JP7037332B2

JP7037332B2 - 接合用の導電性ペーストを用いた電子デバイスの製造方法

Info

Publication number: JP7037332B2
Application number: JP2017212139A
Authority: JP
Inventors: 有美松浦
Original assignee: デュポンエレクトロニクスマテリアル株式会社
Priority date: 2017-11-01
Filing date: 2017-11-01
Publication date: 2022-03-16
Anticipated expiration: 2037-11-01
Also published as: US20190131029A1; WO2019089728A1; JP2019087553A

Description

本発明は、接合用の導電性ペーストおよびこれを用いた電子デバイスの製造方法に関する。

電子デバイスは半導体チップのような電子部品を有し、その電子部品は基板の導電層に導電性ペーストで接合されている。電子部品は、導電層の上に塗布された導電性ペーストの上にマウントされた後、導電性ペーストを加熱することで、基板の導電層と物理的にも電気的にも接合する。加熱後の電子部品および基板の導電層の接合が良好な電子デバイスが求められている。また、接合前、製造プロセス中に、マウントされた電子部品と導電性ペースト層との接着が不十分だと、電子部品が剥離して、電子デバイスに欠陥を与える原因になる問題もあった。

特許文献１は、塗布直後や塗布から所定時間経過後に銅基板の表面に凝集物が生じるのを防止し、予備乾燥膜にクラックが生じて接合力が低下するのを防止することができる、接合材およびその接合材を用いて電子部品を接合する方法を開示している。銀微粒子と溶剤と（分散剤としての）２－ブトキシエトキシ酢酸（ＢＥＡ）と（反応抑止剤としての）ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）を含む銀ペーストからなる接合材を銅基板上に塗布し、その接合材上に電子部品を配置した後、この電子部品に圧力を加えながら加熱することにより、銀ペースト中の銀を焼結させて銀接合層を形成し、この銀接合層を介して電子部品を銅基板に接合する。

特開２０１４－２３５９４２号公報

本発明の１つの目的は、加熱後に、電子部品と十分に接合する導電性ペースト、およびこれを用いた電子デバイスの製造方法を提供することである。本発明の別の目的は、接合前、製造プロセス中に、電子部品と十分に接着する導電性ペースト、およびこれを用いた電子デバイスの製造方法を提供することである。

本発明の課題を解決するための手段の一例は、
導電層を含む基板を準備する工程と、
導電層の上に導電性ペーストを塗布する工程であって、導電性ペーストが、１００重量部の金属粉、５～２０重量部の溶媒、および、０．０７～３重量部の分岐高級脂肪酸を含む、接合用の導電性ペーストであり、
塗布された導電性ペーストの上に電子部品を搭載する工程と、
導電性ペーストを加熱して、導電層と電子部品とを接合する工程とを含む、電子デバイスの製造方法、である。

本発明の課題を解決するための手段の別の例は、１００重量部の金属粉、５～２０重量部の溶媒、および、０．０７～３重量部の分岐高級脂肪酸を含む、接合用の導電性ペーストである。

ここで、ある実施態様において、分岐高級脂肪酸が、ｎ－ブチルオクタン酸（Ｃ１２）、ｎ－メチルトリデカン酸（Ｃ１４）、ｎ－メチルテトラデカン酸（Ｃ１５）、イソパルミチン酸（Ｃ１６）、イソステアリン酸（Ｃ１８）、ｎ－メチルノナデカン酸（Ｃ１９）、イソアラキン酸（Ｃ２０）、およびそれらの混合物からなる群から選択される。

また、ある実施態様において、分岐高級脂肪酸が、イソパルミチン酸（Ｃ１６）、イソステアリン酸（Ｃ１８）、イソアラキン酸（Ｃ２０）およびそれらの混合物からなる群から選択される。

また、ある実施態様において、分岐高級脂肪酸が、一般式（１）で表され、

式（１）中、R₁およびR₂は、それぞれ独立して、炭素数４～１０（ただし式（１）中の炭素数の合計は１２以上）の炭化水素である。

また、ある実施態様において、金属粉の粒径（Ｄ５０）が、０．０１～２μｍである。

また、ある実施態様において、導電性ペーストが、さらに０．０１～４重量部のポリマーを含む。

また、ある実施態様において、導電層と電子部品とを接合する工程における加熱温度は、１６０～４００℃である。

また、ある実施態様において、電子部品が、半導体チップ、ＩＣチップ、チップ抵抗、チップコンデンサ、チップインダクタ、センサーチップ、およびこれらの組合せからなる群より選択される。

