to be good, and when the content is 50% by mass or less, the conductivity of the metal bonding composition tends to be good. A more preferable content of the organic component is 5 to 30% by mass, and a more preferable content is 5 to 15% by mass.

本実施形態の金属接合用組成物は、焼成して金属面を接合するために用いられる。第一の金属面と第二の金属面とを接合する金属接合材を含む金属接合積層体であって、上記金属接合材は、本発明の金属接合用組成物の焼結体である金属接合積層体もまた、本発明の一態様である。すなわち、本実施形態の金属接合積層体は、第一の金属面を有する第一の被接合体と第二の金属面を有する第二の被接合体とが、上記金属接合用組成物を焼結させて得られる銀粒子焼結層からなる金属接合材によって接合されたものである。 The metal bonding composition of the present embodiment is used for bonding metal surfaces by firing. A metal bonding laminate containing a metal bonding material that joins a first metal surface and a second metal surface, and the metal bonding material is a metal bonding body that is a sintered body of the metal bonding composition of the present invention. Laminates are also an aspect of the invention. That is, in the metal bonding laminate of the present embodiment, the first metal bonding body having the first metal surface and the second metal bonding body having the second metal surface burn the metal bonding composition. It is bonded by a metal bonding material composed of a silver particle sintered layer obtained by bonding.

第一の被接合体及び第二の被接合体の種類は特に限定されないが、金属接合用組成物の加熱焼結時の温度により損傷しない程度の耐熱性を具備した部材であることが好ましく、リジッドであってもフレキシブルでもよい。また、第一の被接合体及び第二の被接合体の形状及び厚さは特に限定されず、適宜選択することができる。 The types of the first object to be bonded and the second object to be bonded are not particularly limited, but it is preferable that the member has heat resistance to the extent that the composition for metal bonding is not damaged by the temperature at the time of heat sintering. It may be rigid or flexible. Further, the shape and thickness of the first object to be joined and the second object to be joined are not particularly limited and can be appropriately selected.

金属接合積層体の種類は特に限定されないが、例えば、電力用半導体素子(パワーデバイス)が好適である。第一の金属面は、半導体チップの一部であり、第二の金属面は、基板の一部であることが好ましい。また、高い接合強度を得る観点から、第一の金属面及び第二の金属面の少なくとも一方は、Cu、Ag又はAuで構成される基材又はメッキ層の表面であることが好ましい。 The type of the metal-bonded laminate is not particularly limited, but for example, a power semiconductor element (power device) is suitable. It is preferable that the first metal surface is a part of the semiconductor chip and the second metal surface is a part of the substrate. Further, from the viewpoint of obtaining high bonding strength, it is preferable that at least one of the first metal surface and the second metal surface is the surface of a base material or a plating layer composed of Cu, Ag or Au.

また、第一の被接合体及び/又は第二の被接合体は、銀粒子焼結層との密着性を高めるために、表面処理が行われていてもよい。上記表面処理としては、例えば、コロナ処理、プラズマ処理、UV処理、電子線処理等のドライ処理や、被接合体上にプライマー層や導電性ペースト受容層を設ける方法等が挙げられる。 Further, the first bonded body and / or the second bonded body may be surface-treated in order to enhance the adhesion to the silver particle sintered layer. Examples of the surface treatment include a dry treatment such as corona treatment, plasma treatment, UV treatment, and electron beam treatment, and a method of providing a primer layer and a conductive paste receiving layer on the object to be bonded.

図3は、金属接合積層体の一例であるパワーデバイスの構成を示した断面模式図である。図3に示したパワーデバイスは、パワー半導体チップ(第二の被接合体)11の下面と銅張絶縁基板(第一の被接合体)13の上面とが金属接合材12によって接合されている。パワー半導体チップ11は、Si、SiC、GaN等で本体が構成され、下面にはAuメッキが施されている。金属接合材12は、銀粒子及び有機成分を含有する金属接合用組成物を焼成することで得られる銀粒子焼結層である。銅張絶縁基板13は、窒化ケイ素等で構成された基材13aの両面に、Agメッキが施されたCu層13bを有するものである。Cu層13bにAgメッキが施されないこともある。 FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a power device which is an example of a metal-bonded laminate. In the power device shown in FIG. 3, the lower surface of the power semiconductor chip (second object to be bonded) 11 and the upper surface of the copper-clad insulating substrate (first object to be bonded) 13 are bonded by a metal bonding material 12. .. The main body of the power semiconductor chip 11 is made of Si, SiC, GaN, or the like, and the lower surface is Au-plated. The metal bonding material 12 is a silver particle sintered layer obtained by firing a composition for metal bonding containing silver particles and an organic component. The copper-clad insulating substrate 13 has a Cu layer 13b with Ag plating on both sides of a base material 13a made of silicon nitride or the like. Ag plating may not be applied to the Cu layer 13b.

銅張絶縁基板13の下には、パワー半導体チップ11で発生した熱を放出させるために、放熱材14及びヒートシンク15が取り付けられる。図3中の矢印は、熱の放出経路を示している。また、パワー半導体チップ11の上部には、パワー半導体チップ11への電力供給のために、ワイヤーボンド16が取り付けられる。 A heat radiating material 14 and a heat sink 15 are attached under the copper-clad insulating substrate 13 in order to release the heat generated by the power semiconductor chip 11. The arrows in FIG. 3 indicate the heat release path. Further, a wire bond 16 is attached to the upper portion of the power semiconductor chip 11 to supply electric power to the power semiconductor chip 11.

上記銀粒子焼結層で構成される金属接合材12は、パワー半導体チップ11を銅張絶縁基板13に対し、機械的、電気的及び熱的に強固に接合することができる。銀粒子がナノメートルサイズの粒子である場合には、ナノ粒子特有の融点降下によって低温で焼結させることができ、かつ金属箔に近い高い導電性や熱伝導性を実現できる。一方、従来のように、金属接合材12として半田を用いる場合には、半田を融解した後、凝固させることによって接合が行われる。この場合、金属接合材12の接合温度は、半田の融点であり、金属接合材12の耐熱温度(使用可能温度)は、半田の融点(接合温度)よりも低くなる。このため、金属接合材12の耐熱温度を上げようとすると、接合温度も上がってしまう。パワーデバイスの開発においては、耐熱性や長期信頼性の向上が求められており、半田よりも高温での信頼性に優れた銀粒子焼結層が好適に用いられる。ここで、長期信頼性とは、金属接合体の機械的特性等が長期間維持されることを意味し、例えば、多数のヒートサイクルの印加によっても金属接合体の機械的特性等が低下し難いことを意味する。 The metal bonding material 12 composed of the silver particle sintered layer can mechanically, electrically, and thermally firmly bond the power semiconductor chip 11 to the copper-clad insulating substrate 13. When the silver particles are nanometer-sized particles, they can be sintered at a low temperature due to the melting point drop peculiar to the nanoparticles, and high conductivity and thermal conductivity close to those of metal foil can be realized. On the other hand, when solder is used as the metal bonding material 12 as in the conventional case, bonding is performed by melting the solder and then solidifying it. In this case, the bonding temperature of the metal bonding material 12 is the melting point of the solder, and the heat resistant temperature (usable temperature) of the metal bonding material 12 is lower than the melting point (bonding temperature) of the solder. Therefore, if an attempt is made to raise the heat resistant temperature of the metal bonding material 12, the bonding temperature will also increase. In the development of power devices, improvement in heat resistance and long-term reliability is required, and a silver particle sintered layer having higher reliability at a higher temperature than solder is preferably used. Here, the long-term reliability means that the mechanical properties of the metal joint are maintained for a long period of time. For example, the mechanical properties of the metal joint are unlikely to deteriorate even when a large number of heat cycles are applied. Means that.

