JP7418731B2 - How to join metal parts - Google Patents
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Description
本発明は、金属製部材の接合方法、金属製部材接合体及び回路基板に関する。 The present invention relates to a method for joining metal members, a joined metal member, and a circuit board.
従来、電子部品と基板との接合や、回路同士の接合など、金属製部材同士の接合時には、はんだが汎用されている。しかし、はんだの融点が比較的低いために、例えば、はんだ実装を行って製造したモジュールを、さらに電子基板に実装する場合には、260℃程度の温度でのリフロー時に、はんだが再溶融することによって、実装位置にずれが生じるという問題点があった。また、パワー半導体モジュールでは、その動作温度が200℃以上の高温になることもある。したがって、はんだ実装を行って得られたパワー半導体モジュールでも、同様の問題点があった。 Conventionally, solder has been widely used when joining metal members together, such as joining electronic components and circuit boards, or joining circuits together. However, since the melting point of solder is relatively low, for example, when a module manufactured by solder mounting is further mounted on an electronic board, the solder may remelt during reflow at a temperature of about 260°C. Therefore, there was a problem in that the mounting position was shifted. Furthermore, the operating temperature of a power semiconductor module may reach a high temperature of 200° C. or higher. Therefore, power semiconductor modules obtained by solder mounting also have similar problems.
このような、はんだの再溶融に起因する問題点を解決できるものとして、金属銀と、樹脂成分であるバインダーと、を含有する導電性接着剤がある。
しかし、導電性接着剤はバインダーを含有するため、導電性接着剤で構成された接合部の電気抵抗率が高くなる(通常は100μΩ・cm以上となる)ことが避けられず、また、この接合部の耐熱性も不十分であるという問題点があった。
A conductive adhesive containing metallic silver and a binder, which is a resin component, can solve such problems caused by remelting of solder.
However, since the conductive adhesive contains a binder, it is unavoidable that the electrical resistivity of the joint made of the conductive adhesive becomes high (usually 100 μΩ・cm or more), and this joint There was also a problem that the heat resistance of the parts was insufficient.
一方、加熱処理を行うことによって優れた導電性を示す材料として、β-ケトカルボン酸銀が配合されてなる銀インク組成物が開示されている(特許文献1参照)。この銀インク組成物は、その加熱処理によって、β-ケトカルボン酸銀から金属銀を形成する材料であり、10μΩ・cm以下という極めて低い体積抵抗率の金属銀を形成できる。また、形成された金属銀は、それ以降、200℃以上等の高温に曝されても再溶融しない。したがって、上述のような、はんだの再溶融に起因する問題点を解決できる。 On the other hand, a silver ink composition containing silver β-ketocarboxylate has been disclosed as a material that exhibits excellent conductivity when subjected to heat treatment (see Patent Document 1). This silver ink composition is a material that forms metallic silver from silver β-ketocarboxylate by heat treatment, and can form metallic silver with an extremely low volume resistivity of 10 μΩ·cm or less. Moreover, the formed metallic silver does not remelt even if it is exposed to high temperatures such as 200° C. or higher thereafter. Therefore, the above-mentioned problems caused by remelting of the solder can be solved.
しかし、前記銀インク組成物は、バインダーを含有していないため、この銀インク組成物を用いて、金属製部材同士を接合した場合には、金属銀を介して金属製部材同士が接合された構造の強度、すなわち接合強度を高くすることが困難であるという問題点があった。 However, since the silver ink composition does not contain a binder, when metal members are bonded together using this silver ink composition, the metal members are bonded to each other via metallic silver. There was a problem in that it was difficult to increase the strength of the structure, that is, the bonding strength.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、導電性接合部を介して、金属製部材同士を高い強度で接合できる、金属製部材の接合方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for joining metal members by which metal members can be joined with high strength via a conductive joint.
上記課題を解決するため、本発明は、金属製部材同士を接合する方法であって、金属製の第1部材と、金属製の第2部材と、のいずれか一方又は両方の表面に付着している銀インク組成物を、60℃以上の温度で固化させずに加熱することにより、前記銀インク組成物の加熱物を得る工程と、前記銀インク組成物の加熱物を介在させて、前記第1部材と前記第2部材とを圧着しながら、前記加熱物を焼成することにより、前記第1部材と前記第2部材とを、金属銀によって接合する工程と、を有し、前記銀インク組成物が、式「-COOAg」で表される基を有するカルボン酸銀と、アミン化合物と、ギ酸と、が配合されてなり、前記銀インク組成物が、その焼成によって金属銀を形成するための材料である、金属製部材の接合方法を提供する。
本発明の金属製部材の接合方法においては、60℃以上の温度で固化させずに加熱する前の前記銀インク組成物が、前記カルボン酸銀から生成した金属銀の粒子を含有し、前記金属銀の粒子の結晶子径が20nm未満であることが好ましい。
本発明の金属製部材の接合方法においては、前記カルボン酸銀が、下記一般式(1)で表わされるβ-ケトカルボン酸銀であることが好ましい。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method for joining metal members to each other, in which a first member made of metal and a second member made of metal are bonded to the surface of one or both of them. heating the silver ink composition without solidifying at a temperature of 60° C. or higher to obtain a heated silver ink composition; bonding the first member and the second member with metallic silver by firing the heated material while pressing the first member and the second member together, the step of joining the first member and the second member with metallic silver; The composition contains a silver carboxylate having a group represented by the formula "-COOAg", an amine compound, and formic acid, and the silver ink composition forms metallic silver by firing. Provided is a method for joining metal members made of materials such as
In the method for joining metal members of the present invention, the silver ink composition before being heated without solidifying at a temperature of 60° C. or higher contains particles of metallic silver produced from the silver carboxylate, and Preferably, the crystallite size of the silver particles is less than 20 nm.
In the method for joining metal members of the present invention, the silver carboxylate is preferably silver β-ketocarboxylate represented by the following general formula (1).
Y1はそれぞれ独立にフッ素原子、塩素原子、臭素原子又は水素原子であり;R1は炭素数1~19の脂肪族炭化水素基又はフェニル基であり;R2は炭素数1~20の脂肪族炭化水素基であり;R3は炭素数1~16の脂肪族炭化水素基であり;R4及びR5はそれぞれ独立に炭素数1~18の脂肪族炭化水素基であり;R6は炭素数1~19の脂肪族炭化水素基、水酸基又は式「AgO-」で表される基であり;
X1はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1~20の脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよいフェニル基若しくはベンジル基、シアノ基、N-フタロイル-3-アミノプロピル基、2-エトキシビニル基、又は一般式「R7O-」、「R7S-」、「R7-C(=O)-」若しくは「R7-C(=O)-O-」で表される基であり;
R7は、炭素数1~10の脂肪族炭化水素基、チエニル基、又は1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよいフェニル基若しくはジフェニル基である。)
Y 1 is each independently a fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, or hydrogen atom; R 1 is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 19 carbon atoms or a phenyl group; R 2 is an aliphatic group having 1 to 20 carbon atoms; R 3 is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms; R 4 and R 5 are each independently an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms; R 6 is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms; An aliphatic hydrocarbon group having 1 to 19 carbon atoms, a hydroxyl group, or a group represented by the formula "AgO-";
X 1 is each independently a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a halogen atom, a phenyl group or benzyl group in which one or more hydrogen atoms may be substituted with a substituent, a cyano group, N -phthaloyl-3-aminopropyl group, 2-ethoxyvinyl group, or general formula "R 7 O-", "R 7 S-", "R 7 -C(=O)-" or "R 7 -C( is a group represented by “=O)-O-”;
R 7 is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, a thienyl group, or a phenyl group or diphenyl group in which one or more hydrogen atoms may be substituted with a substituent. )
また、本発明は、前記金属製部材の接合方法により得られた、金属製部材接合体であって、前記金属製部材接合体のダイシェア強度が15MPa以上である、金属製部材接合体を提供する。
また、本発明は、前記金属製部材接合体を、有機基板上に備え、前記金属製部材が金属電極である、回路基板を提供する。
また、本発明は、金属製部材接合体であって、前記金属製部材接合体は、金属製の第1部材と、金属製の第2部材と、が金属銀を介して接合されて、構成されており、前記第1部材及び第2部材のいずれか一方又は両方が、銅製であり、前記第1部材が銅製である場合には、前記金属製部材接合体は、前記第1部材と前記金属銀との間に、前記第1部材側から前記金属銀側へ向けて、銀を主要構成元素とする層と、銅及び酸素を主要構成元素とする層と、をこの順に備えており、前記第2部材が銅製である場合には、前記金属製部材接合体は、前記第2部材と前記金属銀との間に、前記第2部材側から前記金属銀側へ向けて、銀を主要構成元素とする層と、銅及び酸素を主要構成元素とする層と、をこの順に備えており、前記金属製部材接合体のダイシェア強度が15MPa以上である、金属製部材接合体を提供する。
Further, the present invention provides a metal member joined body obtained by the metal member joining method, wherein the metal member joined body has a die shear strength of 15 MPa or more. .
Further, the present invention provides a circuit board in which the metal member assembly is provided on an organic substrate, and the metal member is a metal electrode.
The present invention also provides a metal member joined body, wherein the metal member joined body has a structure in which a first metal member and a second metal member are joined via metal silver. If one or both of the first member and the second member is made of copper, and the first member is made of copper, the metal member joined body is made of the first member and the second member. A layer containing silver as a main constituent element and a layer containing copper and oxygen as main constituent elements are provided in this order between the metallic silver and the metallic silver side, from the first member side to the metallic silver side, When the second member is made of copper, the metal member assembly is arranged such that silver is mainly applied between the second member and the metal silver from the second member side to the metal silver side. The present invention provides a metal member assembly comprising a layer containing copper as a constituent element and a layer containing copper and oxygen as main constituent elements in this order, and having a die shear strength of 15 MPa or more.
本発明によれば、導電性接合部を介して、金属製部材同士を高い強度で接合できる、金属製部材の接合方法が提供される。 According to the present invention, there is provided a method for joining metal members that can join metal members with high strength via a conductive joint.
<<金属製部材の接合方法>>
本発明の一実施形態に係る金属製部材の接合方法は、金属製部材同士を接合する方法であって、金属製の第1部材(本明細書においては、単に「第1部材」と略記することがある)と、金属製の第2部材(本明細書においては、単に「第2部材」と略記することがある)と、のいずれか一方又は両方の表面に付着している銀インク組成物を、60℃以上の温度で固化させずに加熱することにより、前記銀インク組成物の加熱物を得る工程(本明細書においては、「予備加熱工程」と称することがある)と、前記銀インク組成物の加熱物を介在させて、前記第1部材と前記第2部材とを圧着しながら、前記加熱物を焼成することにより、前記第1部材と前記第2部材とを、金属銀によって接合する工程(本明細書においては、「接合工程」と称することがある)と、を有し、前記銀インク組成物が、式「-COOAg」で表される基を有するカルボン酸銀(本明細書においては、単に「カルボン酸銀」と略記することがある)と、アミン化合物と、ギ酸と、が配合されてなり、前記銀インク組成物が、その焼成によって金属銀を形成するための材料である、接合方法である。
<<Method for joining metal members>>
A method for joining metal members according to an embodiment of the present invention is a method for joining metal members together, and includes a first metal member (herein simply abbreviated as "first member"). A silver ink composition attached to the surface of one or both of the metal second member (herein sometimes simply referred to as "second member"); a step of obtaining a heated product of the silver ink composition by heating the product at a temperature of 60° C. or higher without solidifying it (herein sometimes referred to as a “preheating step”); The first member and the second member are bonded to each other by pressing the first member and the second member together with a heated material of a silver ink composition interposed therebetween, and the heated material is fired, thereby bonding the first member and the second member to the metallic silver. (herein sometimes referred to as a "joining step"), wherein the silver ink composition includes a silver carboxylate having a group represented by the formula "-COOAg" ( In this specification, the silver ink composition is formed by blending a silver carboxylate (sometimes simply abbreviated as "silver carboxylate"), an amine compound, and formic acid, and the silver ink composition forms metallic silver by firing. material and joining method.
本実施形態によれば、上述の特定範囲の銀インク組成物を用いて、前記予備加熱工程及び接合工程を行うことにより、前記第1部材及び第2部材が金属銀を介して、高い接合強度で接合された金属製部材接合体が得られる。
以下、本実施形態の金属製部材の接合方法について、詳細に説明する。
According to this embodiment, by performing the preheating step and the bonding step using the silver ink composition in the specific range described above, the first member and the second member have high bonding strength through the metallic silver. A joined metal member assembly is obtained.
The method for joining metal members according to this embodiment will be described in detail below.
<予備加熱工程>
前記予備加熱工程においては、前記第1部材と、前記第2部材と、のいずれか一方又は両方の表面に付着している銀インク組成物を、60℃以上の温度で固化させずに加熱することにより、前記銀インク組成物の加熱物を得る。
本工程で用いる銀インク組成物は、金属銀の形成材料であり、前記カルボン酸銀と、アミン化合物と、ギ酸と、が配合されてなる。
<Preheating process>
In the preheating step, the silver ink composition adhering to the surface of either or both of the first member and the second member is heated at a temperature of 60° C. or higher without solidifying. By doing so, a heated product of the silver ink composition is obtained.
The silver ink composition used in this step is a material for forming metallic silver, and is a mixture of the silver carboxylate, an amine compound, and formic acid.
本工程において、前記加熱物を得るために加熱を開始する前、すなわち、60℃以上の温度で固化させずに加熱する前、の前記銀インク組成物は、典型的には、前記カルボン酸銀から生成した金属銀の粒子を含有している。これは、前記ギ酸の作用により、前記カルボン酸銀からの金属銀の形成が促進されるためである。 In this step, the silver ink composition before starting heating to obtain the heated object, that is, before heating without solidifying at a temperature of 60° C. or higher, typically contains the silver carboxylate composition. Contains particles of metallic silver produced from. This is because the formation of metallic silver from the silver carboxylate is promoted by the action of the formic acid.
本実施形態においては、前記金属銀の粒子の結晶子径が、20nm未満であることが好ましく、19nm以下であることがより好ましく、17nm以下であることがさらに好ましい。前記結晶子径が前記上限値未満(又は以下)であることで、接合強度がより高い金属製部材接合体が得られる。 In this embodiment, the crystallite diameter of the metallic silver particles is preferably less than 20 nm, more preferably 19 nm or less, and even more preferably 17 nm or less. When the crystallite diameter is less than (or less than) the upper limit value, a metal member joined body with higher bonding strength can be obtained.
前記金属銀の粒子の結晶子径の下限値は、特に限定されない。例えば、このような金属銀の粒子を含有する銀インク組成物の調製がより容易である点では、前記結晶子径は、3nm以上であることが好ましい。 The lower limit of the crystallite diameter of the metallic silver particles is not particularly limited. For example, from the viewpoint of easier preparation of a silver ink composition containing such metallic silver particles, the crystallite diameter is preferably 3 nm or more.
前記金属銀の粒子の結晶子径は、上述のいずれかの上限値と、下限値と、を任意に組み合わせて設定される範囲内に、適宜調節できる。
例えば、一実施形態において、前記金属銀の粒子の結晶子径は、3nm以上20nm未満、3~19nm、及び3~17nmのいずれかであってもよい。ただし、これらは、前記金属銀の粒子の結晶子径の一例である。
The crystallite diameter of the metallic silver particles can be adjusted as appropriate within a range set by any combination of any of the above upper and lower limits.
For example, in one embodiment, the crystallite size of the metallic silver particles may be 3 nm or more and less than 20 nm, 3 to 19 nm, and 3 to 17 nm. However, these are examples of the crystallite diameter of the metallic silver particles.
金属銀の粒子の結晶子径は、公知の方法で求められる。例えば、金属銀の粒子をX線回折測定に供し、得られたX線回折プロファイルのうち、最も強度が強い結晶面のピークに関し、シェラー(Scherrer)の式「D=kλ/βcosθ(式中、Dは結晶子径(nm)であり;kは定数(ここでは0.9を用いる)であり;λはX線の波長(CuKα線)0.154nmであり;βはピーク半値幅(rad)であり;θは測定角度の1/2の角度である。)」を用いることで、結晶子径を算出できる。 The crystallite diameter of metallic silver particles is determined by a known method. For example, when metallic silver particles are subjected to X-ray diffraction measurement, the peak of the crystal plane with the highest intensity in the obtained X-ray diffraction profile is determined using Scherrer's formula "D=kλ/βcosθ (wherein, D is the crystallite diameter (nm); k is a constant (0.9 is used here); λ is the wavelength of X-rays (CuKα ray) 0.154 nm; β is the peak half-width (rad) ; θ is 1/2 of the measurement angle.)", the crystallite diameter can be calculated.
前記第1部材は金属製であり、これを構成する金属は、単体金属及び合金のいずれであってもよい。
前記金属で好ましいものとしては、例えば、銅、銀、金、パラジウム、ニッケル、並びに、銅、銀、金、パラジウム及びニッケルからなる群より選択される1種又は2種以上を含む合金が挙げられる。これらの中でも、前記金属は、銅、銀、金、パラジウム又はニッケルであることがより好ましく、銅又は銀であることがさらに好ましい。
The first member is made of metal, and the metal constituting it may be either a single metal or an alloy.
Preferred metals include, for example, copper, silver, gold, palladium, nickel, and alloys containing one or more selected from the group consisting of copper, silver, gold, palladium, and nickel. . Among these, the metal is more preferably copper, silver, gold, palladium or nickel, and even more preferably copper or silver.
予備加熱工程においては、金属製部材の表面にさらに金属層が設けられたものを、第1部材を含む部材として用いてもよい。前記金属層は、例えば、蒸着、メッキ等の公知の方法で、金属製部材の表面に形成できる。 In the preheating step, a metal member further provided with a metal layer on its surface may be used as the member including the first member. The metal layer can be formed on the surface of the metal member by, for example, a known method such as vapor deposition or plating.
このような金属層を表面に備えた金属製部材においては、後述する導電性接合部を形成するための銀インク組成物を付着させる箇所が、第1部材となる。例えば、前記金属層のみに銀インク組成物を付着させる場合には、前記金属層が第1部材となる。金属製部材と前記金属層の両方に銀インク組成物を付着させる場合には、金属製部材と前記金属層がともに第1部材となる。金属製部材のみに銀インク組成物を付着させる場合には、金属製部材が第1部材となる。 In a metal member having such a metal layer on its surface, the first member is the part to which a silver ink composition for forming a conductive joint, which will be described later, is attached. For example, when the silver ink composition is applied only to the metal layer, the metal layer becomes the first member. When the silver ink composition is applied to both the metal member and the metal layer, both the metal member and the metal layer become the first member. When the silver ink composition is applied only to a metal member, the metal member becomes the first member.
このような金属層を表面に備えた金属製部材で好ましいものとしては、例えば、銀層を表面に備えた銅製部材が挙げられるが、これは一例である。 A preferable example of a metal member having such a metal layer on its surface is a copper member having a silver layer on its surface, but this is just one example.
予備加熱工程においては、金属製部材と非金属製部材との複合体を、第1部材を含む部材として用いてもよい。
前記非金属製部材としては、例えば、半導体ウエハ、半導体チップ、有機絶縁基材、無機絶縁基材、有機・無機複合絶縁基材等が挙げられ、これらは公知のものであってもよい。
In the preheating step, a composite of a metal member and a non-metal member may be used as the member including the first member.
Examples of the nonmetallic member include a semiconductor wafer, a semiconductor chip, an organic insulating base material, an inorganic insulating base material, an organic/inorganic composite insulating base material, and any of these may be known.
前記半導体ウエハ又は半導体チップとしては、例えば、シリコン、シリコンカーバイド若しくは窒化ガリウム等の半導体を構成材料とする、ウエハ又はチップ等が挙げられる。
前記有機絶縁基材としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製基材、ポリイミド製基材、液晶ポリマー製基材、シクロオレフィンポリマー製基材等が挙げられる。
前記無機絶縁基材としては、例えば、セラミック製基材等が挙げられる。
前記有機・無機複合絶縁基材は、有機材料及び無機材料をともに構成材料とする基材であり、その例としては、ガラスエポキシ樹脂製基材等が挙げられる。
Examples of the semiconductor wafer or semiconductor chip include a wafer or chip made of a semiconductor such as silicon, silicon carbide, or gallium nitride.
Examples of the organic insulating base material include a polytetrafluoroethylene (PTFE) base material, a polyimide base material, a liquid crystal polymer base material, a cycloolefin polymer base material, and the like.
Examples of the inorganic insulating base material include ceramic base materials.
The organic/inorganic composite insulating base material is a base material whose constituent materials are both an organic material and an inorganic material, and examples thereof include a glass epoxy resin base material.
前記複合体は、非金属製部材の種類によらず、例えば、非金属製部材の目的とする箇所に、蒸着、メッキ、スパッタリング若しくは印刷等によって、金属製部材を形成するか、又は、ろう付け若しくは接着剤による貼合せ等によって、金属製部材を接合することによって、作製できる。 Regardless of the type of non-metallic member, the composite may be formed by forming a metal member at a desired location of the non-metallic member by vapor deposition, plating, sputtering, printing, etc., or by brazing. Alternatively, it can be produced by joining metal members by bonding with an adhesive or the like.
ここまでは、金属製部材として、半導体ウエハ、半導体チップ、有機絶縁基材、無機絶縁基材、又は有機・無機複合絶縁基材等に設けられたものついて、主に説明したが、金属製部材としては、例えば、これらに設けられていない金属板(例えば、放熱板)も好適である。 Up to this point, we have mainly explained metal members provided on semiconductor wafers, semiconductor chips, organic insulating base materials, inorganic insulating base materials, organic/inorganic composite insulating base materials, etc. For example, a metal plate (for example, a heat sink) that is not provided in these is also suitable.
第1部材の形状は、特に限定されず、例えば、シート状、板状、角柱状、角錐状、円柱状、円錐状、球状、長球状、棒状、これら9種(すなわち、シート状、板状、角柱状、角錐状、円柱状、円錐状、球状、長球状及び棒状)からなる群より選択される2種以上が組み合わされた又は融合された形状、並びに不定形状のいずれであってもよい。 The shape of the first member is not particularly limited, and examples thereof include a sheet, a plate, a prism, a pyramid, a cylinder, a cone, a sphere, a long sphere, and a rod. , prismatic, pyramidal, cylindrical, conical, spherical, spheroidal, and rod-like), and may be a combination or fusion of two or more types selected from the group consisting of .
第1部材の大きさは、特に限定されない。 The size of the first member is not particularly limited.
第1部材の形状及び大きさは、第1部材の用途に応じて、適宜選択できる。
例えば、第1部材が板状又は棒状である場合には、第1部材の接合面(後述する第1面)における1辺の長さは、0.01~30mm、0.02~24mm、及び0.03~18mmのいずれであってもよく、第1部材の厚さは、0.01~5mm、0.02~3mm、及び0.03~1.5mmのいずれであってもよい。ただし、これらは、第1部材の形状及び大きさの一例である。これらの形状及び大きさの第1部材は、例えば、回路を構成する電極として好適である。
第1部材の形状が、板状及び棒状のいずれでもない場合には、例えば、接合面の面積が、上述の1辺の長さから算出される接合面の面積と同等となるように、第1部材の大きを調節できる。
The shape and size of the first member can be appropriately selected depending on the use of the first member.
For example, when the first member is plate-shaped or rod-shaped, the length of one side of the joint surface (first surface described later) of the first member is 0.01 to 30 mm, 0.02 to 24 mm, and The thickness of the first member may be any of 0.03 to 18 mm, and the thickness of the first member may be any of 0.01 to 5 mm, 0.02 to 3 mm, and 0.03 to 1.5 mm. However, these are examples of the shape and size of the first member. The first member having these shapes and sizes is suitable, for example, as an electrode forming a circuit.
If the shape of the first member is neither plate-like nor rod-like, for example, the first member may be shaped so that the area of the joint surface is equal to the area of the joint surface calculated from the length of one side described above. The size of one member can be adjusted.
前記第2部材も金属製である。
第2部材を構成する金属としては、上記の第1部材を構成する金属と同様のものが挙げられる。
第2部材の形状としては、第1部材の形状と同様のものが挙げられる。
第2部材の大きさは、第1部材の大きさと同様であってよい。
The second member is also made of metal.