また、ある実施態様において、電子部品が、銅、銀、金、ニッケル、パラジウム、プラチナ、これらの合金、およびこれらの組合せからなる群より選択されるメタライゼーション層を含む。

本発明の接合用の導電性ペーストおよびこれを用いた電子デバイスの製造方法によれば、加熱後に、電子部品を導電層に十分に接合させることができる。あるいは、本発明の接合用の導電性ペーストおよびこれを用いた電子デバイスの製造方法によれば、接合前、製造プロセス中に、電子部品を導電層に十分に接着させることができる。

電子デバイスの断面の一例を示す概念図である。導電性ペースト中の分岐高級脂肪酸と金属粉粒子との関係の一例を示す概念図である。

電子デバイスは、少なくとも導電層を含む基板と電子部品とを含んでいる。基板の導電層と電子部品は、導電性ペーストによって接合される。以下、図１を参照して、電子デバイス１００の製造方法の一例を説明する。なお、ある実施態様における数値範囲の下限値および上限値は、それぞれ別の実施態様における数値範囲の上限値および下限値と組み合わせることができる。

まず、導電層１０３を含む基板１０１を準備する。導電層１０３は、良導体および半導体を含む概念である。ある実施態様において、導電層１０３は、電子回路、電極、または電子パットである。ある実施態様において、導電層１０３は、金属層である。別の実施態様において、金属層は、銅、銀、金、ニッケル、パラジウム、プラチナ、これらの合金を含む。別の実施態様において、導電層１０３は、銅層または銀層である。

導電性ペースト１０５は、接合用の導電性ペーストである。導電性ペースト１０５は、良導体と良導体、良導体と半導体、または半導体と半導体を接合することができる。導電性ペースト１０５は、導電層１０３の上に塗布される。塗布された導電性ペースト１０５は、ある実施態様において５０～５００μｍの厚さ、別の実施態様において８０～３００μｍの厚さ、別の実施態様において１００～２００μｍの厚さ、を有する。ある実施態様において、導電性ペースト１０５は、スクリーン印刷で塗布される。別の実施態様において、スクリーン印刷のためにメタルマスクが用いられる。

導電性ペースト１０５の層の上に電子部品１０７を搭載する。電子部品１０７は、電気的に機能するものであれば、特に限定されない。ある実施態様において、電子部品１０７は、半導体チップ、ＩＣチップ、チップ抵抗、チップコンデンサ、チップインダクタ、センサーチップ、およびこれらの組合せからなる群より選択される。別の実施態様において、電子部品１０７は、半導体チップである。別の実施態様において、半導体チップは、ＬＥＤチップである。別の実施態様において、半導体チップは、ＳｉチップまたはＳｉＣチップである。

ある実施態様において、電子部品１０７は、銅、銀、金、ニッケル、パラジウム、プラチナ、これらの合金、およびこれらの組合せからなる群より選択されるメタライゼーション層を含んでいる。別の実施態様において、メタライゼーション層は、金および／またはニッケルを含んでいる。別の実施態様において、メタライゼーション層は、金層およびニッケル層の積層構造を含んでいる。ある実施態様において、電子部品１０７がメタライゼーション層を有する場合、メタライゼーション層は、導電性ペースト１０５の層と接する。別の実施態様において、メタライゼーション層は、メッキである。

導電性ペースト１０５の層は加熱され、金属粉の焼結によって、導電層１０３と電子部品１０７とを接合する。ある実施態様では、導電性ペースト１０５は、金属と金属とを接合する。加熱の温度は、ある実施態様において１６０～４００℃、別の実施態様において１８０～３１０℃、別の実施態様において２００～３００℃、別の実施態様において２２０～２９０℃である。加熱時間は、ある実施態様において０．１～３０分、別の実施態様において０．５～２０分、別の実施態様において０．６～５分、別の実施態様において３～１５分、別の実施態様において５～１０分、別の実施態様において０．１～５分、別の実施態様において０．５～３分、別の実施態様において５～２０分、別の実施態様において１０～２０分である。導電性ペースト１０５は、比較的低温で接合させることができるため、電子部品１０７の熱によるダメージを抑えられる。