上記銀粒子焼結層は、金属接合用組成物を原料とし、例えば、以下の工程(1)〜(4)を経て形成される。 The silver particle sintered layer is formed by, for example, the following steps (1) to (4) using the composition for metal bonding as a raw material.

<工程(1)>
上記工程(1)では、第一の被接合体に金属接合用組成物を塗布する。ここで、「塗布」とは、金属接合用組成物を面状に塗布する場合も線状に塗布(描画)する場合も含む概念である。塗布されて、加熱により焼成される前の状態の金属接合用組成物からなる塗膜の形状は、所望する形状にすることが可能である。したがって、加熱による焼結後の金属接合材(銀粒子焼結層)12は、面状及び線状のいずれであってもよく、第一の被接合体上において連続していても不連続であってもよい。
<Process (1)>
In the above step (1), the metal bonding composition is applied to the first object to be bonded. Here, "coating" is a concept including both a case where the composition for metal bonding is applied in a planar shape and a case where the composition is applied in a linear shape (drawing). The shape of the coating film composed of the composition for metal bonding in a state before being applied and fired by heating can be a desired shape. Therefore, the metal bonding material (silver particle sintered layer) 12 after sintering by heating may be either planar or linear, and may be continuous or discontinuous on the first object to be bonded. There may be.

上記金属接合用組成物を塗布する方法としては、例えば、スクリーン印刷(メタルマスク印刷)、ディスペンサー法、ピントランスファー法、ディッピング、スプレー方式、バーコート法、スピンコート法、インクジェット法、刷毛による塗布方式、流延法、フレキソ法、グラビア法、オフセット法、転写法、親疎水パターン法、シリンジ法等から適宜選択してよい。 Examples of the method for applying the metal bonding composition include screen printing (metal mask printing), dispenser method, pin transfer method, dipping, spray method, bar coating method, spin coating method, inkjet method, and brush coating method. , The casting method, the flexographic method, the gravure method, the offset method, the transfer method, the hydrophobic pattern method, the syringe method and the like may be appropriately selected.

上記金属接合用組成物の粘度は、例えば、0.01〜5000Pa・Sの範囲が好ましく、0.1〜1000Pa・Sの範囲がより好ましく、1〜100Pa・Sの範囲であることが更に好ましい。当該粘度範囲とすることにより、金属接合用組成物を塗布する方法として幅広い方法を適用することができる。粘度の調整は、銀粒子の粒径の調整、有機成分の含有量の調整、各成分の配合比の調整、増粘剤の添加等によって行うことができる。金属接合用組成物の粘度は、例えば、コーンプレート型粘度計(例えばアントンパール社製のレオメーターMCR301)により測定することができる。 The viscosity of the metal bonding composition is, for example, preferably in the range of 0.01 to 5000 Pa · S, more preferably in the range of 0.1 to 1000 Pa · S, and further preferably in the range of 1 to 100 Pa · S. .. Within the viscosity range, a wide range of methods can be applied as a method for applying the metal bonding composition. The viscosity can be adjusted by adjusting the particle size of the silver particles, adjusting the content of the organic component, adjusting the blending ratio of each component, adding a thickener, and the like. The viscosity of the metal bonding composition can be measured, for example, with a cone plate type viscometer (for example, a rheometer MCR301 manufactured by Anton Pearl Co., Ltd.).

<工程(2)>
上記工程(2)では、塗布した金属接合用組成物(塗膜)を加熱乾燥する。第一の被接合体に塗布された金属接合用組成物は、通常、塗布性(印刷性)及びポットライフ(可使時間)を確保するために有機成分の量が多くされており、そのまま第二の被接合体を押し付け加熱焼結させると、生成する銀粒子焼結層中に空隙(ボイド)が多く発生してしまう。そこで、金属接合用組成物に第二の被接合体を押し付ける前に、工程(2)において金属接合用組成物を加熱乾燥し、金属接合用組成物中の有機成分の含有量を予め低減する。
<Process (2)>
In the above step (2), the applied metal bonding composition (coating film) is heated and dried. The composition for metal bonding applied to the first object to be bonded usually has a large amount of organic components in order to secure coatability (printability) and pot life (pot life), and is used as it is. When the second object to be bonded is pressed and heat-sintered, many voids are generated in the generated silver particle sintered layer. Therefore, before pressing the second object to be bonded against the metal bonding composition, the metal bonding composition is heat-dried in the step (2) to reduce the content of the organic component in the metal bonding composition in advance. ..

上記工程(2)における加熱温度(予備乾燥温度)は、25℃以上、100℃以下であることが好ましい。25℃未満では、金属接合用組成物中の分散媒を効率よく揮発させることができない。100℃を超えると、分散媒を充分に揮発させることができるが、銀粒子に付着させた分散剤の一部も揮発し、焼結が始まってしまうおそれがあり、その場合、第二の被接合体を押し付けた際に密着させることができず、無加圧での接合が困難となる。予備乾燥温度のより好ましい下限は、50℃であり、更に好ましい下限は60℃である。上記工程(2)における加熱時間は特に限定されないが、金属接合用組成物中の有機成分の含有量が変化しなくなるまで行うことが好ましい。上記工程(2)における加熱乾燥を行う方法は特に限定されず、例えば従来公知のオーブン等を用いることができる。 The heating temperature (preliminary drying temperature) in the above step (2) is preferably 25 ° C. or higher and 100 ° C. or lower. Below 25 ° C., the dispersion medium in the metal bonding composition cannot be efficiently volatilized. If the temperature exceeds 100 ° C., the dispersion medium can be sufficiently volatilized, but a part of the dispersant adhering to the silver particles may also volatilize and sintering may start. In that case, a second cover is applied. When the joined body is pressed, it cannot be brought into close contact with each other, which makes it difficult to join without pressure. A more preferable lower limit of the pre-drying temperature is 50 ° C., and a further preferable lower limit is 60 ° C. The heating time in the above step (2) is not particularly limited, but it is preferably performed until the content of the organic component in the composition for metal bonding does not change. The method of heat-drying in the above step (2) is not particularly limited, and for example, a conventionally known oven or the like can be used.