Examples of the metal constituting the second member include the same metals as the metal constituting the first member described above.
Examples of the shape of the second member include those similar to the shape of the first member.
The size of the second member may be similar to the size of the first member.
第2部材も、第1部材の場合と同様に、第2部材を含む部材として、用いることができる。そして、第2部材を含む部材は、上述の第1部材を含む部材と同様に用いることができる。 Similarly to the first member, the second member can also be used as a member containing the second member. The member including the second member can be used in the same manner as the member including the first member described above.
第1部材と第2部材は、互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。
例えば、後述する接合工程において接合する第1部材と第2部材は、材質の点、形状の点、及び大きさの点において、互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。
The first member and the second member may be the same or different.
For example, the first member and the second member to be joined in the joining process described below may be the same or different in terms of material, shape, and size.
本実施形態で好ましい第1部材及び第2部材としては、例えば、回路を構成する電極が挙げられる。 In this embodiment, preferable first and second members include, for example, electrodes that constitute a circuit.
予備加熱工程においては、第1部材と、第2部材と、のいずれか一方又は両方は、その表面に銀インク組成物を付着させて用いる。すなわち、予備加熱工程においては、(A1)表面に銀インク組成物が付着している第1部材と、表面に銀インク組成物が付着していない第2部材と、の組み合わせ(本明細書においては、「組み合わせ(A1)」と称することがある)、(A2)表面に銀インク組成物が付着していない第1部材と、表面に銀インク組成物が付着している第2部材と、の組み合わせ(本明細書においては、「組み合わせ(A2)」と称することがある)、又は、(A3)表面に銀インク組成物が付着している第1部材と、表面に銀インク組成物が付着している第2部材と、の組み合わせ(本明細書においては、「組み合わせ(A3)」と称することがある)を用いる。 In the preheating step, one or both of the first member and the second member is used with a silver ink composition attached to the surface thereof. That is, in the preheating step, (A1) a combination of a first member to which the silver ink composition is attached to the surface and a second member to which the silver ink composition is not attached to the surface (hereinafter referred to as may be referred to as "combination (A1)"), (A2) a first member to which the silver ink composition is not attached to the surface, and a second member to which the silver ink composition is attached to the surface; (In this specification, the combination may be referred to as "combination (A2)"), or (A3) a first member having a silver ink composition attached to its surface, and a first member having a silver ink composition attached to its surface. A combination (sometimes referred to as "combination (A3)" in this specification) of the attached second member is used.
組み合わせ(A3)を用いる場合には、第1部材の表面に付着している銀インク組成物と、第2部材の表面に付着している銀インク組成物とは、互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。 When using combination (A3), the silver ink composition adhering to the surface of the first member and the silver ink composition adhering to the surface of the second member may be the same as each other. However, they may be different from each other.
第1部材又は第2部材の表面には、印刷法、塗布法等の公知の方法によって、銀インク組成物を付着させることができる。 The silver ink composition can be attached to the surface of the first member or the second member by a known method such as a printing method or a coating method.
前記印刷法としては、例えば、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、ディップ式印刷法、インクジェット式印刷法、ディスペンサー式印刷法、ジェットディスペンサー式印刷法、グラビア印刷法、グラビアオフセット印刷法、パッド印刷法等が挙げられる。 Examples of the printing method include a screen printing method, a flexo printing method, an offset printing method, a dip printing method, an inkjet printing method, a dispenser printing method, a jet dispenser printing method, a gravure printing method, a gravure offset printing method, Examples include pad printing method.
前記塗布法としては、例えば、スピンコーター、エアーナイフコーター、カーテンコーター、ダイコーター、ブレードコーター、ロールコーター、ゲートロールコーター、バーコーター、ロッドコーター、グラビアコーター等の各種コーターを用いる方法;ワイヤーバーを用いる方法;スロットダイ等のコーティング装置を用いる方法;スプレー法等が挙げられる。 The coating method includes, for example, a method using various coaters such as a spin coater, an air knife coater, a curtain coater, a die coater, a blade coater, a roll coater, a gate roll coater, a bar coater, a rod coater, and a gravure coater; Methods to be used include a method using a coating device such as a slot die, a spray method, and the like.
第1部材又は第2部材の表面における銀インク組成物の付着箇所に対しては、銀インク組成物を付着させる前に、不純物を取り除く清浄化処理を行うことが好ましい。このようにすることで、接合強度がより高い金属製部材接合体が得られる。 It is preferable to perform a cleaning process to remove impurities before depositing the silver ink composition on the surface of the first member or the second member to which the silver ink composition is deposited. By doing so, a metal member joined body with higher joining strength can be obtained.
前記清浄化処理は、公知の方法で行うことができ、例えば、薬剤による表面の化学処理と、表面加工による物理処理と、のいずれであってもよい。
前記薬剤としては、例えば、硝酸、リン酸、硫酸、塩酸等の酸;アセトン等の有機溶剤等が挙げられる。酸による化学処理は、不純物の除去全般を行うときに有用である。酸を用いた場合には、第1部材又は第2部材の酸処理面をさらに水洗することが好ましい。有機溶剤による化学処理は、脂溶性の高い不純物の除去を行うときに有用である。
前記表面加工としては、例えば、やすり等の研磨材を用いた研磨処理等が挙げられる。
The cleaning treatment can be performed by a known method, and may be, for example, a chemical treatment of the surface using a drug or a physical treatment using a surface treatment.
Examples of the chemicals include acids such as nitric acid, phosphoric acid, sulfuric acid, and hydrochloric acid; organic solvents such as acetone. Chemical treatment with acids is useful for general impurity removal. When an acid is used, it is preferable to further wash the acid-treated surface of the first member or the second member with water. Chemical treatment with an organic solvent is useful when removing highly fat-soluble impurities.
Examples of the surface treatment include polishing using an abrasive material such as a file.
予備加熱工程において、前記カルボン酸銀と、アミン化合物と、ギ酸と、が配合されてなる銀インク組成物を用いる理由は、以下のような有利な点があるからである。
すなわち、前記銀インク組成物は、前記カルボン酸銀が配合されてなる銀インク組成物全般の中では、前記カルボン酸銀の配合量を多くするのに有利である。その場合、銀インク組成物は、その単位量あたりの前記カルボン酸銀由来の成分(例えば、カルボン酸銀、カルボン酸銀から生じた金属銀等)の含有量が多いため、第1部材及び第2部材の表面において、1回の施工でより多くの前記加熱物を形成できる。また、前記銀インク組成物は、その粘度が大きいため、第1部材及び第2部材の表面における銀インク組成物の付着量を多くすることが容易である。したがって、この点でも前記銀インク組成物は、第1部材及び第2部材の表面において、1回の施工でより多くの前記加熱物を形成できる。
このように、前記銀インク組成物は、第1部材及び第2部材の表面における前記加熱物の形成量を容易に多くできる点で有利である。
The reason why a silver ink composition containing the silver carboxylate, an amine compound, and formic acid is used in the preheating step is because it has the following advantages.
That is, the silver ink composition is advantageous in increasing the amount of silver carboxylate among all silver ink compositions containing silver carboxylate. In that case, the silver ink composition has a large content of components derived from the silver carboxylate (for example, silver carboxylate, metallic silver generated from silver carboxylate, etc.) per unit amount of the silver ink composition, and therefore More heated objects can be formed on the surfaces of the two members in one execution. Further, since the silver ink composition has a high viscosity, it is easy to increase the amount of the silver ink composition adhered to the surfaces of the first member and the second member. Therefore, also in this respect, the silver ink composition can form more of the heated material on the surfaces of the first member and the second member in one application.
As described above, the silver ink composition is advantageous in that it is possible to easily increase the amount of the heated material formed on the surfaces of the first member and the second member.
また、前記銀インク組成物の付着対象である第1部材及び第2部材は、金属製であり、その表面においては、酸化反応によって金属酸化物が生成し易い。このような金属酸化物が、膜状又は非膜状に生成すると、金属製部材接合体の抵抗率が上昇するだけでなく、金属製部材接合体の接合強度が低下してしまう。
これに対して、前記銀インク組成物中に含有されるギ酸は、還元作用を有しており、前記銀インク組成物自体が良好な還元性を有している。したがって、前記銀インク組成物は、第1部材及び第2部材の表面において、金属酸化物の量を低減できる点で有利である。
Further, the first member and the second member to which the silver ink composition is attached are made of metal, and metal oxides are likely to be generated on the surfaces thereof by oxidation reaction. When such metal oxides are produced in a film or non-film form, not only the resistivity of the metal member assembly increases, but also the bonding strength of the metal member assembly decreases.
On the other hand, the formic acid contained in the silver ink composition has a reducing effect, and the silver ink composition itself has good reducing properties. Therefore, the silver ink composition is advantageous in that it can reduce the amount of metal oxide on the surfaces of the first member and the second member.
また、ホルミル基を有する化合物は、塩基性条件下で還元作用がより活性化される。そして、前記銀インク組成物は、配合されたアミン化合物の影響で塩基性であり、ホルミル基を有するギ酸の還元作用が、より活性化されている。したがって、前記銀インク組成物は、上述のギ酸を用いたことによる効果が、より高い点で有利である。 In addition, the reducing action of compounds having a formyl group is more activated under basic conditions. The silver ink composition is basic due to the effect of the blended amine compound, and the reducing action of formic acid having a formyl group is more activated. Therefore, the silver ink composition is advantageous in that the effect of using the above-mentioned formic acid is higher.
第1部材又は第2部材の表面における銀インク組成物の付着量は、特に限定されず、導電性接合部の目的とする厚さを考慮して、適宜設定すればよい。 The amount of the silver ink composition deposited on the surface of the first member or the second member is not particularly limited, and may be appropriately set in consideration of the intended thickness of the conductive joint.
第1部材又は第2部材の表面における銀インク組成物の加熱物の厚さは、100μm以上であることが好ましく、200μm以上であることがより好ましく、250μm以上であることがさらに好ましい。前記加熱物の厚さが前記下限値以上であることで、接合強度がより高い金属製部材接合体が得られる。 The thickness of the heated silver ink composition on the surface of the first member or the second member is preferably 100 μm or more, more preferably 200 μm or more, and even more preferably 250 μm or more. When the thickness of the heated object is equal to or greater than the lower limit, a metal member assembly with higher bonding strength can be obtained.
第1部材又は第2部材の表面における銀インク組成物の加熱物の厚さの上限値は、特に限定されない。過剰な厚さとなることを避ける点では、前記加熱物の厚さは、1000μm以下であることが好ましい。 The upper limit of the thickness of the heated material of the silver ink composition on the surface of the first member or the second member is not particularly limited. In order to avoid excessive thickness, the thickness of the heated object is preferably 1000 μm or less.
前記加熱物の厚さは、上述のいずれかの下限値と、上限値と、を任意に組み合わせて設定される範囲内に、適宜調節できる。
例えば、一実施形態において、前記加熱物の厚さは、100~1000μm、200~1000μm、及び250~1000μmのいずれかであってもよい。ただし、これらは、前記加熱物の厚さの一例である。
The thickness of the heated object can be adjusted as appropriate within a range set by arbitrarily combining any of the above lower limit values and upper limit values.
For example, in one embodiment, the thickness of the heated object may be any one of 100 to 1000 μm, 200 to 1000 μm, and 250 to 1000 μm. However, these are examples of the thickness of the heated object.
予備加熱工程において、銀インク組成物の加熱物は、1層であってもよいし、2層以上であってもよく、2層以上である場合、それらの組み合わせ及び比率は、目的に応じて任意に調節できる。
銀インク組成物の加熱物が2層以上である場合には、各層の合計の厚さが、上記の好ましい加熱物の厚さとなるようにするとよい。
In the preheating step, the heated material of the silver ink composition may be one layer or two or more layers, and if there are two or more layers, the combination and ratio thereof may be determined depending on the purpose. Can be adjusted arbitrarily.
When the heated material of the silver ink composition has two or more layers, the total thickness of each layer is preferably set to the above-mentioned preferred thickness of the heated material.
例えば、銀インク組成物の種類や、銀インク組成物を付着させる方法によっては、銀インク組成物を付着させる操作を1回行っただけでは、銀インク組成物の付着量が目的とする量とはならないことがある。その場合には、銀インク組成物を付着させる操作を2回以上繰り返して行う必要がある。この場合には、最終的に得られた前記加熱物は、1層となる場合もあるが、2層以上となることもある。
また、例えば、目的によっては、組成が異なる2以上の層で構成された導電性接合部の形成が求められることがある。その場合には、異なる種類の銀インク組成物を付着させる操作を、合計で2回以上行う必要がある。この場合には、最終的に得られた前記加熱物は、2層以上となる。
本実施形態においては、2層以上である前記加熱物は、その種類によらず、1層である前記加熱物の場合と、同様に扱うことができる。
For example, depending on the type of silver ink composition and the method of depositing the silver ink composition, the amount of deposited silver ink composition may not reach the desired amount even if the operation of depositing the silver ink composition is performed only once. There are some things that should not be done. In that case, it is necessary to repeat the operation of depositing the silver ink composition two or more times. In this case, the heated object finally obtained may have one layer, but may also have two or more layers.
Furthermore, for example, depending on the purpose, it may be required to form a conductive junction composed of two or more layers having different compositions. In that case, it is necessary to perform the operation of depositing different types of silver ink compositions a total of two or more times. In this case, the heated object finally obtained has two or more layers.
In this embodiment, the heated object having two or more layers can be handled in the same way as the heated object having one layer, regardless of its type.
上述の方法では、第1部材及び第2部材のいずれか一方において、銀インク組成物を付着させる操作を2回以上繰り返して行うが、先に説明したように、表面に銀インク組成物が付着している第1部材と、表面に銀インク組成物が付着している第2部材と、の組み合わせ(すなわち、前記組み合わせ(A3))を用いた場合にも、最終的には同様の、2以上の層で構成された導電性接合部を形成できる。 In the above method, the operation of depositing the silver ink composition on either the first member or the second member is repeated two or more times, but as explained earlier, the silver ink composition is deposited on the surface. Even when using a combination of a first member with a silver ink composition and a second member with a silver ink composition attached to the surface (i.e., the above combination (A3)), the same two A conductive joint made of the above layers can be formed.
予備加熱工程においては、銀インク組成物が付着している第1部材と、銀インク組成物が付着している第2部材とは、いずれも、銀インク組成物が付着していない箇所を直接加熱することが好ましい。このようにすることで、銀インク組成物の目的外の変質を抑制する効果が、より高くなる。 In the preheating step, both the first member to which the silver ink composition has adhered and the second member to which the silver ink composition has adhered are heated directly over areas to which the silver ink composition has not adhered. Heating is preferred. By doing so, the effect of suppressing unintended deterioration of the silver ink composition becomes higher.
予備加熱工程において、銀インク組成物は、例えば、電気炉による加熱、感熱方式の熱ヘッドによる加熱、遠赤外線照射による加熱、高熱ガスの吹き付けによる加熱、高周波照射による加熱、誘電加熱等の公知の方法によって、加熱できる。 In the preheating step, the silver ink composition is heated using known methods such as heating with an electric furnace, heating with a thermosensitive thermal head, heating with far-infrared irradiation, heating with spraying of high-temperature gas, heating with high-frequency irradiation, and dielectric heating. Depending on the method, it can be heated.
予備加熱工程においては、前記組み合わせ(A1)~(A3)のいずれの場合にも、第1部材の表面に付着している銀インク組成物と、第2部材の表面に付着している銀インク組成物は、60℃以上の温度で加熱する。
ただし、このとき、加熱する銀インク組成物は、固化させない。
本工程で、固化させずに得られた銀インク組成物の加熱物は、流動性を維持している。
In the preheating step, in any of the combinations (A1) to (A3), the silver ink composition adhering to the surface of the first member and the silver ink adhering to the surface of the second member The composition is heated to a temperature of 60°C or higher.
However, at this time, the silver ink composition that is heated is not solidified.
In this step, the heated silver ink composition obtained without solidification maintains fluidity.
予備加熱工程において、銀インク組成物の加熱開始時の温度は、例えば、常温であってよい。
なお、本明細書において、「常温」とは、特に冷やしたり、熱したりしない温度、すなわち平常の温度を意味し、例えば、15~25℃の温度等が挙げられる。
In the preheating step, the temperature at the start of heating the silver ink composition may be, for example, room temperature.
In this specification, "normal temperature" means a temperature that is not particularly cooled or heated, that is, a normal temperature, and includes, for example, a temperature of 15 to 25°C.
予備加熱工程における銀インク組成物の加熱温度は、例えば、70℃以上、80℃以上、及び90℃以上のいずれかであってもよい。 The heating temperature of the silver ink composition in the preheating step may be, for example, 70°C or higher, 80°C or higher, or 90°C or higher.
予備加熱工程における銀インク組成物の加熱温度の上限値は、特に限定されない。例えば、銀インク組成物の固化を容易に回避できる点では、前記加熱温度は、120℃以下であることが好ましい。 The upper limit of the heating temperature of the silver ink composition in the preheating step is not particularly limited. For example, the heating temperature is preferably 120° C. or lower in terms of easily avoiding solidification of the silver ink composition.
予備加熱工程における銀インク組成物の加熱温度は、上述のいずれかの下限値と、上限値と、を任意に組み合わせて設定される範囲内に、適宜調節できる。例えば、一実施形態において、前記加熱温度は、60~120℃、70~120℃、80℃~120℃、及び90~120℃のいずれかであってもよい。ただし、これらは、前記加熱温度の一例である。 The heating temperature of the silver ink composition in the preheating step can be adjusted as appropriate within a range set by arbitrarily combining any of the above lower limit values and upper limit values. For example, in one embodiment, the heating temperature may be any one of 60 to 120°C, 70 to 120°C, 80 to 120°C, and 90 to 120°C. However, these are examples of the heating temperatures.
予備加熱工程において、前記銀インク組成物の加熱時における昇温速度は、特に限定されないが、5~50℃/分であることが好ましく、5~30℃/分であることがより好ましく、5~16℃/分であることがさらに好ましい。 In the preheating step, the temperature increase rate during heating of the silver ink composition is not particularly limited, but is preferably 5 to 50°C/min, more preferably 5 to 30°C/min, More preferably, the rate is ~16°C/min.
予備加熱工程において、前記銀インク組成物の加熱時間は、特に限定されないが、1分~12時間であることが好ましく、2分~6時間であることがより好ましく、4分~1時間であることがさらに好ましい。 In the preheating step, the heating time of the silver ink composition is not particularly limited, but is preferably 1 minute to 12 hours, more preferably 2 minutes to 6 hours, and 4 minutes to 1 hour. It is even more preferable.
予備加熱工程は、常圧下、減圧下及び加圧下のいずれで行ってもよい。
また、予備加熱工程は、例えば、大気雰囲気下及び不活性ガス雰囲気下のいずれで行ってもよい。前記不活性ガスとしては、例えば、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等が挙げられる。
予備加熱工程は、第1部材、第2部材、銀インク組成物及び前記加熱物の酸化反応を抑制できる条件で行う場合、減圧下又は不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。予備加熱工程は、例えば、酸化反応の抑制効果が高い点では、不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましく、低コストである点では、減圧下で行うことが好ましい。
The preheating step may be performed under normal pressure, reduced pressure, or increased pressure.
Further, the preheating step may be performed, for example, in an air atmosphere or an inert gas atmosphere. Examples of the inert gas include nitrogen gas, argon gas, helium gas, and the like.
When the preheating step is performed under conditions that can suppress the oxidation reaction of the first member, the second member, the silver ink composition, and the heated material, it is preferably performed under reduced pressure or an inert gas atmosphere. For example, the preheating step is preferably carried out under an inert gas atmosphere in terms of a high oxidation reaction suppression effect, and is preferably carried out under reduced pressure in terms of low cost.
予備加熱工程においては、その終了時までに、銀インク組成物の温度を一貫して上昇させてもよい(換言すると、一定とすること及び低下させること、をいずれも行わなくてもよい)し、一定とする時間を設けてもよいし、低下させる時間を設けてもよい。
なかでも、接合強度がより高い金属製部材接合体が得られる点では、予備加熱工程の開始時から終了時までの間は、銀インク組成物の温度を、必ず上昇させるか又は一定とすること(換言すると、全く低下させないこと)が好ましく、例えば、予備加熱工程の開始時から銀インク組成物の温度を一貫して上昇させたのち、そこで到達した最高温度を、予備加熱工程の終了時まで、一定時間保持してもよい。その場合、銀インク組成物の温度を一定時間保持する時間は、0.5~10分であることが好ましく、0.5~6分であることがより好ましく、0.5~3分であることがさらに好ましい。
In the preheating step, the temperature of the silver ink composition may be consistently increased (in other words, neither constant nor decreased) until the end of the preheating step. , you may provide a period of time to keep it constant, or you may provide a period of time to decrease it.
In particular, in order to obtain a metal member assembly with higher bonding strength, the temperature of the silver ink composition must be raised or kept constant from the start to the end of the preheating step. (In other words, it should not be lowered at all). For example, after the temperature of the silver ink composition is consistently increased from the beginning of the preheating step, the highest temperature reached is maintained until the end of the preheating step. , may be held for a certain period of time. In that case, the time for maintaining the temperature of the silver ink composition for a certain period of time is preferably 0.5 to 10 minutes, more preferably 0.5 to 6 minutes, and 0.5 to 3 minutes. It is even more preferable.
予備加熱工程においては、銀インク組成物の加熱物が得られるまでの間に、典型的には、銀インク組成物に泡立ちが見られる。これは、銀インク組成物中で配合成分の反応が進行し、ガスが発生して、このガスが抜けていくためである。典型的には、本工程の終了時までに、この泡立ちは消失し、ガスの発生がほぼ又は完全に停止する。
このように銀インク組成物の泡立ちが生じるため、本工程の終了時における銀インク組成物の加熱物の質量は、本工程の開始時における銀インク組成物の質量よりも小さくなる。すなわち、本工程においては、銀インク組成物の質量の減少が認められる。
In the preheating step, foaming is typically observed in the silver ink composition until the heated silver ink composition is obtained. This is because the reactions of the ingredients in the silver ink composition progress, gas is generated, and this gas escapes. Typically, by the end of the process, this bubbling has disappeared and gas evolution has substantially or completely ceased.
Since the silver ink composition foams in this manner, the mass of the heated silver ink composition at the end of this step is smaller than the mass of the silver ink composition at the beginning of this step. That is, in this step, a decrease in the mass of the silver ink composition is observed.
本実施形態においては、(B1)予備加熱工程終了後に、前記加熱物を介して、第1部材及び第2部材を接触させても(第1部材、前記加熱物及び第2部材を積層しても)よい(本明細書においては、「予備加熱方法(B1)」と称することがある)し、(B2)銀インク組成物を介して、第1部材及び第2部材を接触させてから(第1部材、銀インク組成物及び第2部材を重ねてから)、予備加熱工程を行ってもよい(本明細書においては、「予備加熱方法(B2)」と称することがある)し、(B3)予備加熱工程の途中で、加熱中の銀インク組成物を介して、第1部材及び第2部材を接触させても(第1部材、加熱中の銀インク組成物、及び第2部材を重ねても)よく(本明細書においては、「予備加熱方法(B3)」と称することがある)、第1部材及び第2部材を重ねる(積層する)タイミングは、任意に選択できる。 In the present embodiment, (B1) after the preheating step, the first member and the second member may be brought into contact with each other via the heated object (the first member, the heated object, and the second member are laminated). (herein, sometimes referred to as "preheating method (B1)"), and (B2) bringing the first member and the second member into contact via the silver ink composition, and then ( After stacking the first member, the silver ink composition, and the second member), a preheating step may be performed (herein sometimes referred to as "preheating method (B2)"), B3) Even if the first member and the second member are brought into contact with each other through the silver ink composition that is being heated during the preheating step (the first member, the silver ink composition that is being heated, and the second member are (In this specification, it may be referred to as "preheating method (B3)"), and the timing of stacking (stacking) the first member and the second member can be arbitrarily selected.
これらの中でも、接合強度がより高い金属製部材接合体が得られる点では、予備加熱方法(B1)又は(B3)を採用することが好ましく、予備加熱方法(B1)を採用することがより好ましい。 Among these, it is preferable to adopt the preheating method (B1) or (B3), and it is more preferable to adopt the preheating method (B1) in terms of obtaining a metal member joined body with higher bonding strength. .