ある実施態様において、加熱雰囲気は、不活性雰囲気またはエアー雰囲気である。別の実施態様において、不活性雰囲気は、Ｎ₂雰囲気である。別の実施態様において、加熱雰囲気は、エアー雰囲気である。

任意で、加熱中に電子部品１０７を加圧する。加圧により電子部品１０７は、導電層１０３により強く接合し得る。加圧は、ある実施態様において０．１ＭＰａ以上、別の実施態様において１ＭＰａ以上、別の実施態様において５ＭＰａ以上、別の実施態様において７ＭＰａ以上、別の実施態様において１５ＭＰａ以上、別の実施態様において２５ＭＰａ以上、である。加圧は、ある実施態様において４５ＭＰａ以下、別の実施態様において４０ＭＰａ、別の実施態様において３６ＭＰａ以下、別の実施態様において２５ＭＰａ以下、別の実施態様において１５ＭＰａ以下、である。別の実施態様において、電子部品１０７は、加圧することなく接合される。加熱には、オーブンまたはダイボンダーを用いることが出来る。

任意で、塗布された導電性ペースト１０５の上に電子部品１０７を搭載した後、上記加熱前に、塗布された導電性ペースト１０５の層を乾燥する。乾燥温度は、ある実施態様において４０～１５０℃、別の実施態様において５０～１２０℃、別の実施態様において６０～１００℃である。乾燥時間は、ある実施態様において１０～１５０分、別の実施態様において１５～８０分、別の実施態様において１７～６０分、別の実施態様において２０～４０分である。

任意で、塗布された導電性ペーストの上に電子部品を搭載した後、および好ましくは上記乾燥の後、上記接合のための加熱（以下、本加熱とも言う）の前に、導電性ペースト１０５の層を予備加熱する。予備加熱の温度は、ある実施態様において８０～１８０℃、別の実施態様において１００～１７０℃、別の実施態様において１２０～１６０℃である。予備加熱時間は、ある実施態様において１秒以上、別の実施態様において３秒以上である。予備加熱時間は、ある実施態様において６０秒以下、別の実施態様において３０秒以下、別の実施態様において１５秒以下、別の実施態様において１０秒以下である。予備加熱をすることで、電子部品１０７が導電性ペースト１０５の層の表面により良好に接着し得る。特定の理論には拘束されないものの、本願発明の本加熱において導電性ペースト中の金属粉が焼結し電子部品１０７と導電層１０３とを結合する一方、予備加熱によって電子部品１０７と接触する導電性ペースト１０５の層の表面が粘着質となるため、製造プロセス中に、本加熱まで、電子部品１０７を比較的固く接着し、剥離することなく導電性ペースト層１０５上に保持し得ると考えられる。

ある実施態様において、予備加熱は、Ｎ₂雰囲気またはエアー雰囲気である。別の実施態様において、予備加熱は、エアー雰囲気である。

任意で、予備加熱中に電子部品１０７を予備加圧する。予備加圧により電子部品１０７は、導電性ペースト１０５の層により強く接着し得る。予備加圧は、ある実施態様において０．１ＭＰａ以上、別の実施態様において０．５ＭＰａ以上、別の実施態様において１ＭＰａ以上、別の実施態様において２ＭＰａ以上、別の実施態様において３ＭＰａ以上である。予備加圧は、ある実施態様において１０ＭＰａ以下、別の実施態様において８ＭＰａ以下、別の実施態様において６ＭＰａ以下である。別の実施態様において、電子部品１０７は、予備加熱中、予備加圧することなく接着される。予備加熱および予備加圧には、オーブンまたはダイボンダーを用いることが出来る。

以下、導電性ペースト１０５の組成について説明する。導電性ペースト１０５は、金属粉、溶媒、および分岐高級脂肪酸を含む。

金属粉
ある実施態様において、金属粉は、銀、銅、金、パラジウム、プラチナ、ロジウム、ニッケル、アルミニウム、それらの合金、および、それらの組合せからなる群から選択される。別の実施態様において、金属粉は、銀、銅、ニッケル、それらの合金、および、それらの組合せからなる群から選択される。別の実施態様において、金属粉は、銀である。