<工程(3)>
上記工程(3)では、加熱乾燥された金属接合用組成物に第二の被接合体を押し付ける。第二の被接合体は、1MPa以下の荷重で押し付けられることが好ましい。押し付け荷重が1MPaを超えると、パワー半導体チップ11等の第二の被接合体へのダメージ(表面の傷つきや割れ)が懸念される。押し付け荷重は0.05MPa以上であることが好ましい。押し付け荷重が0.05MPa未満であると、密着不足となり剥離してしまうおそれがある。上記工程(3)における第二の被接合体の押し付けを行う方法は特に限定されず、従来公知のさまざまな方法が適用可能であるが、加熱乾燥された金属接合用組成物(乾燥塗膜)を均一に加圧する方法が好ましい。
<Process (3)>
In the above step (3), the second object to be bonded is pressed against the heat-dried composition for metal bonding. The second object to be joined is preferably pressed with a load of 1 MPa or less. If the pressing load exceeds 1 MPa, there is a concern that the second object to be joined, such as the power semiconductor chip 11, may be damaged (surface scratches or cracks). The pressing load is preferably 0.05 MPa or more. If the pressing load is less than 0.05 MPa, there is a risk of insufficient adhesion and peeling. The method of pressing the second object to be bonded in the above step (3) is not particularly limited, and various conventionally known methods can be applied, but the heat-dried metal bonding composition (dry coating film). Is preferably a method of uniformly pressurizing.

<工程(4)>
上記工程(4)では、金属接合用組成物を加熱して焼結させ、銀粒子焼結層を形成する。工程(2)の予備加熱では、有機成分のうち、主に分散媒が揮発し、銀粒子に付着させた分散剤等は金属接合用組成物内に残存するが、工程(4)における加熱により、金属接合用組成物中の有機成分の大部分又は全てが揮発する。本実施形態においては、金属接合用組成物がバインダー成分を含む場合は、接合材の強度向上及び被接合部材間の接合強度向上等の観点から、バインダー成分も焼結することになるが、場合によっては、各種印刷法へ適用するために金属接合用組成物の粘度を調整することをバインダー成分の主目的として、焼成条件を制御してバインダー成分を全て除去してもよい。銀粒子焼結層は、高い接合強度を得るという点で有機成分の残存量は少ない方がよく、有機成分を実質的に含有しないことが好ましいが、本発明の効果を損なわない範囲で有機成分の一部が残存していても構わない。
<Process (4)>
In the above step (4), the composition for metal bonding is heated and sintered to form a silver particle sintered layer. In the preheating in the step (2), the dispersion medium mainly volatilizes among the organic components, and the dispersant and the like adhered to the silver particles remain in the composition for metal bonding, but by the heating in the step (4). , Most or all of the organic components in the metal bonding composition volatilize. In the present embodiment, when the composition for metal bonding contains a binder component, the binder component is also sintered from the viewpoint of improving the strength of the bonding material and the bonding strength between the members to be bonded. Depending on the case, the firing conditions may be controlled to remove all the binder components, with the main purpose of adjusting the viscosity of the metal bonding composition for application to various printing methods. The silver particle sintered layer should have a small residual amount of the organic component in terms of obtaining high bonding strength, and preferably does not substantially contain the organic component. However, the organic component is not impaired within the range of the effect of the present invention. It does not matter if a part of is left.

また、工程(4)における加熱により、金属接合用組成物内において銀粒子同士が結合するだけでなく、第一の被接合体及び第二の被接合体と銀粒子焼結層との界面近傍では、隣接する層間で金属が拡散し合う。これにより、第一の被接合体と銀粒子焼結層の間、及び、第二の被接合体と銀粒子焼結層の間で強固な結合が形成される。 Further, by heating in the step (4), not only the silver particles are bonded to each other in the composition for metal bonding, but also the vicinity of the interface between the first bonded body and the second bonded body and the silver particle sintered layer. Then, the metal diffuses between adjacent layers. As a result, a strong bond is formed between the first object to be bonded and the silver particle sintered layer, and between the second object to be bonded and the silver particle sintered layer.

上記工程(4)は、第一の被接合体と第二の被接合体とを加圧しつつ接合するものであってもよいが、第一の被接合体と第二の被接合体とを無加圧下で接合するものであってもよい。無加圧下での接合は、加圧と加熱を同時に行わないことから、生産性に優れている。無加圧下で接合する場合には、金属接合用組成物を加熱して焼結させる際の有機成分の揮発に起因して銀粒子焼結層内に空隙が発生しやすいが、本実施形態では、工程(2)の予備乾燥により金属接合用組成物中の有機成分の含有量が調整されているため、無加圧下で接合しても空隙の発生が抑制され、高い接合強度を有する銀粒子焼結層(金属接合材)が得られる。 In the above step (4), the first joined body and the second joined body may be joined while pressurizing, but the first joined body and the second joined body are joined together. It may be joined under no pressure. Joining under no pressurization is excellent in productivity because pressurization and heating are not performed at the same time. In the case of bonding under no pressure, voids are likely to be generated in the silver particle sintered layer due to volatilization of organic components when the metal bonding composition is heated and sintered. Since the content of the organic component in the metal bonding composition is adjusted by the pre-drying in step (2), the generation of voids is suppressed even when bonding under no pressure, and silver particles having high bonding strength. A sintered layer (metal bonding material) can be obtained.

工程(4)における加熱温度は、銀粒子焼結層を形成することができれば特に限定されないが、200〜300℃であることが好ましい。加熱温度が200〜300℃であれば、第一の被接合体及び第二の被接合体へのダメージを防止しつつ、有機成分等を蒸発又は分解により除去でき、高い接合強度が得られる。また、加熱を行う際、温度を段階的に上げたり下げたりしてもよく、室温から昇温することが好ましい。工程(4)における加熱時間は特に限定されず、加熱温度に応じて、接合強度が充分に得られるように調整すればよい。工程(4)における加熱を行う方法は特に限定されず、例えば従来公知のオーブン等を用いることができる。工程(4)における加熱は、大気雰囲気で行われてもよいし、窒素雰囲気で行われてもよい。 The heating temperature in the step (4) is not particularly limited as long as the silver particle sintered layer can be formed, but is preferably 200 to 300 ° C. When the heating temperature is 200 to 300 ° C., organic components and the like can be removed by evaporation or decomposition while preventing damage to the first bonded body and the second bonded body, and high bonding strength can be obtained. Further, when heating, the temperature may be raised or lowered stepwise, and it is preferable to raise the temperature from room temperature. The heating time in the step (4) is not particularly limited, and may be adjusted so that sufficient bonding strength can be obtained according to the heating temperature. The method of heating in the step (4) is not particularly limited, and for example, a conventionally known oven or the like can be used. The heating in the step (4) may be performed in an air atmosphere or a nitrogen atmosphere.