予備加熱工程において、組み合わせ(A1)を選択した場合には、第1部材の表面に付着している加熱前の銀インク組成物、加熱中の銀インク組成物、又は加熱後の銀インク組成物(すなわち、前記加熱物)に、第2部材を接触させる。
予備加熱工程において、組み合わせ(A2)を選択した場合には、第2部材の表面に付着している加熱前の銀インク組成物、加熱中の銀インク組成物、又は加熱後の銀インク組成物(すなわち、前記加熱物)に、第1部材を接触させる。
予備加熱工程において、組み合わせ(A3)を選択した場合には、第1部材の表面に付着している加熱前の銀インク組成物、加熱中の銀インク組成物、又は加熱後の銀インク組成物(すなわち、前記加熱物)と、第2部材の表面に付着している加熱前の銀インク組成物、加熱中の銀インク組成物、又は加熱後の銀インク組成物(すなわち、前記加熱物)と、を接触させる。
いずれの場合にも、第1部材又は第2部材に付着している銀インク組成物は、後の工程で、第1部材と第2部材を接合する導電性接合部を形成する。
In the preheating step, when combination (A1) is selected, the silver ink composition before heating, the silver ink composition during heating, or the silver ink composition after heating adheres to the surface of the first member. (that is, the heated object) is brought into contact with the second member.
In the preheating step, when combination (A2) is selected, the silver ink composition before heating, the silver ink composition during heating, or the silver ink composition after heating adheres to the surface of the second member. (that is, the heated object) is brought into contact with the first member.
In the preheating step, when combination (A3) is selected, the silver ink composition before heating, the silver ink composition during heating, or the silver ink composition after heating adheres to the surface of the first member. (i.e., the heated object) and the silver ink composition before heating, the silver ink composition during heating, or the silver ink composition after heating (i.e., the heated object) attached to the surface of the second member. and bring them into contact.
In either case, the silver ink composition adhering to the first member or the second member forms a conductive joint that joins the first member and the second member in a later step.
本実施形態においては、予備加熱工程において、前記加熱物を形成することにより、導電性接合部の接合強度が顕著に増大する。このような優れた効果を奏する理由は、定かではないが、銀インク組成物を固化させずに加熱することで、固化させた場合とは異なり、得られた前記加熱物は流動性を有しており、前記加熱物と第1部材との密着性、及び、前記加熱物と第2部材との密着性、が向上するためではないかと推測される。また、先の説明のように、前記加熱物が得られるまでの間に、典型的には、銀インク組成物に泡立ちが見られるが、本工程の終了時までに、この泡立ちは消失し、さらに前記加熱物が固化していないことにより、泡立ちのために生じた前記加熱物の表面の荒れが低減され、前記加熱物と第1部材との接触面積、及び、前記加熱物と第2部材との接触面積、が増大するためではないかと推測される。 In this embodiment, by forming the heating object in the preheating step, the bonding strength of the conductive bonding portion is significantly increased. The reason for this excellent effect is not clear, but by heating the silver ink composition without solidifying it, the heated material obtained has fluidity, unlike when it is solidified. This is presumably because the adhesion between the heating object and the first member and the adhesion between the heating object and the second member are improved. Further, as described above, typically, foaming is observed in the silver ink composition until the heated material is obtained, but this foaming disappears by the end of this process. Furthermore, since the heated object is not solidified, roughness on the surface of the heated object caused by bubbling is reduced, and the contact area between the heated object and the first member and the contact area between the heated object and the second member are reduced. It is speculated that this is due to an increase in the contact area.
予備加熱工程で得られた前記加熱物は、典型的には、金属銀に特有の光沢を有しておらず、例えば、暗緑色である。このような外見上の特徴からも、前記加熱物は、高純度の金属銀を主たる構成材料とはしていない。 The heated material obtained in the preheating step typically does not have the luster characteristic of metallic silver, and is, for example, dark green in color. Due to these external characteristics, the heating material does not primarily consist of high-purity metallic silver.
<接合工程>
予備加熱工程後、前記接合工程においては、前記銀インク組成物の加熱物を介在させて、前記第1部材と前記第2部材とを圧着しながら、前記加熱物を焼成することにより、前記第1部材と前記第2部材とを、金属銀によって接合する。
前記銀インク組成物は、金属銀の形成材料であり、本工程においては、その焼成により固化して、最終的に金属銀を形成し、第1部材と第2部材とを接合する。
<Joining process>
After the preheating step, in the bonding step, the heated material of the silver ink composition is interposed and the heated material is baked while pressing the first member and the second member. The first member and the second member are joined using metallic silver.
The silver ink composition is a material for forming metallic silver, and in this step, it is solidified by firing to finally form metallic silver and join the first member and the second member.
接合工程においては、第1部材と、前記加熱物と、第2部材と、がこの順に積層された複合物に対して、第1部材から第2部材へ向かう方向の圧力、及び、第2部材から第1部材へ向かう方向の圧力、のいずれか一方又は両方を加えることにより、第1部材と第2部材とを圧着できる。 In the joining process, a pressure in a direction from the first member toward the second member and a pressure applied to the composite in which the first member, the heated object, and the second member are stacked in this order, and the second member The first member and the second member can be crimped together by applying one or both of the following pressures in the direction toward the first member.
前記複合物に対して、第1部材から第2部材へ向かう方向の圧力を加える場合には、この方向において、第2部材を固定した状態で、前記圧力を加えることが好ましい。
前記複合物に対して、第2部材から第1部材へ向かう方向の圧力を加える場合には、この方向において、第1部材を固定した状態で、前記圧力を加えることが好ましい。
When applying pressure to the composite in a direction from the first member toward the second member, it is preferable to apply the pressure in this direction with the second member fixed.
When applying pressure to the composite in a direction from the second member toward the first member, it is preferable to apply the pressure in this direction with the first member fixed.
上述の2方向の圧力は、公知の方法で加えればよい。
例えば、上述の2方向のうち、1方向のみに圧力を加える場合には、第1部材及び第2部材のいずれか一方の表面を、鉛直方向下向きとして、水平面上で前記複合物を固定し、第1部材及び第2部材の他方の表面を、鉛直方向上向きとして、その上に錘を載置することにより、前記複合物に1方向のみから圧力を加えることができる。
ここでは、第1部材及び第2部材のいずれか一方に対して、錘の載置によって圧力を加える場合について説明したが、他の押圧手段によって圧力を加えてもよい。
また、ここでは、第1部材及び第2部材の表面を鉛直方向にむけて、前記複合物を配置する場合について説明したが、鉛直方向ではなく、水平方向をはじめとする他の方向にむけて、前記複合物を配置してもよい。
The above-mentioned pressure in two directions may be applied by a known method.
For example, when applying pressure in only one of the two directions described above, fix the composite on a horizontal surface with the surface of either the first member or the second member facing downward in the vertical direction, By placing the other surfaces of the first member and the second member vertically upward and placing a weight thereon, pressure can be applied to the composite from only one direction.
Here, a case has been described in which pressure is applied by placing a weight on either the first member or the second member, but pressure may be applied by other pressing means.
In addition, here, a case has been described in which the composite is arranged with the surfaces of the first member and the second member facing in the vertical direction. , the composite may be placed.
接合工程において、前記加熱物を介在させて、第1部材と第2部材とを圧着するときの圧力(本明細書においては、「圧着圧力」と略記することがある)は、特に限定されないが、0.2MPa以上であることが好ましく、0.4MPa以上であることがより好ましく、0.6MPa以上であることがさらに好ましい。前記圧着圧力が前記下限値以上であることで、接合強度がより高い金属製部材接合体が得られる。 In the joining process, the pressure (herein sometimes abbreviated as "crimping pressure") used to press the first member and the second member together using the heated object is not particularly limited. , preferably 0.2 MPa or more, more preferably 0.4 MPa or more, even more preferably 0.6 MPa or more. When the crimp pressure is equal to or higher than the lower limit value, a metal member assembly with higher bonding strength can be obtained.
接合工程において、前記圧着圧力の上限値は、特に限定されない。圧着をより容易に行える点では、前記圧着圧力は、3MPa以下であることが好ましい。 In the joining process, the upper limit of the pressure bonding pressure is not particularly limited. In terms of making crimping easier, the crimping pressure is preferably 3 MPa or less.
接合工程において、前記圧着圧力は、上述のいずれかの下限値と、上限値と、を任意に組み合わせて設定される範囲内に、適宜調節できる。
例えば、一実施形態において、前記圧着圧力は、0.2~3MPa、0.4~3MPa、及び0.6~3MPaのいずれかであってもよい。ただし、これらは、前記圧着圧力の一例である。
In the bonding step, the compression pressure can be adjusted as appropriate within a range set by arbitrarily combining any of the above lower limit values and upper limit values.
For example, in one embodiment, the compression pressure may be any one of 0.2 to 3 MPa, 0.4 to 3 MPa, and 0.6 to 3 MPa. However, these are examples of the compression pressure.
接合工程において、前記圧着圧力は、圧着開始時から圧着終了時までの間、一定としてもよいし、一定としなくてもよい。
前記圧着圧力を一定としない場合には、圧着圧力を一貫して上昇させてもよい(換言すると、変化させないこと及び低下させること、をいずれも行わなくてもよい)し、変化させない時間を設けてもよいし、低下させる時間を設けてもよい。なかでも、前記圧着圧力は、必ず上昇させるか又は変化させないこと(換言すると、全く低下させないこと)が好ましい。
In the bonding process, the crimping pressure may or may not be constant from the start of crimping to the end of crimping.
In the case where the crimp pressure is not constant, the crimp pressure may be increased consistently (in other words, it is not necessary to keep it unchanged or decrease it), or set a time period during which it is not changed. Alternatively, a period of time may be provided for the reduction. Among these, it is preferable that the compression pressure be always increased or not changed (in other words, not decreased at all).
接合工程においては、前記加熱物の焼成により、金属銀が形成される。
接合工程における前記加熱物の焼成は、前記加熱物のさらなる加熱により、行うことができる。このときの加熱は、前記予備加熱工程において銀インク組成物に対して行う加熱の場合と、同じ方法で行うことができる。
In the bonding step, metallic silver is formed by firing the heated material.
Firing the heated object in the bonding step can be performed by further heating the heated object. The heating at this time can be performed in the same manner as the heating performed on the silver ink composition in the preheating step.
接合工程において、前記加熱物の焼成開始時の温度は、例えば、常温など、予備加熱工程終了時の温度よりも低い温度であってもよいが、予備加熱工程終了時の温度以上であることが好ましい。 In the bonding step, the temperature at the start of firing of the heated object may be lower than the temperature at the end of the preheating step, such as room temperature, but may be higher than the temperature at the end of the preheating step. preferable.
接合工程における前記加熱物の焼成温度は、例えば、170℃以上、220℃以上、及び270℃以上のいずれかであってもよい。 The firing temperature of the heated object in the joining step may be, for example, any one of 170°C or higher, 220°C or higher, or 270°C or higher.
接合工程における前記加熱物の焼成温度の上限値は、特に限定されない。例えば、工程時間を短縮し、かつ過剰な高温を回避する点では、前記焼成温度は、350℃以下であることが好ましく、320℃以下であることがより好ましい。このように焼成温度を比較的低くできる理由は、銀インク組成物として、比較的限られた範囲内の配合成分を用いているからである。 The upper limit of the firing temperature of the heated object in the joining process is not particularly limited. For example, in terms of shortening the process time and avoiding excessively high temperatures, the firing temperature is preferably 350°C or lower, more preferably 320°C or lower. The reason why the firing temperature can be kept relatively low is that the silver ink composition uses ingredients within a relatively limited range.
接合工程における前記加熱物の焼成温度は、上述のいずれかの下限値と、いずれかの上限値と、を任意に組み合わせて設定される範囲内に、適宜調節できる。
例えば、一実施形態において、前記焼成温度は、170~350℃、220~350℃、及び270~350℃のいずれかであってもよい。
また、一実施形態において、前記焼成温度は、170~320℃、220~320℃、及び270~320℃のいずれかであってもよい。
ただし、これらは、前記焼成温度の一例である。
The firing temperature of the heated object in the joining process can be adjusted as appropriate within a range set by any combination of any of the above lower limit values and any of the upper limit values.
For example, in one embodiment, the firing temperature may be any one of 170 to 350°C, 220 to 350°C, and 270 to 350°C.
In one embodiment, the firing temperature may be any one of 170 to 320°C, 220 to 320°C, and 270 to 320°C.
However, these are examples of the firing temperatures.
接合工程において、前記加熱物の焼成時における昇温速度は、特に限定されないが、5~50℃/分であることが好ましく、5~45℃/分であることがより好ましく、5~40℃/分であることがさらに好ましい。 In the bonding step, the temperature increase rate during firing of the heated object is not particularly limited, but is preferably 5 to 50°C/min, more preferably 5 to 45°C/min, and 5 to 40°C. It is more preferable that it is /min.
接合工程において、前記加熱物の焼成時間は、特に限定されないが、1分~24時間であることが好ましく、5分~12時間であることがより好ましく、10分~2時間であることがさらに好ましい。 In the joining step, the firing time of the heated object is not particularly limited, but is preferably 1 minute to 24 hours, more preferably 5 minutes to 12 hours, and even more preferably 10 minutes to 2 hours. preferable.
接合工程においては、その終了時までに、前記加熱物の焼成温度を一貫して上昇させてもよい(換言すると、一定とすること及び低下させること、をいずれも行わなくてもよい)し、一定とする時間を設けてもよいし、低下させる時間を設けてもよい。
なかでも、接合工程の開始時から終了時までの間は、前記加熱物の焼成温度を、必ず上昇させるか又は一定とすること(換言すると、全く低下させないこと)が好ましく、例えば、接合工程の開始時から前記加熱物の焼成温度を一貫して上昇させたのち、そこで到達した最高温度を、接合工程の終了時まで、一定時間保持してもよい。その場合、前記加熱物の焼成温度を一定時間保持する時間は、5~60分であることが好ましく、10~50分であることがより好ましく、15~40分であることがさらに好ましい。
In the bonding step, the firing temperature of the heated material may be consistently increased until the end of the bonding step (in other words, it is not necessary to keep it constant or decrease it), You may provide a period of time to keep it constant or a period of time to decrease it.
In particular, it is preferable that the firing temperature of the heated material is always raised or kept constant (in other words, not lowered at all) from the start to the end of the joining process. After the firing temperature of the heated object is consistently raised from the start, the maximum temperature reached there may be maintained for a certain period of time until the end of the bonding process. In that case, the time for maintaining the firing temperature of the heated material for a certain period of time is preferably 5 to 60 minutes, more preferably 10 to 50 minutes, and even more preferably 15 to 40 minutes.
接合工程は、常圧下、減圧下及び加圧下のいずれで行ってもよい。
また、接合工程は、例えば、大気雰囲気下及び不活性ガス雰囲気下のいずれで行ってもよい。前記不活性ガスとしては、例えば、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等が挙げられる。
接合工程は、第1部材、第2部材及び焼成物(すなわち金属銀)の酸化反応を抑制できる条件で行う場合、減圧下又は不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。接合工程は、例えば、酸化反応の抑制効果が高い点では、不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましく、低コストである点では、減圧下で行うことが好ましい。
The joining step may be performed under normal pressure, reduced pressure, or increased pressure.
Further, the bonding step may be performed, for example, either in the air atmosphere or in an inert gas atmosphere. Examples of the inert gas include nitrogen gas, argon gas, helium gas, and the like.
When the bonding step is performed under conditions that can suppress the oxidation reaction of the first member, the second member, and the fired product (i.e., metal silver), it is preferably performed under reduced pressure or an inert gas atmosphere. For example, the bonding step is preferably carried out under an inert gas atmosphere in terms of a high oxidation reaction suppression effect, and is preferably carried out under reduced pressure in terms of low cost.
前記加熱物を焼成して形成された導電性接合部(換言すると金属銀)の厚さは、10μm以上であることが好ましく、20μm以上であることがより好ましく、25μm以上であることがさらに好ましい。前記導電性接合部の厚さが前記下限値以上であることで、金属製部材接合体の接合強度がより高くなる。さらに、厚さが20μm以上である導電性接合部は、その形成がより容易である。
なお、本明細書において、「導電性接合部の厚さ」とは、「導電性接合部の、第1部材と第2部材との接合方向における厚さ」を意味する。
The thickness of the conductive joint (in other words, metallic silver) formed by firing the heated object is preferably 10 μm or more, more preferably 20 μm or more, and even more preferably 25 μm or more. . When the thickness of the conductive joint is equal to or greater than the lower limit, the joint strength of the metal member assembly becomes higher. Furthermore, conductive junctions with a thickness of 20 μm or more are easier to form.
Note that in this specification, "thickness of the conductive joint" means "thickness of the conductive joint in the joining direction of the first member and the second member".
前記導電性接合部の厚さの上限値は、特に限定されない。過剰な厚さとなることを避ける点では、前記導電性接合部の厚さは、100μm以下であることが好ましい。 The upper limit of the thickness of the conductive joint is not particularly limited. In order to avoid excessive thickness, the thickness of the conductive joint is preferably 100 μm or less.
前記導電性接合部の厚さは、上述のいずれかの下限値と、上限値と、を任意に組み合わせて設定される範囲内に、適宜調節できる。
例えば、一実施形態において、前記導電性接合部の厚さは、10~100μm、20~100μm、及び25~100μmのいずれかであってもよい。ただし、これらは、前記導電性接合部の厚さの一例である。
The thickness of the conductive joint can be adjusted as appropriate within a range set by arbitrarily combining any of the above lower limit values and upper limit values.
For example, in one embodiment, the thickness of the conductive joint may be any one of 10 to 100 μm, 20 to 100 μm, and 25 to 100 μm. However, these are examples of the thickness of the conductive joint.
前記導電性接合部の厚さは、例えば、焼成前の前記加熱物の厚さによって、決定される。
典型的には、前記導電性接合部の厚さは、焼成前の前記加熱物の厚さに対して、好ましくは4~16%、より好ましくは6~14%、さらに好ましくは8~12%とすることが可能である。ただし、これらは、導電性接合部の厚さと、焼成前の前記加熱物の厚さと、の関係の一例である。
The thickness of the conductive joint is determined, for example, by the thickness of the heated object before firing.
Typically, the thickness of the conductive joint is preferably 4 to 16%, more preferably 6 to 14%, and even more preferably 8 to 12% of the thickness of the heated object before firing. It is possible to do so. However, these are examples of the relationship between the thickness of the conductive joint and the thickness of the heated object before firing.
本実施形態においては、(C1)第1部材と第2部材との圧着を開始してから、前記加熱物の焼成を開始してもよい(本明細書においては、「圧着焼成方法(C1)」と称することがある)し、(C2)前記加熱物の焼成を開始してから、第1部材と第2部材との圧着を開始してもよい(本明細書においては、「圧着焼成方法(C2)」と称することがある)し、(C3)第1部材と第2部材との圧着と、前記加熱物の焼成と、を同時に開始してもよく(本明細書においては、「圧着焼成方法(C3)」と称することがある)、上述の圧着と焼成の開始のタイミングは、任意に選択できる。 In the present embodiment, (C1) the firing of the heated material may be started after the compression bonding between the first member and the second member is started (in this specification, "pressure bonding firing method (C1) ), and (C2) after starting the firing of the heated object, pressing the first member and the second member may be started (herein, referred to as "pressing firing method"). (C2)") and (C3) crimping the first member and the second member and firing the heated material may be started at the same time (herein, "crimping") may be started at the same time. The timing of the above-mentioned pressing and firing can be arbitrarily selected.
これらの中でも、接合強度がより高い金属製部材接合体が得られる点では、圧着焼成方法(C1)又は(C3)を採用することが好ましく、圧着焼成方法(C1)を採用することがより好ましい。 Among these, it is preferable to adopt the compression firing method (C1) or (C3), and it is more preferable to employ the compression firing method (C1) in terms of obtaining a metal member joined body with higher bonding strength. .
接合工程においては、前記加熱物を介在させた、第1部材と第2部材との圧着によって、導電性接合部の接合強度が顕著に増大する。従来とは異なり、バインダー等の樹脂成分を含有しない導電性接合部において、このように接合強度が増大するのは、全く意外であるといえる。このような優れた効果を奏する理由は、定かではないが、第1部材と、焼成中の前記加熱物と、第2部材と、の積層構造体が、これらの厚さ方向において相互に圧着されることにより、焼成中の前記加熱物において、空隙部の体積が減少して密度が増大し、その結果、焼成物(導電性接合部)の強度が向上するためではないかと推測される。 In the bonding step, the bonding strength of the conductive bonded portion is significantly increased by crimping the first member and the second member with the heating object interposed therebetween. It can be said that it is completely unexpected that the joint strength increases in this way in a conductive joint that does not contain a resin component such as a binder, unlike in the past. The reason for this excellent effect is not clear, but the laminated structure of the first member, the heated object during firing, and the second member is pressed together in the thickness direction. It is speculated that this is because the volume of the voids in the heated object during firing decreases and the density increases, and as a result, the strength of the fired object (conductive joint) improves.
本実施形態で得られる金属製部材接合体の、導電性接合部の強度は、例えば、ダイシェア強度の測定値によって評価できる。
ダイシェア強度は、JIS C62137-1-2:2010(横押しせん断強度試験、IEC 62137-1-2:2007)に準拠して、測定できる。すなわち、金属製部材接合体において、導電性接合部によって接合されている第1部材及び第2部材のいずれか一方を固定し、他方に対して、第1部材、導電性接合部及び第2部材の積層方向に対して直交する方向(換言すると、これらの積層面に対して平行な方向)の力を加え、これら(第1部材、導電性接合部及び第2部材)の積層構造体が破壊されたときに加えられていた上述の力を、ダイシェア強度として採用する。
The strength of the conductive joint of the metal member assembly obtained in this embodiment can be evaluated by, for example, a measured value of die shear strength.
Die shear strength can be measured in accordance with JIS C62137-1-2:2010 (lateral push shear strength test, IEC 62137-1-2:2007). That is, in the metal member assembly, one of the first member and the second member joined by the conductive joint is fixed, and the first member, the conductive joint, and the second member are fixed to the other. A force is applied in a direction perpendicular to the lamination direction (in other words, in a direction parallel to the laminated planes), and the laminated structure of these (first member, conductive joint, and second member) is destroyed. The above-mentioned force applied when the die is applied is adopted as the die shear strength.
本実施形態において、金属製部材接合体のダイシェア強度は、15MPa以上であることが好ましく、例えば、22.5MPa以上、27.5MPa以上、及び32.5MPa以上のいずれかであってもよい。 In this embodiment, the die shear strength of the metal member assembly is preferably 15 MPa or more, and may be, for example, any one of 22.5 MPa or more, 27.5 MPa or more, or 32.5 MPa or more.
本実施形態において、金属製部材接合体のダイシェア強度の上限値は、特に限定されない。例えば、金属製部材接合体の製造が容易である点では、前記ダイシェア強度は、50MPa以下であることが好ましい。 In this embodiment, the upper limit of the die shear strength of the metal member assembly is not particularly limited. For example, in terms of ease of manufacturing the metal member assembly, the die shear strength is preferably 50 MPa or less.
前記ダイシェア強度は、上述のいずれかの下限値と、上限値と、を任意に組み合わせて設定される範囲内に、適宜調節できる。
例えば、一実施形態において、前記ダイシェア強度は、15~50MPa、22.5~50MPa、27.5~50MPa、及び32.5~50MPaのいずれかであってもよい。ただし、これらは、前記ダイシェア強度の一例である。
The die shear strength can be adjusted as appropriate within a range set by arbitrarily combining any of the above lower limit values and upper limit values.
For example, in one embodiment, the die shear strength may be any one of 15 to 50 MPa, 22.5 to 50 MPa, 27.5 to 50 MPa, and 32.5 to 50 MPa. However, these are examples of the die shear strength.
<他の工程>
本実施形態の金属製部材の接合方法は、本発明の効果を損なわない範囲で、前記予備加熱工程と、前記接合工程と、のいずれにも該当しない、他の工程を有していてもよい。
前記他の工程は、特に限定されず、目的に応じて任意に選択できる。
前記他の工程を行うタイミングも、目的に応じて任意に選択でき、例えば、予備加熱工程の前、予備加熱工程と接合工程との間、及び、接合工程の後、のいずれであってもよい。
<Other processes>
The method for joining metal members according to the present embodiment may include other steps that do not fall under either the preheating step or the joining step, as long as the effects of the present invention are not impaired. .