ある実施態様において、金属粉の形状は、フレーク状、球形、不定形、あるいはそれらの混合粉である。別の実施態様において、球形である。

ある実施態様において、金属粉の粒径（Ｄ５０）は０．０１μｍ以上、別の実施態様において０．０５μｍ以上、別の実施態様において０．０７μｍ以上、別の実施態様において０．１μｍ以上、別の実施態様において０．１５μｍ以上、別の実施態様において０．２μｍ以上である。ある実施態様において、金属粉の粒径（Ｄ５０）は２μｍ以下、別の実施態様において１．５μｍ以下、別の実施態様において１μｍ以下、別の実施態様において０．８μｍ以下、別の実施態様において０．５μｍ以下である。このような粒径であると溶媒に良好に分散する。また、このような粒径であると、比較的低温で良好な接合強度が得られる。またこのような粒径であると分岐高級脂肪酸が付着することで、金属粉粒子間の距離が適当に保たれるため、導電性ペーストに適当な粘度およびレオロジーを与えうるという効果がある。なお、本願における粒径（Ｄ５０）は、マイクロトラックＸ－１００型を用いてレーザー回折法で測定する体積平均粒子径（Ｄ５０）である。

金属粉は、導電性ペースト１０５の総重量に対して、ある実施態様において６０重量％以上、別の実施態様において７２重量％以上、別の実施態様において８０重量％以上、別の実施態様において８５重量％以上である。金属粉は、導電性ペースト１０５の総重量に対して、ある実施態様において９７重量％以下、別の実施態様において９５重量％以下、別の実施態様において９３重量％以下である。

溶媒
金属粉は、溶媒に分散して導電性ペースト１０５を構成する。溶媒は、導電性ペースト１０５を基板１０１あるいは導電層１０３の上に塗布しやすいように粘度を調節するためにも使用し得る。溶媒の全てもしくは多くは、加熱工程もしくは任意の乾燥工程において、導電性ペースト１０５から蒸発する。

溶媒の分子量は、ある実施態様において６００以下、別の実施態様において５２０以下、別の実施態様において４８０以下、別の実施態様において４４０以下である。溶媒の分子量は、ある実施態様において１０以上、別の実施態様において１００以上、別の実施態様において１５０以上、別の実施態様において１８０以上である。

溶媒の沸点は、ある実施態様において１００～４５０℃、別の実施態様において１５０～３２０℃、別の実施態様において２００～２９０℃である。溶媒は、ある実施態様において有機溶媒である。

溶媒は、あるの実施態様において、２，２，４－トリメチルペンタン－１，３－ジオールモノイソブチラート（テキサノール（登録商標））、１－フェノキシ－２－プロパノール、ターピネオール、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート（カルビトールアセテート（カルビトール（登録商標））、エチレングリコール、ジエチレングリコールモノブチルエーテル（ブチルカルビトール）、ジエチレングリコールジブチルエーテル（ジブチルカルビトール）、ジブチルアセテートプロピレングリコールフェニルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセタート（ブチルカルビトールアセテート）、１，２－シクロヘキサンジカルボン酸ジイソノニルエステル、ソルベントナフサ、および、これらの組合せからなる群から選択される。溶媒は、別の実施態様において、２，２，４－トリメチルペンタン－１，３－ジオールモノイソブチラート（テキサノール）、ターピネオール、ジエチレングリコールモノブチルエーテル（ブチルカルビトール）、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセタート（ブチルカルビトールアセテート）、ソルベントナフサ、１，２－シクロヘキサンジカルボン酸ジイソノニルエステルおよびこれらの組合せからなる群から選択される。溶媒は、別の実施態様において、２，２，４－トリメチルペンタン－１，３－ジオールモノイソブチラート（テキサノール）、ターピネオール、１，２－シクロヘキサンジカルボン酸ジイソノニルエステルおよびこれらの組合せからなる群から選択される。

導電性ペースト１０５の粘度は、チタン製コーンプレートＣ２０／１°を用いたレオメータ（ＨＡＡＫＥ^TM ＭＡＲＳ^TMIII、ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｃ．）で測定したとき、シアレート１０ｓ^-1において、ある実施態様において５～３００Ｐａ・ｓ、別の実施態様において９～２００Ｐａ・ｓ、別の実施態様において１２～１００Ｐａ・ｓである。