上記銀粒子焼結層は、機械的、電気的及び熱的に強固な接合状態を得る観点から、緻密な焼結体であることが好ましく、具体的には、銀粒子焼結層の空隙率は、20体積%以下であることが好ましい。本実施形態の金属接合用組成物によれば、無加圧下で接合しても、空隙率が5〜20体積%の銀粒子焼結層を容易に形成することができる。 The silver particle sintered layer is preferably a dense sintered body from the viewpoint of obtaining a mechanically, electrically and thermally strong bonded state, and specifically, the void ratio of the silver particle sintered layer. Is preferably 20% by volume or less. According to the composition for metal bonding of the present embodiment, a silver particle sintered layer having a void ratio of 5 to 20% by volume can be easily formed even when bonded under no pressure.

上記銀粒子焼結層の厚さは、例えば、10〜200μmであり、より好ましくは20〜100μmである。なお、銀粒子焼結層の厚さは塗膜の厚さによって容易に制御することができる。 The thickness of the silver particle sintered layer is, for example, 10 to 200 μm, more preferably 20 to 100 μm. The thickness of the silver particle sintered layer can be easily controlled by the thickness of the coating film.

本実施形態の金属接合積層体の用途は特に限定されないが、金属接合積層体が電力用半導体素子(パワーデバイス)である場合には、電気制御機器に用いることができる。本発明の金属接合積層体を備える電気制御機器もまた、本発明の一態様である。電気制御機器は、車載、電鉄、産業用、民生(家電)用、電力(発電)等の分野において電気制御(電力のスイッチング)に用いられる。 The application of the metal-bonded laminate of the present embodiment is not particularly limited, but when the metal-bonded laminate is a power semiconductor element (power device), it can be used for an electric control device. An electrical control device including the metal-bonded laminate of the present invention is also an aspect of the present invention. Electric control equipment is used for electric control (electric power switching) in fields such as in-vehicle, electric railway, industrial use, consumer (home appliances), and electric power (power generation).

以下、本発明について実施例を掲げて更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

<実施例1>
3−メトキシプロピルアミン2.0gをマグネティックスターラーで充分に撹拌を行いながら、シュウ酸銀3.0gを添加し、増粘させた。得られた粘性物質を恒温槽に入れて反応させた後、レブリン酸10gを添加して更に反応させ、懸濁液を得た。次に、懸濁液の分散媒を置換するため、メタノールを加えて撹拌後、遠心分離によりナノ銀粒子を沈殿させて分離し、上澄みを捨てた。この操作をもう一度繰り返した。得られたナノ銀粒子の量は2.1gであった。この得られたナノ銀粒子とミクロン銀粒子(福田金属箔粉工業社製、Ag−HWQ2.5)を7:3の質量比で混合し、ヘキシルカルビトール(分散媒)とリシノール酸(添加物)を9:1で混合した混合液を、ナノ銀粒子とミクロン銀粒子の合計量と混合液との質量比が9:1となるように加えて撹拌混合し、金属接合用組成物を得た。
<Example 1>
While sufficiently stirring 2.0 g of 3-methoxypropylamine with a magnetic stirrer, 3.0 g of silver oxalate was added to thicken the mixture. The obtained viscous substance was placed in a constant temperature bath and reacted, and then 10 g of levulinic acid was added and further reacted to obtain a suspension. Next, in order to replace the dispersion medium of the suspension, methanol was added and stirred, and then the nanosilver particles were precipitated and separated by centrifugation, and the supernatant was discarded. This operation was repeated once more. The amount of nano-silver particles obtained was 2.1 g. The obtained nano-silver particles and micron silver particles (Ag-HWQ2.5 manufactured by Fukuda Metal Foil Powder Industry Co., Ltd.) were mixed at a mass ratio of 7: 3, and hexylcarbitol (dispersion medium) and ricinolic acid (additive) were mixed. ) Was mixed at a ratio of 9: 1 and mixed so that the total amount of nano-silver particles and micron silver particles and the mass ratio of the mixed solution were 9: 1 and mixed to obtain a composition for metal bonding. It was.

<実施例2>
ナノ銀粒子とミクロン銀粒子の混合比を8:2に変更したこと以外は実施例1と同様にして金属接合用組成物を作製した。
<Example 2>
A composition for metal bonding was prepared in the same manner as in Example 1 except that the mixing ratio of the nano-silver particles and the micron-silver particles was changed to 8: 2.

<実施例3>
ナノ銀粒子とミクロン銀粒子の混合比を9:1に変更したこと以外は実施例1と同様にして金属接合用組成物を作製した。
<Example 3>
A composition for metal bonding was prepared in the same manner as in Example 1 except that the mixing ratio of the nano-silver particles and the micron-silver particles was changed to 9: 1.

<実施例4>
3−メトキシプロピルアミン2.0gをマグネティックスターラーで充分に撹拌を行いながら、シュウ酸銀3.0gを添加し、増粘させた。得られた粘性物質を恒温槽に入れて反応させた後、レブリン酸10gを添加して更に反応させ、懸濁液を得た。次に、懸濁液の分散媒を置換するため、メタノールを加えて撹拌後、遠心分離によりナノ銀粒子を沈殿させて分離し、上澄みを捨てた。この操作をもう一度繰り返した。得られたナノ銀粒子の量は2.1gであった。また、3−メトキシプロピルアミン5.0gとドデシルアミン0.5gとジグリコールアミン6.0gをマグネティックスターラーで充分に撹拌を行いながら、シュウ酸銀4.5gを添加し、増粘させた。得られた粘性物質を恒温槽に入れて反応させ、懸濁液を得た。次に、懸濁液の分散媒を置換するため、メタノールを加えて撹拌後、遠心分離によりサブミクロン銀粒子を沈殿させて分離し、上澄みを捨てた。この操作をもう一度繰り返した。得られたサブミクロン銀粒子の量は3.0gであった。得られたナノ銀粒子とサブミクロン銀粒子を5:5の質量比で混合し、ヘキシルカルビトール(分散媒)とリシノール酸(添加物)を9:1で混合した混合液を、ナノ銀粒子とサブミクロン銀粒子の合計量と混合液との質量比が9:1となるように加えて撹拌混合し、金属接合用組成物を得た。
<Example 4>
While sufficiently stirring 2.0 g of 3-methoxypropylamine with a magnetic stirrer, 3.0 g of silver oxalate was added to thicken the mixture. The obtained viscous substance was placed in a constant temperature bath and reacted, and then 10 g of levulinic acid was added and further reacted to obtain a suspension. Next, in order to replace the dispersion medium of the suspension, methanol was added and stirred, and then the nanosilver particles were precipitated and separated by centrifugation, and the supernatant was discarded. This operation was repeated once more. The amount of nano-silver particles obtained was 2.1 g. Further, 5.0 g of 3-methoxypropylamine, 0.5 g of dodecylamine and 6.0 g of diglycolamine were sufficiently stirred with a magnetic stirrer, and 4.5 g of silver oxalate was added to thicken the viscosity. The obtained viscous substance was placed in a constant temperature bath and reacted to obtain a suspension. Next, in order to replace the dispersion medium of the suspension, methanol was added and stirred, and then the submicron silver particles were precipitated and separated by centrifugation, and the supernatant was discarded. This operation was repeated once more. The amount of submicron silver particles obtained was 3.0 g. The obtained nano-silver particles and submicron silver particles were mixed at a mass ratio of 5: 5, and a mixed solution of hexylcarbitol (dispersion medium) and ricinolic acid (additive) at a ratio of 9: 1 was mixed with the nano-silver particles. And submicron silver particles were added so as to have a mass ratio of 9: 1 to the mass ratio of the mixed solution, and the mixture was stirred and mixed to obtain a composition for metal bonding.