The other steps described above are not particularly limited and can be arbitrarily selected depending on the purpose.
The timing of performing the other steps can also be arbitrarily selected depending on the purpose, and may be, for example, before the preheating step, between the preheating step and the bonding step, or after the bonding step. .
<金属製部材の接合方法の例>
図1は、本発明の一実施形態に係る金属製部材の接合方法の一例を、模式的に説明するための断面図である。
なお、以下の説明で用いる図は、本発明の特徴を分かり易くするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。
<Example of joining method for metal members>
FIG. 1 is a sectional view schematically illustrating an example of a method for joining metal members according to an embodiment of the present invention.
Note that the figures used in the following explanation may show important parts enlarged for convenience in order to make the features of the present invention easier to understand, and the dimensional ratio of each component may be the same as the actual one. Not necessarily.
図1は、組み合わせ(A1)と予備加熱方法(B1)を選択した場合の、金属製部材の接合方法(本明細書においては、「接合方法(1-1)」と称することがある)を模式的に説明するための断面図である。
すなわち、接合方法(1-1)の予備加熱工程においては、図1(a)に示すように、表面に銀インク組成物130が付着している第1部材11と、表面に銀インク組成物が付着していない第2部材12と、の組み合わせを用いる。銀インク組成物130は、第1部材11の一方の面(本明細書においては、「第1面」と称することがある)11aに付着している。
FIG. 1 shows a method for joining metal members (sometimes referred to as "joining method (1-1)" in this specification) when combination (A1) and preheating method (B1) are selected. FIG. 2 is a cross-sectional view for schematic explanation.
That is, in the preheating step of the bonding method (1-1), as shown in FIG. A combination of the
接合方法(1-1)の予備加熱工程においては、このように、第1部材11の第1面11aに付着している銀インク組成物130を、60℃以上の温度で固化させずに加熱することにより、図1(b)に示すように、銀インク組成物130の加熱物130’を得る。
In the preheating step of the bonding method (1-1), the
次いで、接合方法(1-1)の接合工程においては、図1(c)に示すように、銀インク組成物の加熱物130’を介在させて、第1部材11と第2部材12とを圧着しながら、前記加熱物130’を焼成する。このとき、第1部材11と、前記加熱物130’と、第2部材12と、の積層構造体を圧着するために加える力は、力P1及び力P2のいずれか一方又は両方とすることができる。このとき、第2部材12の第1部材11側の面(本明細書においては、「第1面」と称することがある)12aが、前記加熱物130’と接触する。
Next, in the bonding step of the bonding method (1-1), as shown in FIG. The heated object 130' is fired while being compressed. At this time, the force applied to press the laminated structure of the
このように予備加熱工程及び接合工程を行うことにより、図1(d)に示すように、第1部材11及び第2部材12が金属銀(換言すると導電性接合部)13を介して接合された金属製部材接合体1が得られる。
By performing the preheating step and the bonding step in this manner, the
図2は、本発明の一実施形態に係る金属製部材の接合方法の他の例を、模式的に説明するための断面図である。
なお、図2以降の図において、既に説明済みの図に示すものと同じ構成要素には、その説明済みの図の場合と同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
FIG. 2 is a cross-sectional view for schematically explaining another example of the method for joining metal members according to an embodiment of the present invention.
In the figures after FIG. 2, the same components as those shown in the already explained figures are given the same reference numerals as in the already explained figures, and detailed explanation thereof will be omitted.
図2は、組み合わせ(A2)と予備加熱方法(B1)を選択した場合の、金属製部材の接合方法(本明細書においては、「接合方法(2-1)」と称することがある)を模式的に説明するための断面図である。
すなわち、接合方法(2-1)の予備加熱工程においては、図2(a)に示すように、表面に銀インク組成物が付着していない第1部材11と、表面に銀インク組成物130が付着している第2部材12と、の組み合わせを用いる。銀インク組成物130は、第2部材12の第1面12aに付着している。
FIG. 2 shows a method for joining metal members (sometimes referred to as "joining method (2-1)" in this specification) when combination (A2) and preheating method (B1) are selected. FIG. 2 is a cross-sectional view for schematic explanation.
That is, in the preheating step of the bonding method (2-1), as shown in FIG. A combination of the
接合方法(2-1)の予備加熱工程においては、このように、第2部材12の第1面12aに付着している銀インク組成物130を、60℃以上の温度で固化させずに加熱することにより、図2(b)に示すように、銀インク組成物130の加熱物130’を得る。
In the preheating step of the bonding method (2-1), the
次いで、接合方法(2-1)の接合工程においては、図2(c)に示すように、銀インク組成物の加熱物130’を介在させて、第1部材11と第2部材12とを圧着しながら、前記加熱物130’を焼成する。このとき、第1部材11の第2部材12側の面、すなわち第1面11aが、前記加熱物130’と接触する。
本工程は、第1部材11と、前記加熱物130’と、第2部材12と、の積層構造体を形成した後は、図1を参照して説明した接合方法(1-1)の場合と同じ方法で行うことができる。
Next, in the bonding step of the bonding method (2-1), as shown in FIG. The heated object 130' is fired while being compressed. At this time, the surface of the
In this step, after forming the laminated structure of the
このように予備加熱工程及び接合工程を行うことにより、図2(d)に示すように、第1部材11及び第2部材12が金属銀(換言すると導電性接合部)13を介して接合された金属製部材接合体1が得られる。
By performing the preheating step and the bonding step in this manner, the
図3は、本発明の一実施形態に係る金属製部材の接合方法のさらに他の例を、模式的に説明するための断面図である。
図3は、組み合わせ(A3)と予備加熱方法(B1)を選択した場合の、金属製部材の接合方法(本明細書においては、「接合方法(3-1)」と称することがある)を模式的に説明するための断面図である。
すなわち、接合方法(3-1)の予備加熱工程においては、図3(a)に示すように、表面に銀インク組成物130が付着している第1部材11と、表面に銀インク組成物130が付着している第2部材12と、の組み合わせを用いる。銀インク組成物130は、第1部材11の第1面11aと、第2部材12の第1面12aと、の両方に付着している。これら銀インク組成物130,130は、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating still another example of the method for joining metal members according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 shows a method for joining metal members (sometimes referred to as "joining method (3-1)" in this specification) when combination (A3) and preheating method (B1) are selected. FIG. 2 is a cross-sectional view for schematic explanation.
That is, in the preheating step of the bonding method (3-1), as shown in FIG. 130 is attached to the
接合方法(3-1)の予備加熱工程においては、このように、第1部材11の第1面11aに付着している銀インク組成物130と、第2部材12の第1面12aに付着している銀インク組成物130と、をいずれも、60℃以上の温度で固化させずに加熱することにより、図3(b)に示すように、それぞれ銀インク組成物130の加熱物130’を得る。
In the preheating step of the joining method (3-1), in this way, the
次いで、接合方法(3-1)の接合工程においては、図3(c)に示すように、2層の銀インク組成物の加熱物130’,130’を介在させて、第1部材11と第2部材12とを圧着しながら、前記加熱物130’,130’を焼成する。このとき、第1部材11の第1面11a上の前記加熱物130’と、第2部材12の第1面12a上の前記加熱物130’と、が接触する。
本工程は、このような第1部材11と、2層の前記加熱物130’と、第2部材12と、の積層構造体を形成した後は、圧着の対象物がこの積層構造体である点を除けば、図1を参照して説明した接合方法(1-1)の場合と同じ方法で行うことができる。
Next, in the bonding step of the bonding method (3-1), as shown in FIG. 3(c), the
In this step, after forming the laminated structure of the
このように予備加熱工程及び接合工程を行うことにより、図3(d)に示すように、第1部材11及び第2部材12が、2層の金属銀(層)13、換言すると導電性接合部23、を介して接合された金属製部材接合体2が得られる。
By performing the preheating step and the bonding step in this way, the
ここでは、金属製部材接合体2中の導電性接合部23として、便宜上、2層で構成されたものを示している。接合方法(3-1)においては、第1部材11に当初付着している銀インク組成物130と、第2部材12に当初付着している銀インク組成物130と、が互いに異なる種類である場合には、このような2層で構成された導電性接合部23となる。これに対して、第1部材11に当初付着している銀インク組成物130と、第2部材12に当初付着している銀インク組成物130と、が互いに同じ種類である場合には、このような2層で構成された導電性接合部23となることもあるし、1層の導電性接合部(例えば、図1~図2に示す導電性接合部13と同様の導電性接合部)となることもある。
Here, for convenience, the conductive joint portion 23 in the
ここまでは、予備加熱工程において、予備加熱方法(B1)を選択した場合の、金属製部材の接合方法について説明したが、上述の製造方法において、予備加熱方法(B2)又は(B3)を選択することもできる。 Up to this point, we have explained the method for joining metal members when the preheating method (B1) is selected in the preheating process, but in the above manufacturing method, the preheating method (B2) or (B3) is selected. You can also.
図4は、組み合わせ(A1)と予備加熱方法(B2)を選択した場合の、金属製部材の接合方法(本明細書においては、「接合方法(1-2)」と称することがある)を、模式的に説明するための断面図である。
すなわち、接合方法(1-2)の予備加熱工程においては、接合方法(1-1)の場合と同様に、図1(a)に示すように、表面に銀インク組成物130が付着している第1部材11と、表面に銀インク組成物が付着していない第2部材12と、の組み合わせを用いる。
FIG. 4 shows a method for joining metal members (sometimes referred to as "joining method (1-2)" in this specification) when combination (A1) and preheating method (B2) are selected. FIG. 2 is a cross-sectional view for schematic illustration.
That is, in the preheating step of bonding method (1-2), as in bonding method (1-1), as shown in FIG. 1(a), the
接合方法(1-2)の予備加熱工程においては、次いで、図4(b)に示すように、第1部材11の第1面11aに付着している銀インク組成物130を介して、第1部材11及び第2部材12を接触させる。そして、このように第1部材11、銀インク組成物130及び第2部材12を重ねてから、銀インク組成物130を、60℃以上の温度で固化させずに加熱することにより、図4(c)に示すように、銀インク組成物130の加熱物130’を得る。これにより、図1(c)に示すものと同様の状態の、第1部材11と、前記加熱物130’と、第2部材12と、の積層構造体が得られる。
In the preheating step of the bonding method (1-2), next, as shown in FIG. The
次いで、接合方法(1-2)の接合工程においては、図4(c)に示すように、接合方法(1-1)の場合と同じ方法で、銀インク組成物の加熱物130’を介在させて、第1部材11と第2部材12とを圧着しながら、前記加熱物130’を焼成する。
Next, in the bonding step of the bonding method (1-2), as shown in FIG. Then, the heating object 130' is fired while the
このように予備加熱工程及び接合工程を行うことにより、図4(d)に示すように、第1部材11及び第2部材12が金属銀(換言すると導電性接合部)13を介して接合された金属製部材接合体1が得られる。
By performing the preheating step and the bonding step in this manner, the
図5は、組み合わせ(A1)と予備加熱方法(B3)を選択した場合の、金属製部材の接合方法(本明細書においては、「接合方法(1-3)」と称することがある)を、模式的に説明するための断面図である。
すなわち、接合方法(1-3)の予備加熱工程においては、接合方法(1-1)の場合と同様に、図5(a)に示すように、表面に銀インク組成物130が付着している第1部材11と、表面に銀インク組成物が付着していない第2部材12と、の組み合わせを用いる。
FIG. 5 shows a method for joining metal members (sometimes referred to as "joining method (1-3)" in this specification) when combination (A1) and preheating method (B3) are selected. FIG. 2 is a cross-sectional view for schematic illustration.
That is, in the preheating step of bonding method (1-3), as in bonding method (1-1), as shown in FIG. 5(a), the
接合方法(1-3)の予備加熱工程においては、このように、第1部材11の第1面11aに付着している銀インク組成物130に対して、60℃以上の温度で固化させないように、図5(b)に示すように、加熱を開始する。ここでは、前記加熱物130’となる前の、加熱の途中段階の銀インク組成物に、符号1301を付している。
In the preheating step of the bonding method (1-3), in this way, the
次いで、接合方法(1-3)の予備加熱工程においては、図5(c)に示すように、本工程の途中で、加熱中の銀インク組成物1301を介して、第1部材11及び第2部材12を接触させる。このように接触させるときの加熱中の銀インク組成物1301の温度は、60℃未満であってもよいし、60℃以上であってもよい。
Next, in the preheating step of the bonding method (1-3), as shown in FIG. 5(c), during the main step, the
次いで、接合方法(1-3)の予備加熱工程においては、このように、第1部材11及び第2部材12に付着している、加熱中の銀インク組成物1301を、さらに60℃以上の温度で固化させずに加熱することにより、図5(d)に示すように、銀インク組成物130の加熱物130’を得る。
Next, in the preheating step of the bonding method (1-3), the heated
次いで、接合方法(1-3)の接合工程においては、図5(e)に示すように、接合方法(1-1)の場合と同じ方法で、銀インク組成物の加熱物130’を介在させて、第1部材11と第2部材12とを圧着しながら、前記加熱物130’を焼成する。
Next, in the bonding step of the bonding method (1-3), as shown in FIG. Then, the heating object 130' is fired while the
このように予備加熱工程及び接合工程を行うことにより、図5(f)に示すように、第1部材11及び第2部材12が金属銀(換言すると導電性接合部)13を介して接合された金属製部材接合体1が得られる。
By performing the preheating step and the bonding step in this manner, the
ここまでは、組み合わせ(A1)と予備加熱方法(B1)~(B3)を選択した場合の、金属製部材の接合方法について説明したが、組み合わせ(A2)又は(A3)と、予備加熱方法(B1)、(B2)又は(B3)と、を選択することもできる。 Up to this point, we have explained the method for joining metal members when combination (A1) and preheating methods (B1) to (B3) are selected. B1), (B2) or (B3) can also be selected.
ここまでに、図1~図5を参照して説明した接合方法では、接合工程における、銀インク組成物の加熱物を介在させた、第1部材と第2部材との圧着の開始のタイミングと、前記加熱物の焼成の開始のタイミングと、の前後関係については、具体的に説明していない。本実施形態において、これらの前後関係は、先に圧着焼成方法(C1)~(C3)として説明したとおり、任意に選択できる。 In the bonding method described above with reference to FIGS. 1 to 5, the timing of starting pressure bonding between the first member and the second member with the intervention of a heated silver ink composition in the bonding step and , and the timing of starting firing of the heated material are not specifically explained. In this embodiment, these sequential relationships can be arbitrarily selected as described above for the compression firing methods (C1) to (C3).
以下、図1を参照して説明した接合方法(1-1)を例に挙げて、より具体的に説明する。
図6は、組み合わせ(A1)と、予備加熱方法(B1)と、圧着焼成方法(C1)と、を選択した場合の、金属製部材の接合方法(本明細書においては、「接合方法(1-1-1)」と称することがある)における接合工程を、模式的に説明するための断面図である。
Hereinafter, the bonding method (1-1) explained with reference to FIG. 1 will be explained in more detail by taking as an example.
FIG. 6 shows a method for joining metal members (in this specification, "joining method (1)") when combination (A1), preheating method (B1), and compression firing method (C1) are selected. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating the bonding process in the process (sometimes referred to as "-1-1)".
接合方法(1-1-1)の接合工程においては、図1(c)に示すものと同様に、図6(a)に示すように、第1部材11と、前記加熱物130’と、第2部材12と、の積層構造体を得る。
次いで、図6(b)に示すように、この積層構造体の圧着を開始する。
In the joining process of the joining method (1-1-1), as shown in FIG. 6(a), the
Next, as shown in FIG. 6(b), the crimping of this laminated structure is started.
次いで、接合方法(1-1-1)の接合工程においては、図6(c)に示すように、前記加熱物130’の焼成を開始する。ここでは、導電性接合部13となる前の、焼成の途中段階(焼成の開始段階を含む)の前記加熱物に、符号1301’を付している。 Next, in the joining step of the joining method (1-1-1), firing of the heated object 130' is started, as shown in FIG. 6(c). Here, the heating object in the intermediate stage of firing (including the firing start stage) before becoming the conductive joint 13 is designated by the reference numeral 1301'.
このように接合工程を行うことにより、図6(d)に示すように、図1(d)に示すものと同様に、第1部材11及び第2部材12が導電性接合部13を介して接合された金属製部材接合体1が得られる。
By performing the bonding process in this way, as shown in FIG. 6(d), the
図7は、組み合わせ(A1)と、予備加熱方法(B1)と、圧着焼成方法(C2)と、を選択した場合の、金属製部材の接合方法(本明細書においては、「接合方法(1-1-2)」と称することがある)における接合工程を、模式的に説明するための断面図である。 FIG. 7 shows a method for joining metal members (in this specification, "joining method (1)") when combination (A1), preheating method (B1), and compression firing method (C2) are selected. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating a bonding process in the process (sometimes referred to as "-1-2)".
接合方法(1-1-2)の接合工程においては、図1(c)に示すものと同様に、図7(a)に示すように、第1部材11と、前記加熱物130’と、第2部材12と、の積層構造体を得る。
次いで、図7(b)に示すように、前記加熱物130’の焼成を開始する。ここでも、導電性接合部13となる前の、焼成の途中段階(焼成の開始段階を含む)の前記加熱物に、符号1301’を付している。
In the joining process of the joining method (1-1-2), as shown in FIG. 7(a), the
Next, as shown in FIG. 7(b), firing of the heating object 130' is started. Here again, the reference numeral 1301' is given to the heated object in the intermediate stage of firing (including the starting stage of firing) before becoming the conductive joint 13.
次いで、接合方法(1-1-2)の接合工程においては、図7(c)に示すように、第1部材11と、焼成の途中段階の前記加熱物1301’と、第2部材12と、の積層構造体の圧着を開始する。 Next, in the joining step of the joining method (1-1-2), as shown in FIG. , the crimping of the laminated structure is started.
このように接合工程を行うことにより、図7(d)に示すように、図1(d)に示すものと同様に、第1部材11及び第2部材12が導電性接合部13を介して接合された金属製部材接合体1が得られる。
By performing the bonding process in this way, as shown in FIG. 7(d), the
図8は、組み合わせ(A1)と、予備加熱方法(B1)と、圧着焼成方法(C3)と、を選択した場合の、金属製部材の接合方法(本明細書においては、「接合方法(1-1-3)」と称することがある)における接合工程を、模式的に説明するための断面図である。 FIG. 8 shows a method for joining metal members (in this specification, "joining method (1)") when combination (A1), preheating method (B1), and compression firing method (C3) are selected. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating the bonding process in the process (sometimes referred to as "-1-3)".
接合方法(1-1-3)の接合工程においては、図1(c)に示すものと同様に、図8(a)に示すように、第1部材11と、前記加熱物130’と、第2部材12と、の積層構造体を得る。
次いで、図8(b)に示すように、前記加熱物130’の焼成と、前記積層構造体の圧着と、を同時に開始する。ここでは、前記積層構造体の圧着開始時に加える力に対して、符号P11及び符号P21を付し、焼成開始時の前記加熱物に対して、符号1302’を付している。
In the joining process of the joining method (1-1-3), as shown in FIG. 8(a), the
Next, as shown in FIG. 8(b), firing of the heated object 130' and compression of the laminated structure are started simultaneously. Here, the force applied at the start of the compression bonding of the laminated structure is denoted by P 11 and P 21 , and the heated object at the start of firing is denoted by 1302'.
このように接合工程を行うことにより、図8(c)に示すように、図1(d)に示すものと同様に、第1部材11及び第2部材12が導電性接合部13を介して接合された金属製部材接合体1が得られる。
By performing the bonding process in this way, as shown in FIG. 8(c), the
ここまでは、組み合わせ(A1)と、予備加熱方法(B1)と、圧着焼成方法(C1)~(C3)と、を選択した場合の、金属製部材の接合方法について説明したが、組み合わせ(A2)又は(A3)と、予備加熱方法(B1)、(B2)又は(B3)と、圧着焼成方法(C1)、(C2)又は(C3)と、を選択することもできる。 Up to this point, we have explained the method for joining metal members when the combination (A1), the preheating method (B1), and the compression firing methods (C1) to (C3) are selected. ) or (A3), the preheating method (B1), (B2) or (B3), and the compression firing method (C1), (C2) or (C3).
ここまでは、本実施形態の金属製部材の接合方法として、1つの第1部材と1つの第2部材とを、1つの金属銀(導電性接合部)で接合する場合について説明したが、本実施形態の金属製部材の接合方法においては、1つの第1部材と1つの第2部材とを、2つ以上の金属銀(導電性接合部)で接合してもよい。
また、本実施形態の金属製部材の接合方法においては、1つの第1部材と2つ以上の第2部材とを、1つの金属銀(導電性接合部)で接合してもよい。その場合、2つ以上の第2部材は、すべて同一であってもよいし、すべて異なっていてもよいし、一部のみ異なっていてもよい。
また、本実施形態の金属製部材の接合方法においては、1つの第1部材と2つ以上の第2部材とを、2つ以上の金属銀(導電性接合部)で接合してもよい。その場合、第2部材の数と金属銀(導電性接合部)の数とは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、2つ以上の第2部材は、すべて同一であってもよいし、すべて異なっていてもよいし、一部のみ異なっていてもよい。
ここで例示した、第1部材の数と第2部材の数とは、逆であってもよい。
次いで、本実施形態で用いる銀インク組成物について、詳細に説明する。
Up to this point, we have described the case where one first member and one second member are joined by one metal silver (conductive joint) as the joining method of metal members of this embodiment. In the method for joining metal members according to the embodiment, one first member and one second member may be joined using two or more metal silvers (conductive joints).
Furthermore, in the method for joining metal members of this embodiment, one first member and two or more second members may be joined by one metal silver (conductive joint). In that case, the two or more second members may be all the same, all different, or only partially different.
Further, in the method for joining metal members of the present embodiment, one first member and two or more second members may be joined using two or more metal silvers (conductive joints). In that case, the number of second members and the number of metal silver (conductive joints) may be the same or different. Further, the two or more second members may be all the same, all different, or only some of them may be different.
The number of first members and the number of second members illustrated here may be reversed.
Next, the silver ink composition used in this embodiment will be explained in detail.
<銀インク組成物>
前記銀インク組成物は、前記カルボン酸銀と、前記アミン化合物と、ギ酸と、が配合されてなる。
銀インク組成物は、バインダー等の樹脂成分を含有しないものが好ましく、前記カルボン酸銀が、その配合時に均一に分散されたものがより好ましい。
<Silver ink composition>
The silver ink composition contains the silver carboxylate, the amine compound, and formic acid.
It is preferable that the silver ink composition does not contain a resin component such as a binder, and it is more preferable that the silver carboxylate is uniformly dispersed at the time of blending.
前記カルボン酸銀を用いることで、これから金属銀が生じ、この金属銀を主成分として含む導電性接合部が形成される。この場合の導電性接合部においては、好ましくは前記樹脂成分を用いないことにより、導電性接合部が見かけ上、金属銀だけからなるとみなし得る程度に、金属銀の割合を十分に高くすることができる。この場合、例えば、導電性接合部の総質量に対する、導電性接合部中の金属銀の合計質量の割合を、例えば、97質量%以上、98質量%以上、及び99質量%以上のいずれかとすることが可能である。前記割合の上限値は、例えば、100質量%、99.9質量%、99.8質量%、99.7質量%、99.6質量%、99.5質量%、99.4質量%、99.3質量%、99.2質量%及び99.1質量%のいずれかとすることができるが、これらは一例である。 By using the silver carboxylate, metallic silver is generated from the silver carboxylate, and a conductive joint containing this metallic silver as a main component is formed. In this case, in the conductive joint, the resin component is preferably not used, so that the proportion of metallic silver can be made sufficiently high so that the conductive joint can be considered to consist only of metallic silver. can. In this case, for example, the ratio of the total mass of metallic silver in the conductive joint to the total mass of the conductive joint is, for example, 97% by mass or more, 98% by mass or more, or 99% by mass or more. Is possible. The upper limit of the ratio is, for example, 100% by mass, 99.9% by mass, 99.8% by mass, 99.7% by mass, 99.6% by mass, 99.5% by mass, 99.4% by mass, 99% by mass. .3% by mass, 99.2% by mass, and 99.1% by mass, but these are examples.