溶媒は、金属粉を１００重量部としたとき、５～２０重量部である。ある実施態様において６．５重量部以上、別の実施態様において７．８重量部以上、別の実施態様において８．８重量部以上である。溶媒は、金属粉を１００重量部としたとき、ある実施態様において２０重量部以下、別の実施態様において１８重量部以下、別の実施態様において１５重量部以下である。溶媒は、導電性ペースト１０５の総重量に対して、ある実施態様において２重量％以上、別の実施態様において４重量％以上、別の実施態様において６重量％以上、別の実施態様において７．５重量％以上である。溶媒は、導電性ペースト１０５の総重量に対して、ある実施態様において２５重量％以下、別の実施態様において２０重量％以下、別の実施態様において１５重量％以下である。

分岐高級脂肪酸
分岐高級脂肪酸は、炭素数１２以上である１価のカルボン酸であって、長鎖炭化水素に炭素数１以上の側鎖（分岐鎖）を含むものである。別の実施態様では側鎖の炭素数は２以上、別の実施態様では３以上、別の実施態様では４以上である。分岐高級脂肪酸の炭素数は、ある実施態様において１４以上、別の実施態様において１６以上である。分岐高級脂肪酸の炭素数は、ある実施態様において２４以下、別の実施態様において２０以下、別の実施態様において１８以下である。

ある実施態様において、分岐高級脂肪酸は、ｎ－ブチルオクタン酸（Ｃ１２）、ｎ－メチルトリデカン酸（Ｃ１４）、ｎ－メチルテトラデカン酸（Ｃ１５）、イソパルミチン酸（Ｃ１６）、イソステアリン酸（Ｃ１８）、ｎ－メチルノナデカン酸（Ｃ１９）、イソアラキン酸（Ｃ２０）およびその混合物からなる群から選ばれる。

別の実施態様において、分岐高級脂肪酸は、イソパルミチン酸（Ｃ１６）、イソステアリン酸（Ｃ１８）、イソアラキン酸（Ｃ２０）およびその混合物からなる群から選ばれる。具体的には、イソパルミチン酸Ｋ、イソステアリン酸、イソステアリン酸Ｎ、イソステアリン酸Ｔ、イソアラキン酸（日産化学工業株式会社製）などが挙げられる。

ある実施態様において、分岐高級脂肪酸は、一般式（１）で表され、

例えば、R₁およびR₂の例は次のとおりである。ただし以下の例は各分岐高級脂肪酸の代表例である。
R₁=n-C₇H₁₅, R₂=n-C₉H₁₉ ：イソステアリン酸（ＣＡＳ:２２８９０－２１－７）
R₁=C(CH₃)₃-CH₂-CH(CH₃)-(CH₂)₂, R₂=C(CH₃)₃-CH₂-CH(CH₃) ：イソステアリン酸（ＣＡＳ:５４６８０－４８－７）
R₁=CH₃-CH₂-CH(CH₃)-(CH₂)₅, R₂=CH₃-CH₂-CH(CH₃)-(CH₂)₃：イソステアリン酸Ｎ
R₁=n-C₈H₁₇, R₂=n-C₈H₁₇またはR₁=n-C₆H₁₃, R₂=n-C₁₀H₂₁：イソステアリン酸Ｔ
R₁=CH₃-(CH₂)₇, R₂=CH₃-(CH₂)₅：イソパルミチン酸Ｋ
R₁=CH₃-CH(CH₃)-(CH₂)₃-CH(CH₃)-(CH₂)₂, R₂=CH₃-CH(CH₃)-(CH₂)₃-CH(CH₃) ：イソアラキン酸（イソステアリン酸Ｎ、イソステアリン酸Ｔ、イソパルミチン酸Ｋ、イソアラキン酸は、いずれも日産化学工業株式会社製）

分岐高級脂肪酸は、金属粉を１００重量部としたとき、０．０７～３重量部である。ある実施態様において０．０８重量部以上、別の実施態様において０．０９重量部以上、別の実施態様において０．１重量部以上、別の実施態様において０．１５重量部以上、である。分岐高級脂肪酸は、金属粉を１００重量部としたとき、ある実施態様において２．８重量部以下、別の実施態様において２．２重量部以下、別の実施態様において１．５重量部以下、別の実施態様において１．０重量部以下、別の実施態様において０．７重量部以下、別の実施態様において０．５重量部以下、である。