<実施例5>
後述する(1)引張試験と(2)金属接合積層体の作製方法と接合強度の測定における、焼成の最高温度を250℃にしたこと以外は、実施例4と同様に行った。
<Example 5>
The same procedure as in Example 4 was carried out except that the maximum temperature of firing was set to 250 ° C. in (1) tensile test, (2) method for producing a metal bonded laminate and measurement of bonding strength, which will be described later.

<実施例6>
3−メトキシプロピルアミン3.0gをマグネティックスターラーで充分に撹拌を行いながら、シュウ酸銀3.0gを添加し、増粘させた。得られた粘性物質を恒温槽に入れて反応させた後、ドデシルアミン9gを添加して更に反応させ、懸濁液を得た。次に、懸濁液の分散媒を置換するため、メタノールを加えて撹拌後、遠心分離によりナノ銀粒子を沈殿させて分離し、上澄みを捨てた。この操作をもう一度繰り返した。得られたナノ銀粒子の量は2.1gであった。また、3−メトキシプロピルアミン5.0gとドデシルアミン0.5gとジグリコールアミン10.0gをマグネティックスターラーで充分に撹拌を行いながら、シュウ酸銀4.5gを添加し、増粘させた。得られた粘性物質を恒温槽に入れて反応させた後、ドデシルアミン15gを添加して更に反応させ、懸濁液を得た。次に、懸濁液の分散媒を置換するため、メタノールを加えて撹拌後、遠心分離によりサブミクロン銀粒子を沈殿させて分離し、上澄みを捨てた。この操作をもう一度繰り返した。得られたサブミクロン銀粒子の量は3.0gであった。得られたナノ銀粒子とサブミクロン銀粒子を4:6の質量比で混合し、ヘキシルカルビトール(分散媒)とリシノール酸(添加物)を9:1で混合した混合液を、ナノ銀粒子とサブミクロン銀粒子の合計量と混合液との質量比が9:1となるように加えて撹拌混合し、金属接合用組成物を得た。
<Example 6>
While sufficiently stirring 3.0 g of 3-methoxypropylamine with a magnetic stirrer, 3.0 g of silver oxalate was added to thicken the mixture. The obtained viscous substance was placed in a constant temperature bath and reacted, and then 9 g of dodecylamine was added and further reacted to obtain a suspension. Next, in order to replace the dispersion medium of the suspension, methanol was added and stirred, and then the nanosilver particles were precipitated and separated by centrifugation, and the supernatant was discarded. This operation was repeated once more. The amount of nano-silver particles obtained was 2.1 g. Further, 5.0 g of 3-methoxypropylamine, 0.5 g of dodecylamine and 10.0 g of diglycolamine were sufficiently stirred with a magnetic stirrer, and 4.5 g of silver oxalate was added to thicken the viscosity. The obtained viscous substance was placed in a constant temperature bath and reacted, and then 15 g of dodecylamine was added and further reacted to obtain a suspension. Next, in order to replace the dispersion medium of the suspension, methanol was added and stirred, and then the submicron silver particles were precipitated and separated by centrifugation, and the supernatant was discarded. This operation was repeated once more. The amount of submicron silver particles obtained was 3.0 g. The obtained nano-silver particles and submicron silver particles were mixed at a mass ratio of 4: 6, and a mixed solution of hexylcarbitol (dispersion medium) and ricinolic acid (additive) at a ratio of 9: 1 was mixed with the nano-silver particles. And submicron silver particles were added so as to have a mass ratio of 9: 1 to the mass ratio of the mixed solution, and the mixture was stirred and mixed to obtain a composition for metal bonding.

<実施例7>
3−メトキシプロピルアミン5.0gをマグネティックスターラーで充分に撹拌を行いながら、シュウ酸銀3.0gを添加し、増粘させた。得られた粘性物質を恒温槽に入れて反応させ、懸濁液を得た。次に、懸濁液の分散媒を置換するため、メタノールを加えて撹拌後、遠心分離によりナノ銀粒子を沈殿させて分離し、上澄みを捨てた。この操作をもう一度繰り返した。得られたナノ銀粒子の量は2.0gであった。また、ジグリコールアミン15.0gをマグネティックスターラーで充分に撹拌を行いながら、シュウ酸銀4.5gを添加し、増粘させた。得られた粘性物質を恒温槽に入れて反応させ、懸濁液を得た。次に、懸濁液の分散媒を置換するため、メタノールを加えて撹拌後、遠心分離によりサブミクロン銀粒子を沈殿させて分離し、上澄みを捨てた。この操作をもう一度繰り返した。得られたサブミクロン銀粒子の量は3.0gであった。得られたナノ銀粒子とサブミクロン銀粒子を4:6の質量比で混合し、ヘキシルカルビトール(分散媒)とリシノール酸(添加物)を9:1で混合した混合液を、ナノ銀粒子とサブミクロン銀粒子の合計量と混合液との質量比が9:1となるように加えて撹拌混合し、金属接合用組成物を得た。
なお、後述する(1)引張試験と(2)金属接合積層体の作製方法と接合強度の測定における、焼成雰囲気は、窒素を流して酸素濃度を300ppm以下にした。
<Example 7>
While sufficiently stirring 5.0 g of 3-methoxypropylamine with a magnetic stirrer, 3.0 g of silver oxalate was added to thicken the mixture. The obtained viscous substance was placed in a constant temperature bath and reacted to obtain a suspension. Next, in order to replace the dispersion medium of the suspension, methanol was added and stirred, and then the nanosilver particles were precipitated and separated by centrifugation, and the supernatant was discarded. This operation was repeated once more. The amount of nano-silver particles obtained was 2.0 g. Further, while sufficiently stirring 15.0 g of diglycolamine with a magnetic stirrer, 4.5 g of silver oxalate was added to thicken the viscosity. The obtained viscous substance was placed in a constant temperature bath and reacted to obtain a suspension. Next, in order to replace the dispersion medium of the suspension, methanol was added and stirred, and then the submicron silver particles were precipitated and separated by centrifugation, and the supernatant was discarded. This operation was repeated once more. The amount of submicron silver particles obtained was 3.0 g. The obtained nano-silver particles and submicron silver particles were mixed at a mass ratio of 4: 6, and a mixed solution of hexylcarbitol (dispersion medium) and ricinolic acid (additive) at a ratio of 9: 1 was mixed with the nano-silver particles. And submicron silver particles were added so as to have a mass ratio of 9: 1 to the mass ratio of the mixed solution, and the mixture was stirred and mixed to obtain a composition for metal bonding.
In the firing atmosphere in (1) tensile test, (2) method for producing a metal bonded laminate, and measurement of bonding strength, which will be described later, nitrogen was flowed to reduce the oxygen concentration to 300 ppm or less.