[カルボン酸銀]
前記カルボン酸銀は、カルボン酸の銀塩であり、式「-COOAg」で表される基を有する。
前記カルボン酸銀は、式「-COOAg」で表される基を有していれば特に限定されない。例えば、カルボン酸銀1分子中の、式「-COOAg」で表される基の数は1個のみであってもよいし、2個以上であってもよい。また、カルボン酸銀中の式「-COOAg」で表される基の位置も、特に限定されない。
[Silver carboxylate]
The silver carboxylate is a silver salt of carboxylic acid and has a group represented by the formula "-COOAg".
The silver carboxylate is not particularly limited as long as it has a group represented by the formula "--COOAg". For example, the number of groups represented by the formula "--COOAg" in one molecule of silver carboxylate may be only one, or two or more. Furthermore, the position of the group represented by the formula "-COOAg" in the silver carboxylate is not particularly limited.
本実施形態において、前記カルボン酸銀は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよく、2種以上を併用する場合、それらの組み合わせ及び比率は、任意に調節できる。 In this embodiment, the silver carboxylates may be used alone or in combination of two or more, and when two or more are used in combination, the combination and ratio thereof may be arbitrarily determined. Can be adjusted.
前記カルボン酸銀は、下記一般式(1)で表わされるβ-ケトカルボン酸銀(以下、「β-ケトカルボン酸銀(1)」と略記することがある)及び下記一般式(4)で表されるカルボン酸銀(以下、「カルボン酸銀(4)」と略記することがある)からなる群から選択される1種又は2種以上であることが好ましい。
なお、本明細書においては、単なる「カルボン酸銀」との記載は、特に断りの無い限り、「β-ケトカルボン酸銀(1)」及び「カルボン酸銀(4)」だけではなく、これらを包括する、「式「-COOAg」で表される基を有するカルボン酸銀」を意味するものとする。
The silver carboxylate is represented by the following general formula (1) (hereinafter sometimes abbreviated as "β-ketocarboxylic silver (1)") and the following general formula (4). The silver carboxylate is preferably one or more selected from the group consisting of silver carboxylate (hereinafter sometimes abbreviated as "silver carboxylate (4)").
In addition, in this specification, unless otherwise specified, the term "silver carboxylate" refers not only to "silver β-ketocarboxylate (1)" and "silver carboxylate (4)" but also to "silver carboxylate (4)". Inclusive, it means "silver carboxylate having a group represented by the formula "-COOAg"."
Y1はそれぞれ独立にフッ素原子、塩素原子、臭素原子又は水素原子であり;R1は炭素数1~19の脂肪族炭化水素基又はフェニル基であり;R2は炭素数1~20の脂肪族炭化水素基であり;R3は炭素数1~16の脂肪族炭化水素基であり;R4及びR5はそれぞれ独立に炭素数1~18の脂肪族炭化水素基であり;R6は炭素数1~19の脂肪族炭化水素基、水酸基又は式「AgO-」で表される基であり;
X1はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1~20の脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよいフェニル基若しくはベンジル基、シアノ基、N-フタロイル-3-アミノプロピル基、2-エトキシビニル基、又は一般式「R7O-」、「R7S-」、「R7-C(=O)-」若しくは「R7-C(=O)-O-」で表される基であり;
R7は、炭素数1~10の脂肪族炭化水素基、チエニル基、又は1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよいフェニル基若しくはジフェニル基である。)
Y 1 is each independently a fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, or hydrogen atom; R 1 is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 19 carbon atoms or a phenyl group; R 2 is an aliphatic group having 1 to 20 carbon atoms; R 3 is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms; R 4 and R 5 are each independently an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms; R 6 is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms; An aliphatic hydrocarbon group having 1 to 19 carbon atoms, a hydroxyl group, or a group represented by the formula "AgO-";
X 1 is each independently a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a halogen atom, a phenyl group or benzyl group in which one or more hydrogen atoms may be substituted with a substituent, a cyano group, N -phthaloyl-3-aminopropyl group, 2-ethoxyvinyl group, or general formula "R 7 O-", "R 7 S-", "R 7 -C(=O)-" or "R 7 -C( is a group represented by “=O)-O-”;
R 7 is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, a thienyl group, or a phenyl group or diphenyl group in which one or more hydrogen atoms may be substituted with a substituent. )
(β-ケトカルボン酸銀(1))
β-ケトカルボン酸銀(1)は、前記一般式(1)で表される。
式中、Rは1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよい炭素数1~20の脂肪族炭化水素基若しくはフェニル基、水酸基、アミノ基、又は一般式「R1-CY1
2-」、「CY1
3-」、「R1-CHY1-」、「R2O-」、「R5R4N-」、「(R3O)2CY1-」若しくは「R6-C(=O)-CY1
2-」で表される基である。
(Silver β-ketocarboxylate (1))
Silver β-ketocarboxylate (1) is represented by the above general formula (1).
In the formula, R is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms in which one or more hydrogen atoms may be substituted with a substituent, a phenyl group, a hydroxyl group, an amino group, or a group having the general formula "R 1 -CY 1 2 -", "CY 1 3 -", "R 1 -CHY 1 -", "R 2 O-", "R 5 R 4 N-", "(R 3 O) 2 CY 1 -" or "R 6 -C(=O)-CY 1 2 -".
Rにおける炭素数1~20の脂肪族炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状及び環状(脂肪族環式基)のいずれであってもよく、環状である場合、単環状及び多環状のいずれであってもよい。また、前記脂肪族炭化水素基は、飽和脂肪族炭化水素基及び不飽和脂肪族炭化水素基のいずれであってもよい。そして、前記脂肪族炭化水素基の炭素数は、1~10であることが好ましく、1~6であることがより好ましい。Rにおける好ましい前記脂肪族炭化水素基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基等が挙げられる。 The aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms in R may be linear, branched, or cyclic (aliphatic cyclic group), and when it is cyclic, it may be monocyclic or polycyclic. It may be either. Further, the aliphatic hydrocarbon group may be either a saturated aliphatic hydrocarbon group or an unsaturated aliphatic hydrocarbon group. The aliphatic hydrocarbon group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms. Preferred aliphatic hydrocarbon groups for R include, for example, alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, and the like.
Rにおける直鎖状又は分岐鎖状の前記アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基、1-メチルブチル基、2-メチルブチル基、n-ヘキシル基、1-メチルペンチル基、2-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基、4-メチルペンチル基、1,1-ジメチルブチル基、2,2-ジメチルブチル基、3,3-ジメチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基、1-エチルブチル基、2-エチルブチル基、3-エチルブチル基、1-エチル-1-メチルプロピル基、n-ヘプチル基、1-メチルヘキシル基、2-メチルヘキシル基、3-メチルヘキシル基、4-メチルヘキシル基、5-メチルヘキシル基、1,1-ジメチルペンチル基、2,2-ジメチルペンチル基、2,3-ジメチルペンチル基、2,4-ジメチルペンチル基、3,3-ジメチルペンチル基、4,4-ジメチルペンチル基、1-エチルペンチル基、2-エチルペンチル基、3-エチルペンチル基、4-エチルペンチル基、2,2,3-トリメチルブチル基、1-プロピルブチル基、n-オクチル基、イソオクチル基、1-メチルヘプチル基、2-メチルヘプチル基、3-メチルヘプチル基、4-メチルヘプチル基、5-メチルヘプチル基、1-エチルヘキシル基、2-エチルヘキシル基、3-エチルヘキシル基、4-エチルヘキシル基、5-エチルヘキシル基、1,1-ジメチルヘキシル基、2,2-ジメチルヘキシル基、3,3-ジメチルヘキシル基、4,4-ジメチルヘキシル基、5,5-ジメチルヘキシル基、1,2,3-トリメチルペンチル基、1,2,4-トリメチルペンチル基、2,3,4-トリメチルペンチル基、2,4,4-トリメチルペンチル基、1,4,4-トリメチルペンチル基、3,4,4-トリメチルペンチル基、1,1,2-トリメチルペンチル基、1,1,3-トリメチルペンチル基、1,1,4-トリメチルペンチル基、1,2,2-トリメチルペンチル基、2,2,3-トリメチルペンチル基、2,2,4-トリメチルペンチル基、1,3,3-トリメチルペンチル基、2,3,3-トリメチルペンチル基、3,3,4-トリメチルペンチル基、1-プロピルペンチル基、2-プロピルペンチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基等が挙げられる。
Rにおける環状の前記アルキル基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、1-アダマンチル基、2-アダマンチル基、トリシクロデシル基等が挙げられる。
Examples of the linear or branched alkyl group in R include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, tert-pentyl group, 1-methylbutyl group, 2-methylbutyl group, n-hexyl group, 1-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 3-methylpentyl group, 4 -Methylpentyl group, 1,1-dimethylbutyl group, 2,2-dimethylbutyl group, 3,3-dimethylbutyl group, 2,3-dimethylbutyl group, 1-ethylbutyl group, 2-ethylbutyl group, 3-ethylbutyl group group, 1-ethyl-1-methylpropyl group, n-heptyl group, 1-methylhexyl group, 2-methylhexyl group, 3-methylhexyl group, 4-methylhexyl group, 5-methylhexyl group, 1,1 -dimethylpentyl group, 2,2-dimethylpentyl group, 2,3-dimethylpentyl group, 2,4-dimethylpentyl group, 3,3-dimethylpentyl group, 4,4-dimethylpentyl group, 1-ethylpentyl group , 2-ethylpentyl group, 3-ethylpentyl group, 4-ethylpentyl group, 2,2,3-trimethylbutyl group, 1-propylbutyl group, n-octyl group, isooctyl group, 1-methylheptyl group, 2 -Methylheptyl group, 3-methylheptyl group, 4-methylheptyl group, 5-methylheptyl group, 1-ethylhexyl group, 2-ethylhexyl group, 3-ethylhexyl group, 4-ethylhexyl group, 5-ethylhexyl group, 1, 1-dimethylhexyl group, 2,2-dimethylhexyl group, 3,3-dimethylhexyl group, 4,4-dimethylhexyl group, 5,5-dimethylhexyl group, 1,2,3-trimethylpentyl group, 1, 2,4-trimethylpentyl group, 2,3,4-trimethylpentyl group, 2,4,4-trimethylpentyl group, 1,4,4-trimethylpentyl group, 3,4,4-trimethylpentyl group, 1, 1,2-trimethylpentyl group, 1,1,3-trimethylpentyl group, 1,1,4-trimethylpentyl group, 1,2,2-trimethylpentyl group, 2,2,3-trimethylpentyl group, 2, 2,4-trimethylpentyl group, 1,3,3-trimethylpentyl group, 2,3,3-trimethylpentyl group, 3,3,4-trimethylpentyl group, 1-propylpentyl group, 2-propylpentyl group, Examples include nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, hexadecyl group, heptadecyl group, octadecyl group, nonadecyl group, icosyl group, and the like.
Examples of the cyclic alkyl group in R include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group, a cyclononyl group, a cyclodecyl group, a norbornyl group, an isobornyl group, a 1-adamantyl group, Examples include 2-adamantyl group and tricyclodecyl group.
Rにおける前記アルケニル基としては、例えば、Rにおける前記アルキル基の炭素原子間の1個の単結合(C-C)が二重結合(C=C)に置換された基等が挙げられる。
このような前記アルケニル基としては、例えば、ビニル基(エテニル基、-CH=CH2)、アリル基(2-プロペニル基、-CH2-CH=CH2)、1-プロペニル基(-CH=CH-CH3)、イソプロペニル基(-C(CH3)=CH2)、1-ブテニル基(-CH=CH-CH2-CH3)、2-ブテニル基(-CH2-CH=CH-CH3)、3-ブテニル基(-CH2-CH2-CH=CH2)、シクロヘキセニル基、シクロペンテニル基等が挙げられる。
Examples of the alkenyl group in R include a group in which one single bond (CC) between carbon atoms of the alkyl group in R is replaced with a double bond (C=C).
Examples of such alkenyl groups include vinyl group (ethenyl group, -CH=CH 2 ), allyl group (2-propenyl group, -CH 2 -CH=CH 2 ), 1-propenyl group (-CH= CH-CH 3 ), isopropenyl group (-C(CH 3 )=CH 2 ), 1-butenyl group (-CH=CH-CH 2 -CH 3 ), 2-butenyl group (-CH 2 -CH=CH -CH 3 ), 3-butenyl group (-CH 2 -CH 2 -CH=CH 2 ), cyclohexenyl group, cyclopentenyl group, and the like.
Rにおける前記アルキニル基としては、例えば、Rにおける前記アルキル基の炭素原子間の1個の単結合(C-C)が三重結合(C≡C)に置換された基等が挙げられる。
このような前記アルキニル基としては、例えば、エチニル基(-C≡CH)、プロパルギル基(-CH2-C≡CH)等が挙げられる。
Examples of the alkynyl group in R include a group in which one single bond (CC) between carbon atoms of the alkyl group in R is replaced with a triple bond (C≡C).
Examples of such alkynyl groups include ethynyl group (-C≡CH) and propargyl group (-CH 2 -C≡CH).
Rにおける炭素数1~20の脂肪族炭化水素基は、1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよい。好ましい前記置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等が挙げられる。また、前記脂肪族炭化水素基において、前記置換基の数及び位置は特に限定されない。そして、置換基の数が複数である場合、これら複数個の置換基は互いに同一でも異なっていてもよい。すなわち、すべての置換基が同一であってもよいし、すべての置換基が異なっていてもよく、一部の置換基のみが異なっていてもよい。 In the aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms in R, one or more hydrogen atoms may be substituted with a substituent. Preferred examples of the substituent include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and the like. Further, in the aliphatic hydrocarbon group, the number and position of the substituents are not particularly limited. When the number of substituents is plural, these plural substituents may be the same or different from each other. That is, all substituents may be the same, all substituents may be different, or only some substituents may be different.
Rにおけるフェニル基は、1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよい。好ましい前記置換基としては、例えば、炭素数が1~16の飽和又は不飽和の一価の脂肪族炭化水素基、前記脂肪族炭化水素基が酸素原子に結合してなる一価の基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、水酸基(-OH)、シアノ基(-C≡N)、フェノキシ基(-O-C6H5)等が挙げられる。置換基を有する前記フェニル基において、前記置換基の数及び位置は特に限定されない。そして、置換基の数が複数である場合、これら複数個の置換基は互いに同一でも異なっていてもよい。
置換基である前記脂肪族炭化水素基としては、例えば、炭素数が1~16である点以外は、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
In the phenyl group in R, one or more hydrogen atoms may be substituted with a substituent. Preferred examples of the substituent include a saturated or unsaturated monovalent aliphatic hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms, a monovalent group in which the aliphatic hydrocarbon group is bonded to an oxygen atom, and fluorine. Examples include atom, chlorine atom, bromine atom, hydroxyl group (-OH), cyano group (-C≡N), phenoxy group (-O-C 6 H 5 ), and the like. In the phenyl group having a substituent, the number and position of the substituent are not particularly limited. When the number of substituents is plural, these plural substituents may be the same or different from each other.
Examples of the aliphatic hydrocarbon group as a substituent include those similar to the aliphatic hydrocarbon group for R except that the number of carbon atoms is 1 to 16.
RにおけるY1は、それぞれ独立にフッ素原子、塩素原子、臭素原子又は水素原子である。そして、一般式「R1-CY1 2-」、「CY1 3-」及び「R6-C(=O)-CY1 2-」においては、それぞれ複数個のY1は、互いに同一でも異なっていてもよい。 Y 1 in R is each independently a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or a hydrogen atom. In the general formulas "R 1 -CY 1 2 -", "CY 1 3 -" and "R 6 -C(=O)-CY 1 2 -", a plurality of Y 1s may be the same or the same. May be different.
RにおけるR1は、炭素数1~19の脂肪族炭化水素基又はフェニル基(C6H5-)である。R1における前記脂肪族炭化水素基としては、例えば、炭素数が1~19である点以外は、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
RにおけるR2は、炭素数1~20の脂肪族炭化水素基であり、例えば、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
RにおけるR3は、炭素数1~16の脂肪族炭化水素基である。R3における前記脂肪族炭化水素基としては、例えば、炭素数が1~16である点以外は、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
RにおけるR4及びR5は、それぞれ独立に炭素数1~18の脂肪族炭化水素基である。すなわち、R4及びR5は、互いに同一でも異なっていてもよく、R4及びR5における前記脂肪族炭化水素基としては、例えば、炭素数が1~18である点以外は、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
RにおけるR6は、炭素数1~19の脂肪族炭化水素基、水酸基又は式「AgO-」で表される基である。R6における前記脂肪族炭化水素基としては、例えば、炭素数が1~19である点以外は、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
R 1 in R is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 19 carbon atoms or a phenyl group (C 6 H 5 -). Examples of the aliphatic hydrocarbon group for R 1 include those similar to the aliphatic hydrocarbon group for R except that the number of carbon atoms is 1 to 19.
R 2 in R is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and examples thereof include the same aliphatic hydrocarbon groups as the above-mentioned aliphatic hydrocarbon group in R.
R 3 in R is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms. Examples of the aliphatic hydrocarbon group for R 3 include those similar to the aliphatic hydrocarbon group for R except that the number of carbon atoms is 1 to 16.
R 4 and R 5 in R are each independently an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms. That is, R 4 and R 5 may be the same or different from each other, and the aliphatic hydrocarbon group in R 4 and R 5 may be the same as the aliphatic hydrocarbon group in R, for example, except that the number of carbon atoms is 1 to 18. Examples include those similar to aliphatic hydrocarbon groups.
R 6 in R is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 19 carbon atoms, a hydroxyl group, or a group represented by the formula "AgO-". Examples of the aliphatic hydrocarbon group for R 6 include those similar to the aliphatic hydrocarbon group for R except that the number of carbon atoms is 1 to 19.
Rは、上記の中でも、直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基、一般式「R6-C(=O)-CY1 2-」で表される基、水酸基又はフェニル基であることが好ましい。そして、R6は、直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基、水酸基又は式「AgO-」で表される基であることが好ましい。 Among the above, R is preferably a linear or branched alkyl group, a group represented by the general formula "R 6 -C(=O)-CY 1 2 -", a hydroxyl group, or a phenyl group. . Further, R 6 is preferably a linear or branched alkyl group, a hydroxyl group, or a group represented by the formula "AgO-".
一般式(1)において、X1はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1~20の脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよいフェニル基若しくはベンジル基(C6H5-CH2-)、シアノ基、N-フタロイル-3-アミノプロピル基、2-エトキシビニル基(C2H5-O-CH=CH-)、又は一般式「R7O-」、「R7S-」、「R7-C(=O)-」若しくは「R7-C(=O)-O-」で表される基である。
X1における炭素数1~20の脂肪族炭化水素基としては、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
In general formula (1), X 1 is each independently a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a halogen atom, a phenyl group in which one or more hydrogen atoms may be substituted with a substituent, or Benzyl group (C 6 H 5 -CH 2 -), cyano group, N-phthaloyl-3-aminopropyl group, 2-ethoxyvinyl group (C 2 H 5 -O-CH=CH-), or the general formula "R 7 O-", "R 7 S-", "R 7 -C(=O)-", or "R 7 -C(=O)-O-".
Examples of the aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms for X 1 include the same aliphatic hydrocarbon groups as for R.
X1におけるハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
X1におけるフェニル基及びベンジル基は、1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよい。好ましい前記置換基としては、例えば、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、ニトロ基(-NO2)等が挙げられる。置換基を有する前記フェニル基及びベンジル基において、前記置換基の数及び位置は特に限定されない。そして、置換基の数が複数である場合、これら複数個の置換基は互いに同一でも異なっていてもよい。
Examples of the halogen atom for X 1 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, and the like.
In the phenyl group and benzyl group in X 1 , one or more hydrogen atoms may be substituted with a substituent. Preferred examples of the substituent include a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom), a nitro group (-NO 2 ), and the like. In the phenyl group and benzyl group having substituents, the number and position of the substituents are not particularly limited. When the number of substituents is plural, these plural substituents may be the same or different from each other.
X1におけるR7は、炭素数1~10の脂肪族炭化水素基、チエニル基(C4H3S-)、又は1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよいフェニル基若しくはジフェニル基(ビフェニル基、C6H5-C6H4-)である。R7における前記脂肪族炭化水素基としては、例えば、炭素数が1~10である点以外は、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。また、R7におけるフェニル基及びジフェニル基が有する前記置換基としては、例えば、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)等が挙げられる。置換基を有する前記フェニル基及びジフェニル基において、前記置換基の数及び位置は特に限定されない。そして、置換基の数が複数である場合、これら複数個の置換基は互いに同一でも異なっていてもよい。
R7がチエニル基又はジフェニル基である場合、これらの、X1において隣接する基又は原子(酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、カルボニルオキシ基)との結合位置は、特に限定されない。例えば、チエニル基は、2-チエニル基及び3-チエニル基のいずれであってもよい。
R 7 in X 1 is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, a thienyl group (C 4 H 3 S-), a phenyl group in which one or more hydrogen atoms may be substituted with a substituent, or It is a diphenyl group (biphenyl group, C 6 H 5 -C 6 H 4 -). Examples of the aliphatic hydrocarbon group for R 7 include those similar to the aliphatic hydrocarbon group for R except that the number of carbon atoms is 1 to 10. Furthermore, examples of the substituent that the phenyl group and diphenyl group in R 7 have include a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom), and the like. In the phenyl group and diphenyl group having substituents, the number and position of the substituents are not particularly limited. When the number of substituents is plural, these plural substituents may be the same or different from each other.
When R 7 is a thienyl group or a diphenyl group, the bonding position of these to the adjacent group or atom (oxygen atom, sulfur atom, carbonyl group, carbonyloxy group) in X 1 is not particularly limited. For example, the thienyl group may be either a 2-thienyl group or a 3-thienyl group.
一般式(1)において、2個のX1は、2個のカルボニル基で挟まれた炭素原子と二重結合を介して1個の基として結合していてもよい。このようなX1としては、例えば、式「=CH-C6H4-NO2」で表される基等が挙げられる。 In general formula (1), two X 1 's may be bonded as one group to the carbon atom sandwiched between two carbonyl groups via a double bond. Examples of such X 1 include a group represented by the formula "=CH-C 6 H 4 --NO 2 ".
X1は、上記の中でも、水素原子、直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基、ベンジル基、又は一般式「R7-C(=O)-」で表される基であることが好ましく、少なくとも一方のX1が水素原子であることが好ましい。 Among the above, X 1 is preferably a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group, a benzyl group, or a group represented by the general formula "R 7 -C(=O)-", It is preferable that at least one of X 1 is a hydrogen atom.