分岐高級脂肪酸は、導電性ペースト１０５の総重量に対して、ある実施態様において０．０１重量％以上、別の実施態様において０．０５重量％以上、別の実施態様において０．１重量％以上、別の実施態様において０．１３重量％以上、である。分岐高級脂肪酸は、金属粉を１００重量部としたとき、ある実施態様において３重量％以下、別の実施態様において２．８重量％以下、別の実施態様において２．２重量％以下、別の実施態様において１．５重量％以下、別の実施態様において１．０重量％以下、別の実施態様において０．７重量％以下、別の実施態様において０．５重量％以下、である。

ポリマー
任意で、導電性ペースト１０５は、ポリマーを含む。ポリマーは、少量添加することで、導電性ペーストの粘度を調整し得る。ポリマーは、溶媒に可溶性である。ポリマーは、１，０００以上の分子量（Ｍｗ）をもつ。ポリマーの分子量は、ある実施態様において５，０００～９００，０００、別の実施態様において８，０００～７８０，０００、別の実施態様において１０，０００～６１０，０００、別の実施態様において１８，０００～４８０，０００、別の実施態様において２５，０００～３５０，０００、別の実施態様において３２，０００～２００，０００、である。なお、本願における分子量（Ｍｗ）は、重量平均分子量を意味する。分子量は、高速液体クロマトグラフィー（Ａｌｌｉａｎｃｅ２６９５、日本ウォーターズ株式会社）等で測定され得る。

ポリマーは、ある実施態様において、エチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルブチラール樹脂、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ブチラール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリウレタン樹脂、および、それらの混合物からなる群から選択される。ポリマーは、別の実施態様において、熱可塑性樹脂である。ポリマーは、別の実施態様において、エチルセルロースである。

ポリマーのガラス転移点は、ある実施態様において－３０～２５０℃、別の実施態様において１０～１８０℃、別の実施態様において８０～１５０℃、である。

ポリマーは、金属粉を１００重量部としたとき、ある実施態様において０．０２重量部以上、別の実施態様において０．１重量部以上、別の実施態様において０．２重量部以上、である。ポリマーは、金属粉を１００重量部としたとき、ある実施態様において４重量部以下、別の実施態様において２．８重量部以下、別の実施態様において１．８重量部以下、別の実施態様において１．０重量部以下、別の実施態様において０．７重量部以下、である。ポリマーは、上記のように少量の添加であると、接合層の十分な導電性を保ちつつ、導電性ペーストに適度な粘度を与えることが出来うる。

ポリマーは、導電性ペースト１０５の総重量に対して、ある実施態様において０．０１重量％以上、別の実施態様において０．０５重量％以上、別の実施態様において０．１重量％以上、別の実施態様において０．１５重量％以上である。ポリマーは、導電性ペースト１０５の総重量に対して、ある実施態様において２重量％以下、別の実施態様において１重量％以下、別の実施態様において０．５重量％以下、別の実施態様において０．３重量％以下、別の実施態様において０．２重量％以下、である。

特定の理論に限定されないが、本発明においては、接合用の導電性ペーストが特に分岐高級脂肪酸を含むことで、分岐高級脂肪酸２０３のカルボン酸が金属粉粒子２０１に付着し、分岐鎖側が金属粉粒子の外側に来ることで、金属粉粒子同士が適当な距離を保ちうる（図２）。よって、導電性ペーストが良好な粘度およびレオロジーを持つ導電性ペーストが得られるため、導電層上に塗布しても表面が窪むことなく平滑な表面もつ導電性ペースト層が形成できる。結果として、平滑な表面を持つ導電性ペースト層に電子部品を搭載すると、導電性ペースト層１０５および電子部品１０７との間に間隙がなく接触面積が増えるため、より接合強度が向上するという効果が得られたと考えられる。

添加剤
導電性ペースト１０５の所望する特性に合わせて、界面活性剤、分散剤、乳化剤、安定剤、可塑剤などの添加剤をさらに含めることができる。ある実施態様において、導電性ペースト１０５は、ガラスフリットを含まない。ある実施態様において、導電性ペースト１０５は、硬化剤または架橋材を含まない。ある実施態様において、導電性ペースト１０５は、熱硬化性樹脂を含まない。