<比較例1>
ナノ銀粒子とミクロン銀粒子の混合比を6:4に変更したこと以外は実施例1と同様にして金属接合用組成物を作製した。
<Comparative example 1>
A composition for metal bonding was prepared in the same manner as in Example 1 except that the mixing ratio of the nano-silver particles and the micron-silver particles was changed to 6: 4.

<比較例2>
リシノール酸の代わりにソルスパース54000(日本ルーブリゾール社製)を用いたこと以外は実施例1と同様にして金属接合用組成物を作製した。
<Comparative example 2>
A composition for metal bonding was prepared in the same manner as in Example 1 except that Solsperse 54000 (manufactured by Japan Lubrizol Co., Ltd.) was used instead of ricinoleic acid.

[評価試験]
実施例及び比較例で作製した金属接合用組成物を用いて下記評価試験を行った。その結果を表1に示した。
[Evaluation test]
The following evaluation test was carried out using the metal bonding compositions prepared in Examples and Comparative Examples. The results are shown in Table 1.

(A)銀粒子の平均粒径の測定
日立社製の走査型電子顕微鏡(型番:S4800)を用いて200000倍で撮影した写真から、50〜100個程度の粒子の粒径の算術平均値を算出する方法にてナノ銀粒子、サブミクロン銀粒子、及び、ミクロン銀粒子の平均粒径を得た。
(A) Measurement of average particle size of silver particles From photographs taken at 200,000 times using a scanning electron microscope (model number: S4800) manufactured by Hitachi, the arithmetic average value of the particle size of about 50 to 100 particles is obtained. The average particle size of nano-silver particles, submicron silver particles, and micron silver particles was obtained by the calculation method.

(B)有機成分の含有量の測定
株式会社リガク製の熱分析装置(示差熱天秤:TG−DTA)を用いて、金属接合用組成物のサンプル20mgを大気中、昇温速度10℃/minにて550℃まで昇温し、その際の揮発分を有機成分の含有量とした。
(B) Measurement of Content of Organic Components Using a thermal analyzer (differential thermal balance: TG-DTA) manufactured by Rigaku Co., Ltd., 20 mg of a sample of the composition for metal bonding is placed in the air at a heating rate of 10 ° C./min. The temperature was raised to 550 ° C., and the volatile matter at that time was taken as the content of the organic component.

(1)引張試験
JIS K 6251に規定されたダンベル状7号形のメタルマスク(板厚90μm)を用いて、金属接合用組成物をスライドガラス上に印刷した。予備乾燥として、印刷した金属接合用組成物を70℃に設定したオーブンに入れて30分間乾燥させた。乾燥させた金属接合用組成物の上にスライドガラスを載せて、リフロー炉(シンアペックス社製)に入れて焼成処理を行った。リフロー炉中の焼成処理は、大気雰囲気で行われ、室温から昇温速度3.8℃/minで最高温度275℃まで昇温した後、275℃で60分間保持した。焼成処理の際、加圧は行われず無加圧であった。焼成した金属接合用組成物をリフロー炉から取り出した後、スライドガラスから剥がして引張試験の試験片とした。
(1) Tensile Test Using a dumbbell-shaped No. 7 metal mask (plate thickness 90 μm) specified in JIS K 6251, the metal bonding composition was printed on a slide glass. As a pre-drying, the printed metal bonding composition was placed in an oven set at 70 ° C. and dried for 30 minutes. A slide glass was placed on the dried composition for metal bonding, and the slide glass was placed in a reflow furnace (manufactured by Shinapex Corporation) for firing treatment. The firing treatment in the reflow furnace was carried out in an air atmosphere, and the temperature was raised from room temperature to a maximum temperature of 275 ° C. at a heating rate of 3.8 ° C./min and then maintained at 275 ° C. for 60 minutes. During the firing process, no pressurization was performed and no pressurization was performed. The calcined composition for metal bonding was taken out from the reflow furnace and then peeled off from the slide glass to prepare a test piece for a tensile test.

引張試験は、インストロン社製の万能引張試験機5969にて測定速度0.72mm/minにて行った。試験片が破断したときの引張破断応力と破断伸び(ひずみ)を測定した。また、得られた応力−ひずみ曲線(SS曲線)におけるひずみが0.05〜0.25%の範囲の傾きを近似式から算出し、ヤング率とした。 The tensile test was carried out with a universal tensile tester 5969 manufactured by Instron at a measurement speed of 0.72 mm / min. The tensile stress at break and the elongation at break (strain) when the test piece broke were measured. Further, the slope in the obtained stress-strain curve (SS curve) in the range of 0.05 to 0.25% was calculated from the approximate formula and used as Young's modulus.