β-ケトカルボン酸銀(1)は、2-メチルアセト酢酸銀(CH3-C(=O)-CH(CH3)-C(=O)-OAg)、アセト酢酸銀(CH3-C(=O)-CH2-C(=O)-OAg)、2-エチルアセト酢酸銀(CH3-C(=O)-CH(CH2CH3)-C(=O)-OAg)、プロピオニル酢酸銀(CH3CH2-C(=O)-CH2-C(=O)-OAg)、イソブチリル酢酸銀((CH3)2CH-C(=O)-CH2-C(=O)-OAg)、ピバロイル酢酸銀((CH3)3C-C(=O)-CH2-C(=O)-OAg)、カプロイル酢酸銀(CH3(CH2)3CH2-C(=O)-CH2-C(=O)-OAg)、2-n-ブチルアセト酢酸銀(CH3-C(=O)-CH(CH2CH2CH2CH3)-C(=O)-OAg)、2-ベンジルアセト酢酸銀(CH3-C(=O)-CH(CH2C6H5)-C(=O)-OAg)、ベンゾイル酢酸銀(C6H5-C(=O)-CH2-C(=O)-OAg)、ピバロイルアセト酢酸銀((CH3)3C-C(=O)-CH2-C(=O)-CH2-C(=O)-OAg)、イソブチリルアセト酢酸銀((CH3)2CH-C(=O)-CH2-C(=O)-CH2-C(=O)-OAg)、2-アセチルピバロイル酢酸銀((CH3)3C-C(=O)-CH(-C(=O)-CH3)-C(=O)-OAg)、2-アセチルイソブチリル酢酸銀((CH3)2CH-C(=O)-CH(-C(=O)-CH3)-C(=O)-OAg)、又はアセトンジカルボン酸銀(AgO-C(=O)-CH2-C(=O)-CH2-C(=O)-OAg)であることが好ましい。 Silver β-ketocarboxylate (1) is silver 2-methylacetoacetate (CH 3 -C(=O)-CH(CH 3 )-C(=O)-OAg), silver acetoacetate (CH 3 -C(= O)-CH 2 -C(=O)-OAg), silver 2-ethylacetoacetate (CH 3 -C(=O)-CH(CH 2 CH 3 )-C(=O)-OAg), silver propionyl acetate (CH 3 CH 2 -C(=O)-CH 2 -C(=O)-OAg), isobutyryl silver acetate ((CH 3 ) 2 CH-C(=O)-CH 2 -C(=O)- OAg), silver pivaloyl acetate ((CH 3 ) 3 C-C(=O)-CH 2 -C(=O)-OAg), silver caproyl acetate (CH 3 (CH 2 ) 3 CH 2 -C(=O )-CH 2 -C(=O)-OAg), 2-n-butylacetoacetic silver (CH 3 -C(=O)-CH(CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 )-C(=O)-OAg ), 2-benzylacetoacetate (CH 3 -C(=O)-CH(CH 2 C 6 H 5 )-C(=O)-OAg), silver benzoylacetate (C 6 H 5 -C(=O )-CH 2 -C(=O)-OAg), silver pivaloylacetoacetate ((CH 3 ) 3 C-C(=O)-CH 2 -C(=O)-CH 2 -C(=O)-OAg ), silver isobutyrylacetoacetate ((CH 3 ) 2 CH-C(=O)-CH 2 -C(=O)-CH 2 -C(=O)-OAg), 2-acetylpivaloyl acetate Silver ((CH 3 ) 3 C-C(=O)-CH(-C(=O)-CH 3 )-C(=O)-OAg), 2-acetylisobutyrylsilver acetate ((CH 3 ) 2 CH-C(=O)-CH(-C(=O)-CH 3 )-C(=O)-OAg), or silver acetone dicarboxylate (AgO-C(=O)-CH 2 -C( =O)-CH 2 -C(=O)-OAg) is preferred.
β-ケトカルボン酸銀(1)を用いて、銀インク組成物の乾燥処理や加熱(焼成)処理等の固化処理により形成された導電体(金属銀)においては、残存する原料や不純物の濃度をより低減できる。このような導電体においては、原料や不純物が少ない程、例えば、形成された金属銀同士の接触が良好となり、導通が容易となり、抵抗率が低下する。 In the conductor (metallic silver) formed by solidification treatment such as drying treatment or heating (calcination) treatment of the silver ink composition using silver β-ketocarboxylate (1), the concentration of remaining raw materials and impurities can be reduced. It can be further reduced. In such a conductor, the less raw materials and impurities there are, the better the contact between the formed metal silvers, the easier the conduction, and the lower the resistivity.
β-ケトカルボン酸銀(1)は、後述するように、当該分野で公知の還元剤等を使用しなくても、好ましくは60~210℃、より好ましくは60~200℃という低温で分解し、金属銀を形成できる。そして、β-ケトカルボン酸銀(1)は、還元剤と併用することで、より低温で分解して金属銀を形成する。 As described below, silver β-ketocarboxylate (1) decomposes at a low temperature of preferably 60 to 210°C, more preferably 60 to 200°C, without using a reducing agent or the like known in the art. Can form metallic silver. When β-ketocarboxylic acid silver (1) is used in combination with a reducing agent, it decomposes at a lower temperature to form metallic silver.
本発明において、β-ケトカルボン酸銀(1)は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよく、2種以上を併用する場合、それらの組み合わせ及び比率は、任意に調節できる。 In the present invention, β-ketocarboxylic acid silver (1) may be used alone or in combination of two or more types, and when two or more types are used in combination, the combination and ratio thereof are , can be adjusted arbitrarily.
(カルボン酸銀(4))
カルボン酸銀(4)は、前記一般式(4)で表される。
式中、R8は炭素数1~19の脂肪族炭化水素基、カルボキシ基(-COOH)又は式「-C(=O)-OAg」で表される基である。
R8における前記脂肪族炭化水素基としては、炭素数が1~19である点以外は、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。ただし、R8における前記脂肪族炭化水素基は、炭素数が1~15であることが好ましく、1~10であることがより好ましい。
(Silver carboxylate (4))
Silver carboxylate (4) is represented by the general formula (4).
In the formula, R 8 is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 19 carbon atoms, a carboxy group (-COOH), or a group represented by the formula "-C(=O)-OAg".
Examples of the aliphatic hydrocarbon group for R 8 include those similar to the aliphatic hydrocarbon group for R, except that the number of carbon atoms is 1 to 19. However, the aliphatic hydrocarbon group in R 8 preferably has 1 to 15 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms.
R8における前記脂肪族炭化水素基がメチレン基(-CH2-)を有する場合、1個以上の前記メチレン基はカルボニル基で置換されていてもよい。カルボニル基で置換されていてもよいメチレン基の数及び位置は特に限定されず、すべてのメチレン基がカルボニル基で置換されていてもよい。ここで「メチレン基」とは、単独の式「-CH2-」で表される基だけでなく、式「-CH2-」で表される基が複数個連なったアルキレン基中の1個の式「-CH2-」で表される基も含むものとする。 When the aliphatic hydrocarbon group in R 8 has a methylene group (-CH 2 -), one or more of the methylene groups may be substituted with a carbonyl group. The number and position of methylene groups which may be substituted with carbonyl groups are not particularly limited, and all methylene groups may be substituted with carbonyl groups. Here, the term "methylene group" refers not only to a single group represented by the formula "-CH 2 --" but also to one of the alkylene groups in which multiple groups represented by the formula "-CH 2 --" are connected. It also includes a group represented by the formula "-CH 2 --".
カルボン酸銀(4)は、ピルビン酸銀(CH3-C(=O)-C(=O)-OAg)、酢酸銀(CH3-C(=O)-OAg)、酪酸銀(CH3-(CH2)2-C(=O)-OAg)、イソ酪酸銀((CH3)2CH-C(=O)-OAg)、2-エチルへキサン酸銀(CH3-(CH2)3-CH(CH2CH3)-C(=O)-OAg)、ネオデカン酸銀、シュウ酸銀(AgO-C(=O)-C(=O)-OAg)、又はマロン酸銀(AgO-C(=O)-CH2-C(=O)-OAg)であることが好ましい。また、上記のシュウ酸銀(AgO-C(=O)-C(=O)-OAg)及びマロン酸銀(AgO-C(=O)-CH2-C(=O)-OAg)の2個の式「-COOAg」で表される基のうち、1個が式「-COOH」で表される基となったもの(HO-C(=O)-C(=O)-OAg、HO-C(=O)-CH2-C(=O)-OAg)も好ましい。 Silver carboxylate (4) is silver pyruvate (CH 3 -C(=O)-C(=O)-OAg), silver acetate (CH 3 -C(=O)-OAg), silver butyrate (CH 3 -(CH 2 ) 2 -C(=O)-OAg), silver isobutyrate ((CH 3 ) 2 CH-C(=O)-OAg), silver 2-ethylhexanoate (CH 3 -(CH 2 ) 3 -CH(CH 2 CH 3 )-C(=O)-OAg), silver neodecanoate, silver oxalate (AgO-C(=O)-C(=O)-OAg), or silver malonate ( AgO—C(=O)—CH 2 —C(=O)—OAg) is preferred. In addition, 2 of the above silver oxalate (AgO-C(=O)-C(=O)-OAg) and silver malonate (AgO-C(=O)-CH 2 -C(=O)-OAg) Groups represented by the formula "-COOAg", one of which becomes a group represented by the formula "-COOH" (HO-C(=O)-C(=O)-OAg, HO -C(=O)-CH 2 -C(=O)-OAg) is also preferred.
カルボン酸銀(4)を用いた場合にも、β-ケトカルボン酸銀(1)を用いた場合と同様に、銀インク組成物の乾燥処理や加熱(焼成)処理等の固化処理により形成された導電体(金属銀)において、残存する原料や不純物の濃度をより低減できる。そして、カルボン酸銀(4)は、還元剤と併用することで、より低温で分解して金属銀を形成する。 In the case of using silver carboxylate (4), as in the case of using silver β-ketocarboxylate (1), the ink composition is formed by solidification treatment such as drying treatment or heating (baking) treatment of the silver ink composition. In the conductor (metallic silver), the concentration of remaining raw materials and impurities can be further reduced. When silver carboxylate (4) is used in combination with a reducing agent, it decomposes at a lower temperature to form metallic silver.
本発明において、カルボン酸銀(4)は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよく、2種以上を併用する場合、それらの組み合わせ及び比率は、任意に調節できる。 In the present invention, carboxylic acid silver (4) may be used alone or in combination of two or more types. When two or more types are used in combination, the combination and ratio thereof are arbitrary. It can be adjusted to
前記カルボン酸銀は、β-ケトカルボン酸銀(1)であることが好ましい。
そして、これらβ-ケトカルボン酸銀(1)の中でも、2-メチルアセト酢酸銀、アセト酢酸銀、イソブチリル酢酸銀及びピバロイル酢酸銀は、後述する含窒素化合物(なかでもアミン化合物)との相溶性に優れ、銀インク組成物の高濃度化に、特に適したものとして挙げられる。
The silver carboxylate is preferably silver β-ketocarboxylate (1).
Among these silver β-ketocarboxylate (1), silver 2-methylacetoacetate, silver acetoacetate, silver isobutyryl acetate, and silver pivaloyl acetate have excellent compatibility with nitrogen-containing compounds (among them amine compounds), which will be described later. , is particularly suitable for increasing the concentration of silver ink compositions.
銀インク組成物の総質量に対する、銀インク組成物中の前記カルボン酸銀に由来する銀の合計質量の割合は、5質量%以上であることが好ましく、8質量%以上であることがより好ましい。前記割合がこのような範囲であることで、形成された導電層(銀層)は、より優れた品質となる。前記割合の上限値は、本発明の効果を損なわない限り特に限定されないが、銀インク組成物の取り扱い性等を考慮すると、25質量%であることが好ましい。
なお、本明細書において、「カルボン酸銀に由来する銀」とは、特に断りの無い限り、銀インク組成物の製造時に配合されたカルボン酸銀中の銀と同義であり、配合後も引き続きカルボン酸銀を構成している銀と、配合後にカルボン酸銀の分解で生じた分解物中の銀と、配合後にカルボン酸銀の分解で生じた銀そのもの(金属銀)と、のすべてを含む概念とする。
The ratio of the total mass of silver derived from the silver carboxylate in the silver ink composition to the total mass of the silver ink composition is preferably 5% by mass or more, more preferably 8% by mass or more. . When the ratio is within this range, the formed conductive layer (silver layer) has better quality. The upper limit of the ratio is not particularly limited as long as it does not impair the effects of the present invention, but in consideration of the ease of handling the silver ink composition, etc., it is preferably 25% by mass.
In this specification, unless otherwise specified, "silver derived from silver carboxylate" has the same meaning as silver in silver carboxylate blended at the time of manufacturing a silver ink composition, and continues to be used even after blending. Contains all of the silver that makes up the silver carboxylate, the silver in the decomposition products generated by the decomposition of the silver carboxylate after blending, and the silver itself (metallic silver) generated by the decomposition of the silver carboxylate after blending. Concept.
[アミン化合物]
前記アミン化合物は、炭素数が1~25であるものが好ましく、第1級アミン、第2級アミン及び第3級アミンのいずれであってもよい。
前記アミン化合物は、直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれであってもよい。
なお、本明細書において、「直鎖状のアミン化合物」とは、「主鎖が直鎖状であるアミン化合物」を意味し、「分岐鎖状のアミン化合物」とは、「主鎖が分岐鎖状であるアミン化合物」を意味し、「環状のアミン化合物」とは、「主鎖が環状であるアミン化合物」を意味する。そして、「主鎖」とは、後述するアミン部位(例えば、第1級アミンのアミノ基(-NH2))が直接結合している鎖状構造を意味する。
[Amine compound]
The amine compound preferably has 1 to 25 carbon atoms, and may be any of primary amines, secondary amines, and tertiary amines.
The amine compound may be linear, branched, or cyclic.
In addition, in this specification, a "linear amine compound" means "an amine compound whose main chain is linear", and a "branched amine compound" means "an amine compound whose main chain is branched". The term "cyclic amine compound" means "an amine compound whose main chain is cyclic". The "main chain" means a chain structure to which an amine moiety (for example, an amino group (-NH 2 ) of a primary amine), which will be described later, is directly bonded.
前記アミン化合物は、アミン部位を構成する窒素原子(例えば、第1級アミンのアミノ基(-NH2)を構成する窒素原子)の数は1個であってもよいし、2個以上であってもよい。 In the amine compound, the number of nitrogen atoms constituting the amine moiety (for example, the nitrogen atoms constituting the amino group (-NH 2 ) of the primary amine) may be one or two or more. You can.
前記第1級アミンとしては、例えば、1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよいモノアルキルアミン、モノアリールアミン、モノ(ヘテロアリール)アミン、ジアミン等が挙げられる。 Examples of the primary amine include monoalkylamines, monoarylamines, mono(heteroaryl)amines, and diamines in which one or more hydrogen atoms may be substituted with a substituent.
前記モノアルキルアミンを構成するアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれであってもよく、このようなアルキル基としては、例えば、Rにおける前記アルキル基と同様のものが挙げられる。前記アルキル基は、炭素数が1~19の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基、又は炭素数が3~7の環状のアルキル基であることが好ましい。
好ましい前記モノアルキルアミンとして、具体的には、例えば、n-ブチルアミン、n-へキシルアミン、n-オクチルアミン、n-ドデシルアミン、n-オクタデシルアミン、イソブチルアミン、sec-ブチルアミン、tert-ブチルアミン、3-アミノペンタン、3-メチルブチルアミン、2-ヘプチルアミン(2-アミノヘプタン)、2-アミノオクタン、2-エチルヘキシルアミン、1,2-ジメチル-n-プロピルアミン等が挙げられる。
The alkyl group constituting the monoalkylamine may be linear, branched, or cyclic, and examples of such alkyl groups include those similar to the alkyl group in R. . The alkyl group is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 19 carbon atoms, or a cyclic alkyl group having 3 to 7 carbon atoms.
Preferred monoalkylamines include, for example, n-butylamine, n-hexylamine, n-octylamine, n-dodecylamine, n-octadecylamine, isobutylamine, sec-butylamine, tert-butylamine, 3 -aminopentane, 3-methylbutylamine, 2-heptylamine (2-aminoheptane), 2-aminooctane, 2-ethylhexylamine, 1,2-dimethyl-n-propylamine, and the like.
前記モノアリールアミンを構成するアリール基としては、例えば、フェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基等が挙げられる。前記アリール基の炭素数は、6~10であることが好ましい。 Examples of the aryl group constituting the monoarylamine include phenyl group, 1-naphthyl group, and 2-naphthyl group. The number of carbon atoms in the aryl group is preferably 6 to 10.
前記モノ(ヘテロアリール)アミンを構成するヘテロアリール基は、芳香族環骨格を構成する原子として、ヘテロ原子を有し、前記ヘテロ原子としては、例えば、窒素原子、硫黄原子、酸素原子、ホウ素原子等が挙げられる。また、芳香族環骨格を構成する前記へテロ原子の数は特に限定されず、1個であってもよいし、2個以上であってもよい。2個以上である場合、これらへテロ原子は互いに同一でも異なっていてもよい。すなわち、これらへテロ原子は、すべて同じであってもよいし、すべて異なっていてもよいし、一部だけ異なっていてもよい。
前記ヘテロアリール基は、単環状及び多環状のいずれであってもよく、その環員数(環骨格を構成する原子の数)も特に限定されないが、3~12員環であることが好ましい。
The heteroaryl group constituting the mono(heteroaryl)amine has a hetero atom as an atom constituting the aromatic ring skeleton, and the hetero atom includes, for example, a nitrogen atom, a sulfur atom, an oxygen atom, a boron atom. etc. Further, the number of the heteroatoms constituting the aromatic ring skeleton is not particularly limited, and may be one or two or more. When there are two or more heteroatoms, these heteroatoms may be the same or different. That is, these heteroatoms may be all the same, all different, or only some of them may be different.
The heteroaryl group may be either monocyclic or polycyclic, and the number of ring members (number of atoms constituting the ring skeleton) is not particularly limited, but is preferably a 3- to 12-membered ring.
前記ヘテロアリール基で、窒素原子を1~4個有する単環状のものとしては、例えば、ピロリル基、ピロリニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、ピリジル基、ピリミジル基、ピラジニル基、ピリダジニル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、ピロリジニル基、イミダゾリジニル基、ピペリジニル基、ピラゾリジニル基、ピペラジニル基等が挙げられ、このようなヘテロアリール基は、3~8員環であることが好ましく、5~6員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、酸素原子を1個有する単環状のものとしては、例えば、フラニル基等が挙げられ、このようなヘテロアリール基は、3~8員環であることが好ましく、5~6員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、硫黄原子を1個有する単環状のものとしては、例えば、チエニル基等が挙げられ、このようなヘテロアリール基は、3~8員環であることが好ましく、5~6員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、酸素原子を1~2個及び窒素原子を1~3個有する単環状のものとしては、例えば、オキサゾリル基、イソオキサゾリル基、オキサジアゾリル基、モルホリニル基等が挙げられ、このようなヘテロアリール基は、3~8員環であることが好ましく、5~6員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、硫黄原子を1~2個及び窒素原子を1~3個有する単環状のものとしては、例えば、チアゾリル基、チアジアゾリル基、チアゾリジニル基等が挙げられ、このようなヘテロアリール基は、3~8員環であることが好ましく、5~6員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、窒素原子を1~5個有する多環状のものとしては、例えば、インドリル基、イソインドリル基、インドリジニル基、ベンズイミダゾリル基、キノリル基、イソキノリル基、インダゾリル基、ベンゾトリアゾリル基、テトラゾロピリジル基、テトラゾロピリダジニル基、ジヒドロトリアゾロピリダジニル基等が挙げられ、このようなヘテロアリール基は、7~12員環であることが好ましく、9~10員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、硫黄原子を1~3個有する多環状のものとしては、例えば、ジチアナフタレニル基、ベンゾチオフェニル基等が挙げられ、このようなヘテロアリール基は、7~12員環であることが好ましく、9~10員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、酸素原子を1~2個及び窒素原子を1~3個有する多環状のものとしては、例えば、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾオキサジアゾリル基等が挙げられ、このようなヘテロアリール基は、7~12員環であることが好ましく、9~10員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、硫黄原子を1~2個及び窒素原子を1~3個有する多環状のものとしては、例えば、ベンゾチアゾリル基、ベンゾチアジアゾリル基等が挙げられ、このようなヘテロアリール基は、7~12員環であることが好ましく、9~10員環であることがより好ましい。
Examples of the monocyclic heteroaryl group having 1 to 4 nitrogen atoms include pyrrolyl group, pyrrolinyl group, imidazolyl group, pyrazolyl group, pyridyl group, pyrimidyl group, pyrazinyl group, pyridazinyl group, triazolyl group, Examples include a tetrazolyl group, a pyrrolidinyl group, an imidazolidinyl group, a piperidinyl group, a pyrazolidinyl group, a piperazinyl group, and such a heteroaryl group is preferably a 3- to 8-membered ring, more preferably a 5- to 6-membered ring. More preferred.
Examples of the monocyclic heteroaryl group having one oxygen atom include a furanyl group, and such a heteroaryl group is preferably a 3- to 8-membered ring, and a 5- to 6-membered ring. A membered ring is more preferable.
Examples of the monocyclic heteroaryl group having one sulfur atom include a thienyl group, and such a heteroaryl group is preferably a 3- to 8-membered ring, and a 5- to 6-membered ring. A membered ring is more preferable.
Examples of the monocyclic heteroaryl group having 1 to 2 oxygen atoms and 1 to 3 nitrogen atoms include oxazolyl group, isoxazolyl group, oxadiazolyl group, morpholinyl group, etc. The heteroaryl group is preferably a 3- to 8-membered ring, more preferably a 5- to 6-membered ring.
Examples of the monocyclic heteroaryl group having 1 to 2 sulfur atoms and 1 to 3 nitrogen atoms include thiazolyl group, thiadiazolyl group, thiazolidinyl group, etc. is preferably a 3- to 8-membered ring, more preferably a 5- to 6-membered ring.
Examples of the polycyclic heteroaryl group having 1 to 5 nitrogen atoms include an indolyl group, an isoindolyl group, an indolizinyl group, a benzimidazolyl group, a quinolyl group, an isoquinolyl group, an indazolyl group, and a benzotriazolyl group. , tetrazolopyridyl group, tetrazolopyridazinyl group, dihydrotriazolopyridazinyl group, etc. Such heteroaryl group is preferably a 7- to 12-membered ring, and preferably a 9- to 10-membered ring. A ring is more preferable.
Examples of the heteroaryl group having 1 to 3 sulfur atoms include a dithianaphthalenyl group and a benzothiophenyl group, and such heteroaryl groups have 7 to 12 members. It is preferably a ring, more preferably a 9- to 10-membered ring.
Examples of the polycyclic heteroaryl group having 1 to 2 oxygen atoms and 1 to 3 nitrogen atoms include benzoxazolyl group, benzoxadiazolyl group, etc. The heteroaryl group is preferably a 7- to 12-membered ring, more preferably a 9- to 10-membered ring.
Examples of the polycyclic heteroaryl group having 1 to 2 sulfur atoms and 1 to 3 nitrogen atoms include benzothiazolyl group, benzothiadiazolyl group, etc. is preferably a 7- to 12-membered ring, more preferably a 9- to 10-membered ring.
前記ジアミンは、アミノ基を2個有していればよく、2個のアミノ基の位置関係は特に限定されない。好ましい前記ジアミンとしては、例えば、前記モノアルキルアミン、モノアリールアミン又はモノ(ヘテロアリール)アミンにおいて、アミノ基(-NH2)を構成する水素原子以外の1個の水素原子が、アミノ基で置換されたもの等が挙げられる。
前記ジアミンの炭素数は、1~10であることが好ましい。より好ましい前記ジアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、1,3-ジアミノプロパン、1,4-ジアミノブタン等が挙げられる。
The diamine only needs to have two amino groups, and the positional relationship between the two amino groups is not particularly limited. Preferred examples of the diamine include, for example, in the monoalkylamine, monoarylamine, or mono(heteroaryl)amine, one hydrogen atom other than the hydrogen atom constituting the amino group (-NH 2 ) is substituted with an amino group. Examples include those that have been made.
The diamine preferably has 1 to 10 carbon atoms. More preferred examples of the diamine include ethylenediamine, 1,3-diaminopropane, and 1,4-diaminobutane.
前記第2級アミンとしては、例えば、1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよいジアルキルアミン、ジアリールアミン、ジ(ヘテロアリール)アミン等が挙げられる。 Examples of the secondary amine include dialkylamines, diarylamines, di(heteroaryl)amines, and the like, in which one or more hydrogen atoms may be substituted with a substituent.
前記ジアルキルアミンを構成するアルキル基は、前記モノアルキルアミンを構成するアルキル基と同様であり、炭素数が1~9の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基、又は炭素数が3~7の環状のアルキル基であることが好ましい。また、ジアルキルアミン1分子中の2個のアルキル基は、互いに同一でも異なっていてもよい。
好ましい前記ジアルキルアミンとして、具体的には、例えば、N-メチル-n-ヘキシルアミン、ジイソブチルアミン、ジ(2-エチルへキシル)アミン等が挙げられる。
The alkyl group constituting the dialkylamine is the same as the alkyl group constituting the monoalkylamine, and is a linear or branched alkyl group having 1 to 9 carbon atoms, or a linear or branched alkyl group having 3 to 7 carbon atoms. A cyclic alkyl group is preferred. Moreover, two alkyl groups in one molecule of dialkylamine may be the same or different from each other.
Specific examples of the preferable dialkylamine include N-methyl-n-hexylamine, diisobutylamine, di(2-ethylhexyl)amine, and the like.