本発明は以下の実施例によって説明されるが、それらに限定されない。

導電性ペーストを以下の手順によって調製した。

銀粉を、あらかじめ脂肪酸を添加したテキサノール溶液に分散させて導電性ペーストとした。銀粉は、粒径（Ｄ５０）が０．３μｍである球形銀粉および粒径（Ｄ５０）が０．２μｍである球形銀粉の混合粉であった。テキサノール溶液は、１３．１重量部の有機溶媒、０．３重量部のエチルセルロースを含んでいた。分散は、ミキサーで各材料を混ぜた後、三本ロールミルにかけて行った。脂肪酸は、オレイン酸、イソステアリン酸（日産化学工業株式会社製）またはイソステアリン酸Ｔ（日産化学工業株式会社製）のいずれかを用いた。また、比較例として脂肪酸を含まない導電性ペーストも準備した。

導電性ペーストの粘度は、シアレート１０ｓ^-1において、１５～７０Ｐａ・ｓであった。粘度の測定には、レオメータ（ＨＡＡＫＥ^TM ＭＡＲＳ^TM ＩＩＩ、チタン製コーンプレート：Ｃ２０／１°、ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｃ．）を用いた。

次に、導電性ペーストを銅基板に塗布して、導電性ペースト層を得た。銅プレート（２５ｍｍ幅、３４ｍｍ長さ、１ｍｍ厚）に、１０ｍｍ幅の間隔を空けてスコッチテープ（登録商標）（Ｍａｇｉｃ^TM、ＭＰ－１８、３ＭＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）を貼った。スコッチテープの間にスクレーパーを用いて導電性ペーストを塗布した後、スコッチテープを剥がして、角型パターン（１０ｍｍ幅、１０ｍｍ長さ、１５０μｍ厚）の導電性ペースト層を形成した。導電性ペーストの層をオーブンにて８０℃３０分エアー雰囲気で乾燥させた。

導電性ペーストを塗布して形成した角型パターンの表面を評価した。目視で確認し、平滑な角型パターン表面が得られた場合をＯＫとし、角型パターン表面に凹凸があり平滑でない場合をＮＧとした。角型パターン表面が平滑であれば、搭載される電子部品との接合面に間隙ができにくく、より剥がれにくくなる。

さらに、角型パターンの導電性ペーストを乾燥させた後、導電性ペースト層の接着性を調べた。乾燥後の角型パターンの上面に、銅チップ（３ｍｍ幅、３ｍｍ長さ、１ｍｍ厚）を載せた。ダイボンダー（Ｔ－３００２Ｍ、Ｔｒｅｓｋｙ社製）を用いて、５ＭＰａ加圧／１５０℃５秒間加熱の条件の下、エアー雰囲気で予備加熱して、銅チップを導電性ペースト上に接着させた。銅チップが、手で持ったピンセットで触れただけで剥がれてしまった場合はＮＧとした。触れても剥がれない場合はＯＫとした。

次に、導電性ペーストの層の上面に載せた銅チップ（３ｍｍ幅、３ｍｍ長さ、１ｍｍ厚）をダイボンダー（Ｔ－３００２Ｍ、Ｔｒｅｓｋｙ社製）を用いて、１０ＭＰａ加圧／２８０℃１分間加熱の条件の下、エアー雰囲気で銅プレート上に接合した。接合後、銅チップと銅プレートの間の接合強度を、ボンドテスター（４０００Ｐｌｕｓ、ノードソン・アドバンスト・テクノロジー株式会社）を用いたダイシェアテスト（ＭＩＬＳＴＤ－８８３）にて測定した。ボンドテスターによって、銅チップが剥離したときの強度を接合強度とした。

結果を表１に示す。脂肪酸を添加した導電性ペーストを用いた比較例２、実施例１、２は、接着性が得られたが、脂肪酸を添加しない導電性ペーストを用いた比較例１では、接着性が低く銅チップは接合のための本加熱前に容易に剥がれてしまった。なお、脂肪酸を添加しない導電性ペーストを用いた場合、平滑なパターン表面が得られず、接合強度が３７ＭＰａと低かった（比較例１）。オレイン酸を添加した場合は、平滑なパターン表面が得られず、接合強度が４７ＭＰａと低かった（比較例２）。他方、イソステアリン酸またはイソステアリン酸Ｔを添加した導電性ペーストを用いた場合は、平滑なパターン表面が得られたため５０ＭＰａ以上の十分な接合強度が得られた（実施例１、２）。