(2)金属接合積層体の作製方法と接合強度の測定
銀メッキしたDBC基板(面積:30mm×40mm、断面構成:Cu板/SiN基材/Cu板=0.2mm厚/0.32mm厚/0.2mm厚)に、メタルマスク(板厚90μm)を用いて金属接合用組成物を11mm角に塗布した。予備乾燥として、塗布した金属接合用組成物を70℃に設定したオーブン入れて30分間乾燥させた。乾燥させた金属接合用組成物の上に、金スパッタを施したSiチップ(底面積:5mm×5mm又は10mm×10mm)を積層し、0.2MPaで押し付けた。そして、得られた積層体を、リフロー炉(シンアペックス社製)に入れて焼成処理を行った。リフロー炉中の焼成処理は、大気雰囲気で行われ、室温から昇温速度3.8℃/minで最大温度275℃まで上げた後に昇温した後、275℃で60分間保持した。焼成処理の際、加圧は行われず無加圧であった。焼成処理の完了後、銀メッキしたDBC基板上に、焼結した金属接合用組成物からなる金属接合材によって、金スパッタを施したSiチップが接合されてなる金属接合積層体が得られた。
(2) Method for manufacturing metal bonded laminate and measurement of bonding strength Silver-plated DBC substrate (area: 30 mm x 40 mm, cross-sectional structure: Cu plate / SiN base material / Cu plate = 0.2 mm thickness / 0.32 mm thickness / A metal bonding composition was applied to an 11 mm square using a metal mask (plate thickness 90 μm). As a preliminary drying, the applied metal bonding composition was placed in an oven set at 70 ° C. and dried for 30 minutes. A gold-sputtered Si chip (bottom area: 5 mm × 5 mm or 10 mm × 10 mm) was laminated on the dried composition for metal bonding and pressed at 0.2 MPa. Then, the obtained laminate was placed in a reflow furnace (manufactured by Shinapex Corporation) and fired. The firing treatment in the reflow furnace was carried out in an air atmosphere, and the temperature was raised from room temperature to a maximum temperature of 275 ° C. at a heating rate of 3.8 ° C./min, and then the temperature was raised, and then the temperature was maintained at 275 ° C. for 60 minutes. During the firing process, no pressurization was performed and no pressurization was performed. After the completion of the firing treatment, a metal bonding laminate obtained by bonding Si chips subjected to gold sputtering to a silver-plated DBC substrate with a metal bonding material composed of a sintered metal bonding composition was obtained.

常温にてボンドテスター(レスカ社製)を用いて、金属接合積層体の接合強度を測定した。試験片として、5mm×5mmのSiチップを積層したものを用いた。ボンドテスターに使用したロードセルは100kgfであり、5mm×5mmのチップを用いた場合の測定上限は40MPaとなる。 The bonding strength of the metal bonding laminate was measured at room temperature using a bond tester (manufactured by Reska). As a test piece, a stack of 5 mm × 5 mm Si chips was used. The load cell used for the bond tester is 100 kgf, and the upper limit of measurement is 40 MPa when a 5 mm × 5 mm chip is used.

(3)ボイド率の測定
上記(2)で得られた金属接合積層体を日本クラウトクレーマー社製の超音波探傷装置(超音波の周波数:80MHz、探触子の径:φ3mm、焦点距離PF=10mm)にてボイドを確認した。接合界面での反射ピークが最も高くなるところに微調整し、材質音速=Si:9600mm/s、Gain=65dBとして測定した。反射強度の閾値を55%とし、それ以上をボイドとみなした。閾値で2値化して得られたボイドの面積をソフトを用いて計算し、ボイド率を算出した。なお、試験片としては、10mm×10mmのSiチップを積層したものを用いた。
(3) Measurement of void ratio The metal-bonded laminate obtained in (2) above is subjected to an ultrasonic flaw detector manufactured by Nippon Clout Kramer (ultrasonic frequency: 80 MHz, probe diameter: φ3 mm, focal length PF =. Voids were confirmed at 10 mm). It was finely adjusted to the place where the reflection peak at the junction interface was the highest, and measured with the material sound velocity = Si: 9600 mm / s and Gain = 65 dB. The threshold value of the reflection intensity was set to 55%, and the threshold value higher than that was regarded as a void. The area of the void obtained by binarizing with the threshold value was calculated using software, and the void ratio was calculated. As the test piece, one in which 10 mm × 10 mm Si chips were laminated was used.

(4)ヒートサイクル試験
上記(2)で得られた金属接合積層体を、冷熱衝撃試験機(ヒューテック社製)に入れ、−40℃と200℃でそれぞれ10分間保持するサイクルを1サイクルとし、1000サイクル実施後に取り出した。取り出し後に、上記(3)のボイド率の測定を行い、0サイクル時(初期ボイド率)に対するボイド率の増加量を算出した。なお、試験片としては、10mm×10mmのSiチップを積層したものを用いた。
(4) Heat cycle test The metal-bonded laminate obtained in (2) above is placed in a thermal shock tester (manufactured by Hutec) and held at -40 ° C and 200 ° C for 10 minutes, respectively, as one cycle. It was taken out after 1000 cycles. After taking out, the void rate of (3) above was measured, and the amount of increase in the void rate with respect to 0 cycles (initial void rate) was calculated. As the test piece, one in which 10 mm × 10 mm Si chips were laminated was used.

(5)印刷性
金属接合用組成物の印刷性について、プラスチックスキージ(東洋技研社製)及びメタルマスク版(ムラカミ社製)を用いて手刷り印刷機にて印刷を行い、以下の基準により評価した。
〇:良好
△:印刷可能であるが、糸引きが発生
×:粘度が高く、印刷不可
(5) Printability The printability of the composition for metal bonding is evaluated by printing with a hand-printing printing machine using a plastic squeegee (manufactured by Toyo Giken Co., Ltd.) and a metal mask plate (manufactured by Murakami Co., Ltd.). did.
〇: Good △: Printing is possible, but stringing occurs ×: High viscosity, printing is not possible

(6)ポットライフ
金属接合用組成物のポットライフについて、上記(5)印刷性の評価と同様に手刷り印刷機にて印刷を行い、以下の基準により評価した。
〇:解放状態で5時間放置後に印刷可能
△:解放状態で1〜4時間放置後に印刷可能
×:解放状態で1時間放置後に印刷不可
(6) Pot life The pot life of the composition for metal bonding was printed by a hand-printing printing machine in the same manner as in the above evaluation of (5) printability, and evaluated according to the following criteria.
〇: Can be printed after being left for 5 hours in the released state △: Can be printed after being left for 1 to 4 hours in the released state ×: Cannot be printed after being left for 1 hour in the released state

Figure 0006766160
Figure 0006766160

表1から分かるように、実施例1〜7の金属接合用組成物はいずれも、275℃で焼成したときの被膜の引張破断応力が100MPa以上であり、印刷性及びポットライフにも優れていた。このような金属接合用組成物を用いて作製された金属接合積層体はいずれも、接合強度の測定値が測定上限の40MPaであり、40MPa以上の高い接合強度を有することが確認された。また、実施例1〜7の金属接合用組成物を用いて作製された金属接合積層体についてヒートサイクル試験を実施したが、試験後のボイド率(=初期ボイド率+ヒートサイクル後ボイド増加量)はいずれも40%以下であり、高い接合信頼性を有することが確認された。 As can be seen from Table 1, all of the metal bonding compositions of Examples 1 to 7 had a tensile stress at break of 100 MPa or more when fired at 275 ° C., and were excellent in printability and pot life. .. It was confirmed that all of the metal bonding laminates produced by using such a metal bonding composition had a measured value of bonding strength of 40 MPa, which is the upper limit of measurement, and had a high bonding strength of 40 MPa or more. Further, a heat cycle test was carried out on the metal bonding laminates prepared by using the metal bonding compositions of Examples 1 to 7, and the void ratio after the test (= initial void ratio + void increase amount after heat cycle). Was 40% or less in each case, and it was confirmed that they had high joining reliability.