前記ジアリールアミンを構成するアリール基は、前記モノアリールアミンを構成するアリール基と同様であり、炭素数が6~10であることが好ましい。また、ジアリールアミン1分子中の2個のアリール基は、互いに同一でも異なっていてもよい。 The aryl group constituting the diarylamine is similar to the aryl group constituting the monoarylamine, and preferably has 6 to 10 carbon atoms. Furthermore, two aryl groups in one molecule of diarylamine may be the same or different.
前記ジ(ヘテロアリール)アミンを構成するヘテロアリール基は、前記モノ(ヘテロアリール)アミンを構成するヘテロアリール基と同様であり、6~12員環であることが好ましい。また、ジ(ヘテロアリール)アミン1分子中の2個のヘテロアリール基は、互いに同一でも異なっていてもよい。 The heteroaryl group constituting the di(heteroaryl)amine is the same as the heteroaryl group constituting the mono(heteroaryl)amine, and is preferably a 6- to 12-membered ring. Further, two heteroaryl groups in one molecule of di(heteroaryl)amine may be the same or different from each other.
前記第3級アミンとしては、例えば、1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよいトリアルキルアミン、ジアルキルモノアリールアミン等が挙げられる。 Examples of the tertiary amine include trialkylamines and dialkylmonoarylamines in which one or more hydrogen atoms may be substituted with a substituent.
前記トリアルキルアミンを構成するアルキル基は、前記モノアルキルアミンを構成するアルキル基と同様であり、炭素数が1~19の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基、又は炭素数が3~7の環状のアルキル基であることが好ましい。また、トリアルキルアミン1分子中の3個のアルキル基は、互いに同一でも異なっていてもよい。すなわち、3個のアルキル基は、すべてが同じであってもよいし、すべてが異なっていてもよいし、一部だけが異なっていてもよい。
好ましい前記トリアルキルアミンとして、具体的には、例えば、N,N-ジメチル-n-オクタデシルアミン、N,N-ジメチルシクロヘキシルアミン等が挙げられる。
The alkyl group constituting the trialkylamine is the same as the alkyl group constituting the monoalkylamine, and is a linear or branched alkyl group having 1 to 19 carbon atoms, or a linear or branched alkyl group having 3 to 7 carbon atoms. is preferably a cyclic alkyl group. Further, the three alkyl groups in one molecule of trialkylamine may be the same or different from each other. That is, all three alkyl groups may be the same, all different, or only some of them may be different.
Preferred examples of the trialkylamine include, for example, N,N-dimethyl-n-octadecylamine, N,N-dimethylcyclohexylamine, and the like.
前記ジアルキルモノアリールアミンを構成するアルキル基は、前記モノアルキルアミンを構成するアルキル基と同様であり、炭素数が1~6の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基、又は炭素数が3~7の環状のアルキル基であることが好ましい。また、ジアルキルモノアリールアミン1分子中の2個のアルキル基は、互いに同一でも異なっていてもよい。
前記ジアルキルモノアリールアミンを構成するアリール基は、前記モノアリールアミンを構成するアリール基と同様であり、炭素数が6~10であることが好ましい。
The alkyl group constituting the dialkyl monoarylamine is the same as the alkyl group constituting the monoalkylamine, and is a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a linear or branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms. 7 is preferably a cyclic alkyl group. Furthermore, two alkyl groups in one molecule of dialkylmonoarylamine may be the same or different.
The aryl group constituting the dialkyl monoarylamine is the same as the aryl group constituting the monoarylamine, and preferably has 6 to 10 carbon atoms.
ここまでは、主に鎖状のアミン化合物について説明したが、前記アミン化合物は、アミン部位を構成する窒素原子が環骨格構造(複素環骨格構造)の一部であるようなヘテロ環化合物であってもよい。すなわち、前記アミン化合物は環状アミンであってもよい。このときの環(アミン部位を構成する窒素原子を含む環)構造は、単環状及び多環状のいずれであってもよく、その環員数(環骨格を構成する原子の数)も特に限定されず、脂肪族環及び芳香族環のいずれでもよい。
好ましい環状アミンとしては、例えば、ピリジン等が挙げられる。
Up to this point, we have mainly explained chain-like amine compounds, but the amine compounds are heterocyclic compounds in which the nitrogen atom constituting the amine moiety is part of a ring skeleton structure (heterocyclic skeleton structure). You can. That is, the amine compound may be a cyclic amine. The ring (ring containing the nitrogen atom constituting the amine moiety) structure at this time may be either monocyclic or polycyclic, and the number of ring members (the number of atoms constituting the ring skeleton) is not particularly limited. , either an aliphatic ring or an aromatic ring.
Preferred cyclic amines include, for example, pyridine.
前記第1級アミン、第2級アミン及び第3級アミンにおいて、「置換基で置換されていてもよい水素原子」とは、アミン部位を構成する窒素原子に結合している水素原子以外の水素原子である。このときの置換基の数は特に限定されず、1個であってもよいし、2個以上であってもよく、前記水素原子のすべてが置換基で置換されていてもよい。置換基の数が複数の場合には、これら複数個の置換基は互いに同一でも異なっていてもよい。すなわち、複数個の置換基はすべて同じであってもよいし、すべて異なっていてもよいし、一部だけが異なっていてもよい。また、置換基の位置も特に限定されない。 In the above-mentioned primary amine, secondary amine, and tertiary amine, "a hydrogen atom that may be substituted with a substituent" refers to a hydrogen atom other than the hydrogen atom bonded to the nitrogen atom constituting the amine moiety. It is an atom. The number of substituents at this time is not particularly limited, and may be one, two or more, and all of the hydrogen atoms may be substituted with substituents. When the number of substituents is plural, these plural substituents may be the same or different from each other. That is, the plurality of substituents may all be the same, all different, or only some of them may be different. Moreover, the position of the substituent is not particularly limited either.
前記アミン化合物における前記置換基としては、例えば、アルキル基、アリール基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、水酸基、トリフルオロメチル基(-CF3)等が挙げられる。ここで、ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。 Examples of the substituent in the amine compound include an alkyl group, an aryl group, a halogen atom, a cyano group, a nitro group, a hydroxyl group, and a trifluoromethyl group (-CF 3 ). Here, examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, and the like.
前記モノアルキルアミンを構成するアルキル基が置換基を有する場合、前記アルキル基は、置換基としてアリール基を有する、炭素数が1~9の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基、又は置換基として好ましくは炭素数が1~5のアルキル基を有する、炭素数が3~7の環状のアルキル基であることが好ましい。このような置換基を有するモノアルキルアミンとして、具体的には、例えば、2-フェニルエチルアミン、ベンジルアミン、2,3-ジメチルシクロヘキシルアミン等が挙げられる。
また、置換基である前記アリール基及びアルキル基は、さらに1個以上の水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい。このようなハロゲン原子で置換された置換基を有するモノアルキルアミンとしては、例えば、2-ブロモベンジルアミン等が挙げられる。ここで、前記ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
When the alkyl group constituting the monoalkylamine has a substituent, the alkyl group is a linear or branched alkyl group having 1 to 9 carbon atoms, or a substituent having an aryl group as a substituent. It is preferably a cyclic alkyl group having 3 to 7 carbon atoms, which preferably has an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Specific examples of monoalkylamines having such substituents include 2-phenylethylamine, benzylamine, and 2,3-dimethylcyclohexylamine.
Further, in the aryl group and alkyl group which are substituents, one or more hydrogen atoms may be further substituted with a halogen atom. Examples of such monoalkylamines having a substituent substituted with a halogen atom include 2-bromobenzylamine. Here, examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, and the like.
前記モノアリールアミンを構成するアリール基が置換基を有する場合、前記アリール基は、置換基としてハロゲン原子を有する、炭素数が6~10のアリール基であることが好ましい。このような置換基を有するモノアリールアミンとして、具体的には、例えば、ブロモフェニルアミン等が挙げられる。ここで、前記ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。 When the aryl group constituting the monoarylamine has a substituent, the aryl group is preferably an aryl group having 6 to 10 carbon atoms and having a halogen atom as a substituent. Specific examples of monoarylamines having such substituents include bromophenylamine and the like. Here, examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, and the like.
前記ジアルキルアミンを構成するアルキル基が置換基を有する場合、前記アルキル基は、置換基として水酸基又はアリール基を有する、炭素数が1~9の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基が好ましく、このような置換基を有するジアルキルアミンとして、具体的には、例えば、ジエタノールアミン、N-メチルベンジルアミン等が挙げられる。 When the alkyl group constituting the dialkylamine has a substituent, the alkyl group is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 9 carbon atoms and having a hydroxyl group or an aryl group as a substituent. Specific examples of dialkylamines having such substituents include diethanolamine, N-methylbenzylamine, and the like.
前記アミン化合物は、n-プロピルアミン、n-ブチルアミン、n-へキシルアミン、n-オクチルアミン、n-ドデシルアミン、n-オクタデシルアミン、イソブチルアミン、sec-ブチルアミン、tert-ブチルアミン、3-アミノペンタン、3-メチルブチルアミン、2-ヘプチルアミン、2-アミノオクタン、2-エチルヘキシルアミン、2-フェニルエチルアミン、エチレンジアミン、1,3-ジアミノプロパン、1,4-ジアミノブタン、N-メチル-n-ヘキシルアミン、ジイソブチルアミン、N-メチルベンジルアミン、ジ(2-エチルへキシル)アミン、1,2-ジメチル-n-プロピルアミン、N,N-ジメチル-n-オクタデシルアミン又はN,N-ジメチルシクロヘキシルアミンであることが好ましい。
そして、これらアミン化合物の中でも、2-エチルヘキシルアミンは、前記カルボン酸銀との相溶性に優れ、銀インク組成物の高濃度化に特に適しており、さらに金属銀の表面粗さの低減に特に適したものとして挙げられる。
The amine compounds include n-propylamine, n-butylamine, n-hexylamine, n-octylamine, n-dodecylamine, n-octadecylamine, isobutylamine, sec-butylamine, tert-butylamine, 3-aminopentane, 3-methylbutylamine, 2-heptylamine, 2-aminooctane, 2-ethylhexylamine, 2-phenylethylamine, ethylenediamine, 1,3-diaminopropane, 1,4-diaminobutane, N-methyl-n-hexylamine, diisobutylamine, N-methylbenzylamine, di(2-ethylhexyl)amine, 1,2-dimethyl-n-propylamine, N,N-dimethyl-n-octadecylamine or N,N-dimethylcyclohexylamine It is preferable.
Among these amine compounds, 2-ethylhexylamine has excellent compatibility with the silver carboxylate and is particularly suitable for increasing the concentration of silver ink compositions, and is particularly useful for reducing the surface roughness of metallic silver. listed as suitable.
本実施形態において、前記アミン化合物は、直鎖状又は分岐鎖状であることが好ましい。 In this embodiment, the amine compound is preferably linear or branched.
本実施形態において、前記アミン化合物は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよく、2種以上を併用する場合、それらの組み合わせ及び比率は、任意に調節できる。 In this embodiment, the amine compound may be used alone or in combination of two or more, and when two or more are used in combination, the combination and ratio thereof can be adjusted as desired. can.
銀インク組成物において、アミン化合物の配合量は、前記カルボン酸銀の配合量1モルあたり0.3~15モルであることが好ましく、0.3~12モルであることがより好ましく、0.3~8モルであることが特に好ましく、例えば、0.3~5モル、0.3~3モル、及び0.3~1.5モルのいずれかであってもよい。アミン化合物の前記配合量がこのような範囲であることで、銀インク組成物の安定性がより向上し、金属銀の品質がより向上する。 In the silver ink composition, the amount of the amine compound blended is preferably 0.3 to 15 mol, more preferably 0.3 to 12 mol, and more preferably 0.3 to 12 mol, per 1 mol of the silver carboxylate. The amount is particularly preferably 3 to 8 mol, and may be, for example, 0.3 to 5 mol, 0.3 to 3 mol, or 0.3 to 1.5 mol. When the amount of the amine compound is within this range, the stability of the silver ink composition is further improved, and the quality of the metallic silver is further improved.
[ギ酸]
銀インク組成物において、ギ酸(H-C(=O)-OH)の配合量は、前記カルボン酸銀の配合量1モルあたり0.04~3.5モルであることが好ましく、0.06~2.5モルであることがより好ましく、例えば、0.08~1.5モル、及び0.1~1モルのいずれかであってもよい。ギ酸の前記配合量がこのような範囲であることで、銀インク組成物は、より容易に、より安定して金属銀を形成できる。
[Formic acid]
In the silver ink composition, the amount of formic acid (H-C(=O)-OH) is preferably 0.04 to 3.5 mol per 1 mol of the silver carboxylate, and 0.06 mol. More preferably, the amount is between 0.08 and 1.5 mol, and between 0.1 and 1 mol. When the amount of formic acid is within this range, the silver ink composition can more easily and stably form metallic silver.
[他の成分]
銀インク組成物は、前記カルボン酸銀と、前記アミン化合物と、ギ酸と、のいずれにも該当しない、他の成分が配合されてなるものであってもよい。
前記他の成分は、特に限定されず、目的に応じて任意に選択できる。
前記他の成分としては、例えば、アルコール、アルコール以外の溶媒(本明細書においては、単に「溶媒」と称することがある)等が挙げられる。
[Other ingredients]
The silver ink composition may contain other components that do not correspond to any of the silver carboxylate, the amine compound, and formic acid.
The other components are not particularly limited and can be arbitrarily selected depending on the purpose.
Examples of the other components include alcohol, solvents other than alcohol (herein sometimes simply referred to as "solvent"), and the like.
本実施形態においては、前記他の成分を用いる場合、前記他の成分は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよく、2種以上を併用する場合、それらの組み合わせ及び比率は、任意に調節できる。 In this embodiment, when using the other components, the other components may be used alone or in combination of two or more, and when two or more are used in combination, Their combination and ratio can be adjusted as desired.
(アルコール)
前記アルコールは、下記一般式(2)で表されるアセチレンアルコール類(以下、「アセチレンアルコール(2)」と略記することがある)であることが好ましい。
(alcohol)
The alcohol is preferably an acetylene alcohol represented by the following general formula (2) (hereinafter sometimes abbreviated as "acetylene alcohol (2)").
・アセチレンアルコール(2)
アセチレンアルコール(2)は、前記一般式(2)で表される。
式中、R’及びR’’は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1~20のアルキル基、又は1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよいフェニル基である。
R’及びR’’における炭素数1~20のアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれでもよく、環状である場合、単環状及び多環状のいずれでもよい。R’及びR’’における前記アルキル基としては、Rにおける前記アルキル基と同様のものが挙げられる。
・Acetylene alcohol (2)
Acetylene alcohol (2) is represented by the above general formula (2).
In the formula, R' and R'' are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a phenyl group in which one or more hydrogen atoms may be substituted with a substituent.
The alkyl group having 1 to 20 carbon atoms in R' and R'' may be linear, branched, or cyclic, and if cyclic, it may be monocyclic or polycyclic. Examples of the alkyl group in R' and R'' include the same alkyl groups as in R.
R’及びR’’におけるフェニル基の水素原子が置換されていてもよい前記置換基としては、例えば、炭素数が1~16の飽和又は不飽和の一価の脂肪族炭化水素基、前記脂肪族炭化水素基が酸素原子に結合してなる一価の基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、水酸基、シアノ基、フェノキシ基等が挙げられる。これら前記置換基は、Rにおけるフェニル基の水素原子が置換されていてもよい前記置換基と同様のものである。そして、置換基を有する前記フェニル基において、前記置換基の数及び位置は特に限定されず、置換基の数が複数である場合、これら複数個の置換基は互いに同一でも異なっていてもよい。 Examples of the substituent in which the hydrogen atom of the phenyl group in R' and R'' may be substituted include a saturated or unsaturated monovalent aliphatic hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms, the aliphatic Examples thereof include a monovalent group formed by bonding a group hydrocarbon group to an oxygen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, a hydroxyl group, a cyano group, a phenoxy group, and the like. These substituents are the same as the substituents in which the hydrogen atom of the phenyl group in R may be substituted. In the phenyl group having a substituent, the number and position of the substituent are not particularly limited, and when there is a plurality of substituents, the plurality of substituents may be the same or different from each other.
R’及びR’’は、水素原子、又は炭素数1~20のアルキル基であることが好ましく、水素原子、又は炭素数1~10の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基であることがより好ましい。 R' and R'' are preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and preferably a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. More preferred.
好ましいアセチレンアルコール(2)としては、例えば、3,5-ジメチル-1-ヘキシン-3-オール、3-メチル-1-ブチン-3-オール、3-メチル-1-ペンチン-3-オール、2-プロピン-1-オール、4-エチル-1-オクチン-3-オール、3-エチル-1-ヘプチン-3-オール等が挙げられる。 Preferred acetylene alcohols (2) include, for example, 3,5-dimethyl-1-hexyn-3-ol, 3-methyl-1-butyn-3-ol, 3-methyl-1-pentyn-3-ol, 2 -propyn-1-ol, 4-ethyl-1-octyn-3-ol, 3-ethyl-1-heptyn-3-ol and the like.
前記アルコールは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよく、2種以上を併用する場合、それらの組み合わせ及び比率は、任意に調節できる。 The alcohols may be used alone or in combination of two or more types, and when two or more types are used in combination, the combination and ratio thereof can be adjusted as desired.
(溶媒)
前記溶媒は、アルコール以外のもの(水酸基を有しないもの)であれば、特に限定されない。
ただし、前記溶媒は、常温で液状であるものが好ましい。
前記溶媒としては、例えば、トルエン、o-キシレン、m-キシレン、p-キシレン等の芳香族炭化水素;ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロオクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、ペンタデカン、デカヒドロナフタレン等の脂肪族炭化水素;ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素;酢酸エチル、グルタル酸モノメチル、グルタル酸ジメチル等のエステル;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、1,2-ジメトキシエタン(ジメチルセロソルブ)等のエーテル;アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、シクロヘキサノン等のケトン;アセトニトリル等のニトリル;N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド等が挙げられる。
(solvent)
The solvent is not particularly limited as long as it is other than alcohol (does not have a hydroxyl group).
However, the solvent is preferably liquid at room temperature.
Examples of the solvent include aromatic hydrocarbons such as toluene, o-xylene, m-xylene, and p-xylene; pentane, hexane, cyclohexane, heptane, octane, cyclooctane, nonane, decane, undecane, dodecane, tridecane, Aliphatic hydrocarbons such as tetradecane, pentadecane, decahydronaphthalene; halogenated hydrocarbons such as dichloromethane, chloroform; esters such as ethyl acetate, monomethyl glutarate, dimethyl glutarate; diethyl ether, tetrahydrofuran (THF), 1,2- Examples include ethers such as dimethoxyethane (dimethyl cellosolve); ketones such as acetone, methyl ethyl ketone (MEK), and cyclohexanone; nitrites such as acetonitrile; amides such as N,N-dimethylformamide (DMF) and N,N-dimethylacetamide. .
銀インク組成物における前記他の成分の配合量は、前記他の成分の種類に応じて、適宜選択すればよい。 The blending amount of the other components in the silver ink composition may be appropriately selected depending on the type of the other components.
例えば、前記他の成分としてアセチレンアルコール(2)を用いる場合、銀インク組成物において、アセチレンアルコール(2)の配合量は、β-ケトカルボン酸銀(1)の配合量1モルあたり0.01~0.7モルであることが好ましく、0.02~0.5モルであることがより好ましく、0.02~0.3モルであることが特に好ましい。アセチレンアルコール(2)の前記配合量がこのような範囲であることで、銀インク組成物の安定性がより向上する。 For example, when acetylene alcohol (2) is used as the other component, the amount of acetylene alcohol (2) in the silver ink composition ranges from 0.01 to 1 mole of silver β-ketocarboxylate (1). The amount is preferably 0.7 mol, more preferably 0.02 to 0.5 mol, and particularly preferably 0.02 to 0.3 mol. When the amount of acetylene alcohol (2) is within this range, the stability of the silver ink composition is further improved.
例えば、前記他の成分として前記溶媒を用いる場合、前記溶媒の配合量は、銀インク組成物の粘度等、目的に応じて選択すればよい。ただし通常は、銀インク組成物において、配合成分の総量に対する前記溶媒の配合量の割合は、30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることが特に好ましい。 For example, when the solvent is used as the other component, the amount of the solvent may be selected depending on the purpose, such as the viscosity of the silver ink composition. However, normally, in the silver ink composition, the proportion of the solvent to the total amount of the ingredients is preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and 10% by mass or less. It is particularly preferable that there be.
例えば、前記他の成分として、アセチレンアルコール(2)と、前記溶媒と、のいずれにも該当しない成分を用いる場合、銀インク組成物において、配合成分の総量に対する前記他の成分の配合量の割合は、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。 For example, when using a component that does not fall under either acetylene alcohol (2) or the solvent as the other component, the ratio of the amount of the other component to the total amount of the components in the silver ink composition is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less.
配合成分の総量に対する前記他の成分の配合量の割合が0質量、すなわち他の成分を配合しなくても、銀インク組成物は十分にその効果を発現する。 Even if the ratio of the amount of the other components to the total amount of the other components is 0 mass, that is, no other components are blended, the silver ink composition sufficiently exhibits its effects.
銀インク組成物においては、配合成分がすべて溶解していてもよいし、一部又は全ての成分が溶解せずに分散した状態であってもよいが、配合成分がすべて溶解していることが好ましく、溶解していない成分は均一に分散していることが好ましい。 In the silver ink composition, all of the ingredients may be dissolved, or some or all of the ingredients may be in a dispersed state without being dissolved, but it is important that all of the ingredients are dissolved. Preferably, undissolved components are uniformly dispersed.
<銀インク組成物の製造方法>
前記銀インク組成物は、前記カルボン酸銀と、前記アミン化合物と、ギ酸と、必要に応じて前記他の成分と、を配合することで得られる。各成分の配合後は、得られた配合物をそのまま銀インク組成物としてもよいし、必要に応じて引き続き公知の精製操作を行って得られた精製物を銀インク組成物としてもよい。本実施形態においては、上記の各成分の配合時において、金属銀の導電性を低下させる不純物の生成を抑制できる。この傾向は、特に前記カルボン酸銀としてβ-ケトカルボン酸銀(1)を用いた場合に顕著である。したがって、精製操作を行っていない前記銀インク組成物を用いても、十分な導電性を有する金属銀が得られる。
<Method for producing silver ink composition>
The silver ink composition is obtained by blending the silver carboxylate, the amine compound, formic acid, and, if necessary, the other components. After blending each component, the resulting blend may be used as it is as a silver ink composition, or if necessary, a purified product obtained by subsequently performing a known purification operation may be used as a silver ink composition. In this embodiment, when the above-mentioned components are mixed, it is possible to suppress the generation of impurities that reduce the conductivity of metal silver. This tendency is particularly remarkable when silver β-ketocarboxylate (1) is used as the silver carboxylate. Therefore, even if the silver ink composition that has not been subjected to a purification operation is used, metallic silver having sufficient conductivity can be obtained.
各成分の配合順序は、特に限定されない。各成分の好ましい配合方法の一例としては、前記アミン化合物に前記カルボン酸銀を加えて、得られた混合物に、ギ酸を加える配合方法が挙げられる。 The order of blending each component is not particularly limited. An example of a preferred blending method for each component is a blending method in which the silver carboxylate is added to the amine compound, and formic acid is added to the resulting mixture.
各成分の配合時には、すべての成分を加えてからこれらを混合してもよいし、一部の成分を順次加えながら混合してもよく、すべての成分を順次加えながら混合してもよい。
混合方法は特に限定されず、撹拌子又は撹拌翼等を回転させて混合する方法;ミキサー、三本ロール、ニーダー又はビーズミル等を使用して混合する方法;超音波を加えて混合する方法等、公知の方法から適宜選択すればよい。
銀インク組成物において、溶解していない成分を均一に分散させる場合には、例えば、上記の三本ロール、ニーダー又はビーズミル等を用いて分散させる方法を適用することが好ましい。
When blending each component, all the components may be added and then mixed, some of the components may be sequentially added and mixed, or all components may be sequentially added and mixed.