次に、分岐高級脂肪酸の添加量を調べた。分岐高級脂肪酸の代表例として、イソステアリン酸Ｔの添加量を調べた。イソステアリン酸Ｔの添加量を変えたこと以外は、実施例２と同様に導電性ペーストを準備し、接着性およびパターン表面について評価した。イソステアリン酸Ｔを添加することで、平滑なパターン表面得られたため、少なくとも十分な接合強度は得られると考えられる。しかしながら、イソステアリン酸Ｔの添加量が０．０６重量部と少ないときは、銅チップが接合用の本加熱前に容易に剥がれてしまい、接着性が不十分であった（比較例３）。他方、イソステアリン酸Ｔの添加量が０．１重量部のときは、銅チップは接合用の本加熱前に容易に剥がれることはなく、接着性は十分であった（実施例３）。

次に、脂肪酸としてデカン酸とイソパルミチン酸を調べた。脂肪酸の種類を変えたこと以外は、実施例１と同様に導電性ペーストを準備し、接着性およびパターン表面について評価した。デカン酸を添加した場合、銅チップは導電性ペースト表面に接着したものの、平滑なパターン表面が得られなかったため（比較例４）、十分な接合は得られないと考えられる。一方、イソパルミチン酸を添加した場合は、十分な接着性が得られ、なおかつ、平滑なパターン表面が得られたため（実施例４）、十分な接合も得られると考えられる。

上記実施例により、本発明の導電性ペーストを用いれば、電子部品を導電層に十分に接合させることができることが確認された。また、上記実施例により、本発明の導電性ペーストを用いれば、製造プロセス中、特に接合のための本加熱前に、マウントされた電子部品と導電性ペースト層とを十分に接着させることができることが確認された。

１００電子デバイス
１０１基板
１０３導電層
１０５導電性ペースト
１０７電子部品
２０１金属粉粒子
２０３分岐高級脂肪酸

Claims

導電層を含む基板を準備する工程と、
導電層の上に導電性ペーストを塗布する工程であって、導電性ペーストが、１００重量部の金属粉、５～２０重量部の溶媒、および、０．０７～３重量部の分岐高級脂肪酸を含む、接合用の導電性ペーストであり、
塗布された導電性ペーストの上に電子部品を搭載する工程と、
導電性ペーストを加熱して、導電層と電子部品とを接合する工程とを含み、
導電層と電子部品とを接合する工程における加熱温度は、２００～４００℃であり、加熱時間は０．１～３０分であり、
塗布された導電性ペーストの上に電子部品を搭載した後、接合のための加熱の前に、導電性ペーストの層を予備過熱し、予備過熱の温度が８０～１８０℃であり、予備過熱時間が１秒以上６０秒以下である、電子デバイスの製造方法。
分岐高級脂肪酸が、ｎ－ブチルオクタン酸（Ｃ１２）、ｎ－メチルトリデカン酸（Ｃ１４）、ｎ－メチルテトラデカン酸（Ｃ１５）、イソパルミチン酸（Ｃ１６）、イソステアリン酸（Ｃ１８）、ｎ－メチルノナデカン酸（Ｃ１９）、イソアラキン酸（Ｃ２０）、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載の製造方法。
分岐高級脂肪酸が、イソパルミチン酸（Ｃ１６）、イソステアリン酸（Ｃ１８）、イソアラキン酸（Ｃ２０）およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載の製造方法。
分岐高級脂肪酸が、一般式（１）で表され、

式（１）中、Ｒ₁およびＲ₂は、それぞれ独立して、炭素数４～１０（ただし式（１）中の炭素数の合計は１２以上）の炭化水素である、請求項１～３のいずれか１項に記載の製造方法。
金属粉の粒径（Ｄ５０）が、０．０１～２μｍである、請求項１～４のいずれか１項に記載の製造方法。
導電性ペーストが、さらに０．０１～４重量部のポリマーを含む、請求項１～５のいずれか１項に記載の製造方法。
電子部品が、半導体チップ、ＩＣチップ、チップ抵抗、チップコンデンサ、チップインダクタ、センサーチップ、およびこれらの組合せからなる群より選択される、請求項１～６のいずれか１項に記載の製造方法。
電子部品が、銅、銀、金、ニッケル、パラジウム、プラチナ、これらの合金、およびこれらの組合せからなる群より選択されるメタライゼーション層を含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の製造方法。