一方、比較例1及び2の金属接合用組成物は、275℃で焼成したときの被膜の引張破断応力が100MPa未満であり、比較例1及び2の金属接合用組成物を用いて作製された金属接合積層体についてヒートサイクル試験を実施したところ、試験後にボイド率が大幅に上昇し、40%を超えた。これは、ヒートサイクル試験によってクラックが発生したためであると考えられる。また、比較例2の金属接合用組成物を用いて作製された金属接合積層体は、試験後のボイド率が75%と高く、接合強度が31MPaと低かった。 On the other hand, the metal bonding compositions of Comparative Examples 1 and 2 had a tensile breaking stress of less than 100 MPa when fired at 275 ° C., and were produced using the metal bonding compositions of Comparative Examples 1 and 2. When a heat cycle test was carried out on the metal-bonded laminate, the void ratio increased significantly after the test and exceeded 40%. It is considered that this is because cracks were generated by the heat cycle test. Further, in the metal bonding laminate produced by using the metal bonding composition of Comparative Example 2, the void ratio after the test was as high as 75%, and the bonding strength was as low as 31 MPa.

11 パワー半導体チップ
12 金属接合材
13 銅張絶縁基板
13a 基材
13b Cu層
14 放熱材
15 ヒートシンク
16 ワイヤーボンド
51、53 スライドガラス
52 金属接合用組成物
54 試験片
11 Power semiconductor chip 12 Metal bonding material 13 Copper-clad insulation substrate 13a Base material 13b Cu layer 14 Heat sink 15 Heat sink 16 Wire bond 51, 53 Slide glass 52 Metal bonding composition 54 Test piece

Claims (3)

焼成して金属面を接合するために用いられる金属接合用組成物であって、
前記金属接合用組成物は、銀粒子及び分散媒を含有し、
前記銀粒子は、表面の少なくとも一部が炭素数4〜12のアミンを含む有機保護層で被覆されたものであり、かつ平均粒径45〜99nmのナノ粒子と、平均粒径100〜999nmのサブミクロン粒子とを含むものであり、
前記平均粒径は、走査型電子顕微鏡を用いて20万倍で撮影した写真から測定された50〜100個の前記銀粒子の粒径の算術平均値であり、
前記ナノ粒子及び前記サブミクロン粒子の合計質量に対する前記ナノ粒子の比率が70%以下であり、
ガラス基材上に印刷し275℃で無加圧焼成して作製した被膜を、前記ガラス基材から剥がして得た試験片を用いて測定したときの引張破断応力が100MPa以上であることを特徴とする金属接合用組成物。
A composition for metal bonding used for bonding metal surfaces by firing.
The composition for metal bonding contains silver particles and a dispersion medium, and contains silver particles and a dispersion medium.
The silver particles, at least a part of the surface are those with an organic protective layer comprising an amine having 4 to 12 carbon atoms, and the nanoparticles having an average particle diameter 45~99Nm, the average particle size of 100~999nm It contains submicron particles and
The average particle size is an arithmetic mean value of the particle size of 50 to 100 silver particles measured from a photograph taken at 200,000 times using a scanning electron microscope.
The ratio of the nanoparticles to the total mass of the nanoparticles and the submicron particles is 70% or less.
The feature is that the tensile breaking stress is 100 MPa or more when the coating film formed by printing on a glass substrate and firing at 275 ° C. without pressure is measured using a test piece obtained by peeling it from the glass substrate. Composition for metal bonding.
前記ナノ粒子と前記サブミクロン粒子の質量比が4:6〜7:3であることを特徴とする請求項1に記載の金属接合用組成物。 The composition for metal bonding according to claim 1, wherein the mass ratio of the nanoparticles to the submicron particles is 4: 6 to 7: 3. 前記分散媒は、ヘキシルカルビトールを含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の金属接合用組成物。 The composition for metal bonding according to claim 1 or 2, wherein the dispersion medium contains hexylcarbitol.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7257738B2 (en) * 2017-10-10 2023-04-14 Dic株式会社 Fine metal particle ink for offset printing
JP6831417B2 (en) * 2019-03-29 2021-02-17 Dowaエレクトロニクス株式会社 Metal paste for joining and joining method using it
JP2021038427A (en) * 2019-09-02 2021-03-11 株式会社大阪ソーダ Sintered compact of silver particle
JP2021051913A (en) * 2019-09-25 2021-04-01 Dowaエレクトロニクス株式会社 Joint material, method for manufacturing joint material, joining method, and semiconductor device
JP6845444B1 (en) * 2019-10-15 2021-03-17 千住金属工業株式会社 Joining material, manufacturing method of joining material and joining body
TW202331970A (en) * 2021-12-06 2023-08-01 日商大賽璐股份有限公司 Laminate and joining member

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5824201B2 (en) * 2009-09-11 2015-11-25 Dowaエレクトロニクス株式会社 Bonding material and bonding method using the same
JP5887086B2 (en) * 2011-08-11 2016-03-16 株式会社タムラ製作所 Conductive material
JP5976684B2 (en) * 2012-01-20 2016-08-24 Dowaエレクトロニクス株式会社 Bonding material and bonding method using the same
CN104379696B (en) * 2012-06-29 2016-10-12 大自达电线股份有限公司 Conductive adhesive composition, conductive adhesive film, adhesive method and circuit base plate
JP6349903B2 (en) * 2014-01-30 2018-07-04 日立化成株式会社 Semiconductor device
JP6664373B2 (en) * 2015-02-19 2020-03-13 株式会社ダイセル Silver particle paint composition
JP6531547B2 (en) * 2015-07-31 2019-06-19 三菱マテリアル株式会社 Bonding material and method of manufacturing joined body
KR102487472B1 (en) * 2015-08-03 2023-01-12 나믹스 가부시끼가이샤 High performance, thermally conductive surface mount (die attach) adhesive
JP6679909B2 (en) * 2015-12-11 2020-04-15 三菱マテリアル株式会社 Bonding material and method for manufacturing bonded body
JP6668735B2 (en) * 2015-12-16 2020-03-18 三菱マテリアル株式会社 Method for manufacturing bonding material and bonded body
JP6370936B2 (en) * 2017-01-25 2018-08-08 株式会社ダイセル Method for producing silver nanoparticles and silver nanoparticles

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