The mixing method is not particularly limited, and includes methods of mixing by rotating a stirring bar or stirring blades; methods of mixing using a mixer, triple roll, kneader, bead mill, etc.; methods of mixing by applying ultrasonic waves, etc. An appropriate method may be selected from known methods.
In the case of uniformly dispersing undissolved components in the silver ink composition, it is preferable to apply a dispersion method using, for example, the above-mentioned three-roll, kneader, or bead mill.
配合時の温度は、各配合成分が劣化しない限り特に限定されないが、-5~60℃であることが好ましい。そして、配合時の温度は、配合成分の種類及び量に応じて、配合して得られた混合物が撹拌し易い粘度となるように、適宜調節するとよい。
また、配合時間も、各配合成分が劣化しない限り特に限定されないが、10分~36時間であることが好ましい。
The temperature during blending is not particularly limited as long as each blended component does not deteriorate, but it is preferably -5 to 60°C. The temperature during blending may be appropriately adjusted depending on the types and amounts of the ingredients to be blended so that the resulting mixture has a viscosity that is easy to stir.
Further, the blending time is not particularly limited as long as each blended component does not deteriorate, but it is preferably 10 minutes to 36 hours.
<<金属製部材接合体>>
本発明の一実施形態に係る金属製部材接合体(第1の態様の金属製部材接合体)は、上述の金属製部材の接合方法により得られた金属製部材接合体であって、前記金属製部材接合体のダイシェア強度が15MPa以上のものである。
本実施形態の金属製部材接合体と、そのダイシェア強度は、先に説明したとおりである。
<<Metal member assembly>>
A metal member joined body according to an embodiment of the present invention (metal member joined body of the first aspect) is a metal member joined body obtained by the above-mentioned method for joining metal members, The die shear strength of the manufactured member assembly is 15 MPa or more.
The metal member assembly of this embodiment and its die shear strength are as described above.
第1の態様の金属製部材接合体における導電性接合部(換言すると、前記銀インク組成物から形成された金属銀)は、前記銀インク組成物の配合成分である前記カルボン酸銀と、前記アミン化合物と、ギ酸と、前記他の成分と、のいずれかが分解して生じた分解物;前記カルボン酸銀と、前記アミン化合物と、ギ酸と、前記他の成分と、のいずれかが、前記分解物と反応して生じた化合物;前記カルボン酸銀と、前記アミン化合物と、ギ酸と、前記他の成分と、のいずれかが、互いに反応して生じた化合物等の、前記配合成分に由来する、極めて微量の不純物を含有し得る。この不純物の組成は、前記銀インク組成物の場合とは異なる必須成分の配合によって製造された、他の銀インク組成物から形成された金属銀の場合とは、明確に異なることを確認できる。
一方、前記接合工程における前記銀インク組成物の加熱物の焼成温度は、比較的低温とすることが可能である。これは、銀インク組成物として、上述の限られた範囲内の配合成分(前記カルボン酸銀、前記アミン化合物、ギ酸)を用いていることによる。
すなわち、第1の態様における金属銀中の不純物は、比較的低温で金属銀を形成(すなわち焼成)できるという有利な点を有する前記銀インク組成物の使用を反映している。
The conductive joint in the metal member assembly of the first aspect (in other words, the metallic silver formed from the silver ink composition) is composed of the silver carboxylate, which is a component of the silver ink composition, and the silver carboxylate, which is a component of the silver ink composition. A decomposition product produced by decomposition of any of the amine compound, formic acid, and the other component; any of the silver carboxylate, the amine compound, the formic acid, and the other component; A compound produced by reacting with the decomposition product; a compound produced by any of the silver carboxylate, the amine compound, formic acid, and the other component reacting with each other; may contain very small amounts of impurities. It can be confirmed that the composition of this impurity is clearly different from that of metallic silver formed from other silver ink compositions, which were manufactured by a different combination of essential components than in the case of the silver ink composition.
On the other hand, the firing temperature of the heated silver ink composition in the bonding step can be set to a relatively low temperature. This is because the silver ink composition uses ingredients within the above-mentioned limited range (silver carboxylate, amine compound, formic acid).
That is, the impurities in the metallic silver in the first embodiment reflect the use of the silver ink composition, which has the advantage of being able to form (ie, sinter) metallic silver at relatively low temperatures.
本発明の一実施形態に係る金属製部材接合体(第2の態様の金属製部材接合体)は、金属製の第1部材と、金属製の第2部材と、が金属銀を介して接合されて、構成されており、前記第1部材及び第2部材のいずれか一方又は両方が、銅製であり、前記第1部材が銅製である場合には、前記金属製部材接合体は、前記第1部材と前記金属銀との間に、前記第1部材側から前記金属銀側へ向けて、銀を主要構成元素とする層と、銅及び酸素を主要構成元素とする層と、をこの順に備えており、前記第2部材が銅製である場合には、前記金属製部材接合体は、前記第2部材と前記金属銀との間に、前記第2部材側から前記金属銀側へ向けて、銀を主要構成元素とする層と、銅及び酸素を主要構成元素とする層と、をこの順に備えており、前記金属製部材接合体のダイシェア強度が15MPa以上のものである。
第2の態様の金属製部材接合体も、上述の金属製部材の接合方法により得られる。
In the metal member assembly according to an embodiment of the present invention (metal member assembly of the second aspect), a first metal member and a second metal member are joined via metal silver. and one or both of the first member and the second member is made of copper, and when the first member is made of copper, the metal member assembly is configured such that the first member and the second member are made of copper. Between the first member and the metal silver, from the first member side toward the metal silver side, a layer containing silver as a main constituent element and a layer containing copper and oxygen as main constituent elements are arranged in this order. and when the second member is made of copper, the metal member assembly is arranged between the second member and the metal silver, from the second member side to the metal silver side. , a layer containing silver as a main constituent element, and a layer containing copper and oxygen as main constituent elements in this order, and the die shear strength of the metal member assembly is 15 MPa or more.
The metal member joined body of the second aspect is also obtained by the above-described metal member joining method.
前記第1部材が銅製である場合、第2の態様の金属製部材接合体は、銅製の第1部材、銀を主要構成元素とする層、銅及び酸素を主要構成元素とする層、及び金属銀がこの順に存在する積層構造を有する。
前記第2部材が銅製である場合、第2の態様の金属製部材接合体は、銅製の第2部材、銀を主要構成元素とする層、銅及び酸素を主要構成元素とする層、及び金属銀がこの順に存在する積層構造を有する。
これら積層構造は、銀元素と銅元素とが交互に配置されているという点で、全く意外なものである。
When the first member is made of copper, the metal member assembly of the second aspect includes the first member made of copper, a layer containing silver as a main constituent element, a layer containing copper and oxygen as main constituent elements, and a metal member. It has a layered structure in which silver exists in this order.
When the second member is made of copper, the metal member assembly of the second aspect includes a second member made of copper, a layer containing silver as a main constituent element, a layer containing copper and oxygen as main constituent elements, and a metal member. It has a layered structure in which silver exists in this order.
These laminated structures are completely unexpected in that silver elements and copper elements are arranged alternately.
上述の銅及び酸素を主要構成元素とする層においては、酸素は、例えば、酸化銅のような銅と反応した生成物として存在していてもよいし、銅と反応せずに単独で存在していてもよい。 In the above-mentioned layer containing copper and oxygen as main constituent elements, oxygen may exist as a product of reaction with copper, such as copper oxide, or may exist alone without reacting with copper. You can leave it there.
上述の「銀を主要構成元素とする層」とは、銀を含有していることによる性質を明確に示す程度に、銀を構成元素として含有する層を意味し、例えば、対象となる層において、全元素の総質量に対する、銀元素の質量の割合が50質量%以上である層が挙げられる。
上述の「銅及び酸素を主要構成元素とする層」とは、銅及び酸素を含有していることによる性質を明確に示す程度に、銅及び酸素を構成元素として含有する層を意味し、例えば、対象となる層において、全元素の総質量に対する、銅元素及び酸素元素の合計質量の割合が50質量%以上である層が挙げられる。
The above-mentioned "layer containing silver as a main constituent element" means a layer containing silver as a constituent element to such an extent that the properties due to the inclusion of silver are clearly shown, for example, in the target layer. , a layer in which the ratio of the mass of silver element to the total mass of all elements is 50% by mass or more.
The above-mentioned "layer containing copper and oxygen as main constituent elements" means a layer containing copper and oxygen as constituent elements to the extent that the properties due to the presence of copper and oxygen are clearly shown, for example. In the target layer, the ratio of the total mass of copper element and oxygen element to the total mass of all elements is 50% by mass or more.
このように、第2の態様の金属製部材接合体において、銅製の第1部材と金属銀、又は、銅製の第2部材と金属銀が、それぞれ単純に接触しているだけの構造ではなく、上記のような積層構造を有している理由は定かではないが、以下のように推測される。
すなわち、本実施形態の製造方法によって、特定範囲の組成を有する前記銀インク組成物を用い、前記予備加熱工程及び接合工程を行うことによって、銅製の第1部材又は銅製の第2部材と、銀インク組成物又はその加熱物と、が反応し、金属銀の銅製の第1部材中又は銅製の第2部材中への拡散、及び、銅製の第1部材中又は銅製の第2部材中の銅の金属銀中への拡散、のいずれか一方あるいは両方が生じるからであると推測される。そして、このような拡散は、銀インク組成物の配合成分であるギ酸の還元作用が関与している可能性がある。
したがって、銅製であるのが、第1部材及び第2部材のいずれであるかによらず、銀を主要構成元素とする層中の銀は、銀インク組成物又はその加熱物に由来すると推測される。
そして、銅製であるのが、第1部材及び第2部材のいずれであるかによらず、銅及び酸素を主要構成元素とする層中の銅は、銅製である第1部材又は第2部材に由来すると推測される。
In this way, in the metal member assembly of the second aspect, the structure is not such that the first member made of copper and the metal silver or the second member made of copper and the metal silver are simply in contact with each other. Although the reason for having the laminated structure as described above is not clear, it is presumed as follows.
That is, according to the manufacturing method of the present embodiment, by using the silver ink composition having a composition within a specific range and performing the preheating step and the bonding step, the first member made of copper or the second member made of copper and the silver The ink composition or its heated material reacts, and the metallic silver diffuses into the first copper member or the second copper member, and the copper in the first copper member or the second copper member reacts. It is presumed that this is because one or both of the following: diffusion into metallic silver occurs. Such diffusion may be related to the reducing action of formic acid, which is a component of the silver ink composition.
Therefore, regardless of whether the first member or the second member is made of copper, it is assumed that the silver in the layer whose main constituent element is silver is derived from the silver ink composition or its heated material. Ru.
Regardless of whether the first member or the second member is made of copper, the copper in the layer whose main constituent elements are copper and oxygen is the first member or the second member which is made of copper. It is assumed that it originates from
第2の態様の金属製部材接合体が上記のような積層構造を有していることは、金属製部材接合体のダイシェア強度が十分に大きいことと整合する。 The fact that the metal member assembly of the second aspect has the above laminated structure is consistent with the fact that the metal member assembly has a sufficiently high die shear strength.
第2の態様の金属製部材接合体のダイシェア強度は15MPa以上であり、第1の態様の金属製部材接合体のダイシェア強度と同様である。 The die shear strength of the metal member assembly of the second embodiment is 15 MPa or more, and is similar to the die shear strength of the metal member assembly of the first embodiment.
第2の態様の金属製部材接合体における前記積層構造は、例えば、金属製部材接合体において、その第1部材、金属銀及び第2部材の接合方向に対して平行な方向の断面を作製し、透過型電子顕微鏡(Transmission Electron Microscope、略称:TEM)を用いてこの断面を観察したり、エネルギー分散型X線分光法(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy、略称:EDS又はEDX)によってこの断面を観察したりすることで、確認できる。 The laminated structure in the metal member assembly of the second aspect is obtained by, for example, producing a cross section in a direction parallel to the joining direction of the first member, metal silver, and second member in the metal member assembly. This cross section can be observed using a transmission electron microscope (TEM) or by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS or EDX). You can check by doing
本実施形態(第1の態様、第2の態様)の金属製部材接合体の用途は、特に限定されない。一例をあげると、前記金属製部材接合体は、回路基板中での電極同士の接合体として有用である。すなわち、前記金属製部材接合体を構成している金属製部材、すなわち前記第1部材及び第2部材の好ましい例としては、金属電極が挙げられる。 The use of the metal member assembly of this embodiment (first aspect, second aspect) is not particularly limited. For example, the metal member assembly is useful as an assembly between electrodes in a circuit board. That is, a preferable example of the metal members constituting the metal member assembly, that is, the first member and the second member, is a metal electrode.
<<回路基板>>
本発明の一実施形態に係る回路基板は、前記金属製部材接合体を有機基板上に備え、前記金属製部材が金属電極となっているものである。
先の説明のように、前記接合工程における前記銀インク組成物の加熱物の焼成温度は、比較的低温とすることが可能である。これは、銀インク組成物として、比較的限られた範囲内の配合成分を用いていることによる。
したがって、基板の構成材料として、比較的耐熱性が低い樹脂等の有機成分を含む有機基板を用い、その上の金属電極に対して、上述の金属製部材の接合方法を適用しても、品質上の問題点がない回路基板を製造できる。これに対して、金属製部材の接合時に極めて高い加熱温度を必要とする場合には、このような回路基板を製造できない。
<<Circuit board>>
A circuit board according to an embodiment of the present invention includes the metal member assembly on an organic substrate, and the metal member serves as a metal electrode.
As described above, the firing temperature of the heated silver ink composition in the bonding step can be set to a relatively low temperature. This is due to the use of a relatively limited range of ingredients in the silver ink composition.
Therefore, even if an organic substrate containing an organic component such as resin, which has relatively low heat resistance, is used as the constituent material of the substrate and the above-mentioned joining method for metal members is applied to the metal electrode on the organic substrate, the quality will be poor. A circuit board that does not have the above problems can be manufactured. On the other hand, if extremely high heating temperatures are required when joining metal members, such a circuit board cannot be manufactured.
本実施形態の回路基板は、ダイシェア強度が15MPa以上である上述の金属製部材接合体を備えている点以外は、公知の回路基板と同じ構成とすることができる。そして、上述の金属製部材接合体を用いる点以外は、公知の回路基板の場合と同じ方法で製造できる。 The circuit board of this embodiment can have the same configuration as a known circuit board, except that it includes the above-mentioned metal member assembly having a die shear strength of 15 MPa or more. The circuit board can be manufactured in the same manner as in the case of known circuit boards, except for using the above-mentioned metal member assembly.
以下、具体的実施例により、本発明についてより詳細に説明する。ただし、本発明は、以下に示す実施例に、何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to the examples shown below.
[実施例1]
<<金属製部材接合体の製造>>
<銀インク組成物の製造>
液温が50℃以下となるように、ビーカー中で2-エチルヘキシルアミン(後述する2-メチルアセト酢酸銀に対して0.4倍モル量)に2-メチルアセト酢酸銀(19.0g)を添加して、メカニカルスターラーを用いて15分撹拌することにより、液状物を得た。この液状物に、反応液の温度が50℃以下となるように、ギ酸(2-メチルアセト酢酸銀に対して0.7倍モル量)を30分かけて滴下した。ギ酸の滴下終了後、25℃にて反応液をさらに1.5時間撹拌することにより、銀インク組成物を得た。
[Example 1]
<<Manufacture of metal member assembly>>
<Manufacture of silver ink composition>
Silver 2-methylacetoacetate (19.0 g) was added to 2-ethylhexylamine (0.4 times the molar amount relative to silver 2-methylacetoacetate, which will be described later) in a beaker so that the liquid temperature was 50°C or less. A liquid product was obtained by stirring for 15 minutes using a mechanical stirrer. Formic acid (0.7 times the molar amount relative to silver 2-methylacetoacetate) was added dropwise to this liquid over 30 minutes so that the temperature of the reaction solution was 50° C. or lower. After the dropwise addition of formic acid was completed, the reaction solution was further stirred at 25° C. for 1.5 hours to obtain a silver ink composition.
各配合成分の種類と配合比を表1に示す。表1中、「アミン化合物(モル比)」とは、カルボン酸銀の配合量1モルあたりのアミン化合物の配合量(モル数)([アミン化合物のモル数]/[カルボン酸銀のモル数])を意味する。「ギ酸のモル比」も同様に、カルボン酸銀の配合量1モルあたりのギ酸の配合量(モル数)([ギ酸のモル数]/[カルボン酸銀のモル数])を意味する。 Table 1 shows the types and blending ratios of each compounded component. In Table 1, "amine compound (molar ratio)" refers to the amount of amine compound (number of moles) per mol of silver carboxylate ([number of moles of amine compound]/[number of moles of silver carboxylate]) ]) means. "Mole ratio of formic acid" similarly means the amount (number of moles) of formic acid blended per 1 mole of silver carboxylate ([number of moles of formic acid]/[number of moles of silver carboxylate]).
<金属製部材接合体の製造>
前記第1部材又は第2部材として、大きさが12mm×8mm×0.8mmである銅板と、大きさが4mm×4mm×0.8mmである銅チップと、を準備した。そして、水で濡らした耐水研磨紙(粒度2000)(三共理化学社製)を用いて、これら(すなわち、銅板及び銅チップ)を研磨して、これらの表面を清浄にした。
次いで、大きさが4mm×4mmである四角形状の領域が、2つ並列して型抜きされた、厚さが0.3mmの金属製マスクを、清浄後の銅板に被せ、スクリーン印刷法により、このマスクを被せた銅板に対して、上記で得られた銀インク組成物をべた印刷した。
以上により、銅板の表面に、大きさがおよそ4mm×4mm×0.3mmである直方体状の銀インク組成物の印刷層を、2つ並列して形成した。
<Manufacture of metal member assembly>
A copper plate with a size of 12 mm x 8 mm x 0.8 mm and a copper chip with a size of 4 mm x 4 mm x 0.8 mm were prepared as the first member or the second member. Then, these (ie, the copper plate and the copper chip) were polished using water-resistant abrasive paper (grain size 2000) (manufactured by Sankyo Rikagaku Co., Ltd.) moistened with water to clean their surfaces.
Next, a metal mask with a thickness of 0.3 mm, in which two rectangular regions with a size of 4 mm x 4 mm were cut out in parallel, was placed on the cleaned copper plate, and by screen printing, The silver ink composition obtained above was printed all over the copper plate covered with this mask.
As described above, two rectangular parallelepiped printed layers of silver ink compositions each measuring approximately 4 mm x 4 mm x 0.3 mm were formed in parallel on the surface of the copper plate.
次いで、常圧下かつ大気雰囲気下において、ホットプレートを用いて、この印刷層を備えた銅板を、その印刷層を備えていない側から加熱し、5分かけてこの銅板及び印刷層の温度を100℃まで上昇させて、さらに温度を100℃のまま1分保持した(予備加熱工程)。この間、印刷層(すなわち銀インク組成物)は固化せず、流動性を維持しており、温度が100℃に到達後は、泡立ちが認められた。この泡立ちは、銅板及び印刷層の温度を100℃で1分保持し終わる前に消失した。以上により、銀インク組成物の加熱物を得た。
得られた前記加熱物は、金属銀に特有の光沢を有しておらず、暗緑色であった。
Next, under normal pressure and atmosphere, the copper plate with the printed layer is heated from the side without the printed layer using a hot plate, and the temperature of the copper plate and the printed layer is increased to 100°C over 5 minutes. The temperature was raised to 100° C. and further maintained at 100° C. for 1 minute (preheating step). During this time, the printing layer (that is, the silver ink composition) did not solidify and maintained fluidity, and bubbling was observed after the temperature reached 100°C. This bubbling disappeared before the temperature of the copper plate and printed layer was maintained at 100° C. for 1 minute. Through the above steps, a heated silver ink composition was obtained.
The obtained heated product did not have the luster characteristic of metallic silver and was dark green in color.
このような、銅板上に銀インク組成物の加熱物を備えた第1積層体を、合計で2つ作製した。
そして、これら2つの第1積層体を、これらの長手方向を一致させて、並列に配置した。
A total of two such first laminates each having a heated silver ink composition on a copper plate were produced.
These two first laminates were arranged in parallel with their longitudinal directions aligned.
次いで、常圧下かつ大気雰囲気下において、直ちに、前記第1積層体中の銀インク組成物(印刷層)の加熱物の表面に前記銅チップを載置し、さらに、この銅チップの表面に質量5kgの錘を載置した。このとき、1つの前記加熱物に対して、1つの銅チップを載置し、これらを上方から見下ろしたときに、前記加熱物と銅チップの外周部の位置が一致するようにした。また、4つの銅チップすべてに跨るように、1つの前記錘を載置し、この1つの錘によって、これら4つの銅チップに均等に圧力が加わるように、錘の配置位置を調節した。
以上により、銅板の表面に、前記加熱物、銅チップ及び錘を位置合わせして積層した第2積層体を作製した。第2積層体は、2枚の銅板と、4つの前記加熱物と、4枚の銅チップと、1つの錘とで、構成されていた。
このとき、1つの銅チップに、錘によって加えられる圧力は、0.8MPaであった。
Next, under normal pressure and atmospheric atmosphere, the copper chip is immediately placed on the surface of the heated silver ink composition (printing layer) in the first laminate, and further, a mass is placed on the surface of the copper chip. A 5 kg weight was placed on it. At this time, one copper chip was placed on one heating object, so that when looking down from above, the positions of the heating object and the outer periphery of the copper chip were aligned. Further, one of the weights was placed so as to span all four copper chips, and the placement position of the weights was adjusted so that pressure was evenly applied to these four copper chips.
As described above, a second laminate was produced in which the heated object, the copper chip, and the weight were laminated on the surface of the copper plate while being aligned with each other. The second laminate was composed of two copper plates, four heating objects, four copper chips, and one weight.
At this time, the pressure applied to one copper chip by the weight was 0.8 MPa.
次いで、常圧下かつ大気雰囲気下において、この状態の前記第2積層体の温度を、5分かけて300℃まで上昇させて、さらに温度を300℃のまま30分保持した(接合工程)。換言すると、本工程では、前記加熱物を介在させて、銅板と銅チップを圧着しながら、前記加熱物を焼成することにより、銅板と銅チップを金属銀によって接合した。
次いで、前記錘を取り除くことにより、銅板と銅チップが金属銀によって接合されて構成された、2つの金属製部材接合体を得た。これら接合体において、前記加熱物の焼成物、すなわち金属銀で構成された導電性接合部は、大きさがおよそ4mm×4mm×0.03mmの直方体状であった。
上記のように、本実施例では、組み合わせ(A1)と、予備加熱方法(B1)と、圧着焼成方法(C1)と、を採用した。
Next, the temperature of the second laminate in this state was raised to 300° C. over 5 minutes under normal pressure and an atmospheric atmosphere, and the temperature was further maintained at 300° C. for 30 minutes (bonding step). In other words, in this step, the copper plate and the copper chip were bonded by metallic silver by firing the heating material while pressing the copper plate and the copper chip with the heating material interposed.
Next, by removing the weight, two metal member joined bodies were obtained in which a copper plate and a copper chip were joined by metal silver. In these bonded bodies, the fired product of the heated material, that is, the conductive bonded portion made of metallic silver had a rectangular parallelepiped shape with a size of approximately 4 mm x 4 mm x 0.03 mm.
As described above, in this example, the combination (A1), the preheating method (B1), and the compression firing method (C1) were adopted.
<<銀インク組成物の評価>>
<銀インク組成物の粘度の測定>
レオメータ(アントンパール社製「MCR301」)を用いて、上記で得られた銀インク組成物について、25℃でのせん断速度1000/sにおける粘度を測定した。結果を表1に示す。
<<Evaluation of silver ink composition>>
<Measurement of viscosity of silver ink composition>
The viscosity of the silver ink composition obtained above was measured at a shear rate of 1000/s at 25° C. using a rheometer (“MCR301” manufactured by Anton Paar). The results are shown in Table 1.
<銀インク組成物中の金属銀粒子の結晶子径の算出>
X線回折装置(Bruker AXS,D8 DISCOVER with GADDS)を用い、そのサンプルホルダー中に、上記で得られた銀インク組成物を充填して、銀インク組成物中の金属銀粒子について、下記測定条件でX線回折測定を行った。
次いで、得られたX線回折プロファイルのうち、最も強度が強い結晶面のピーク(2θ=38.1°)を用いて、上述のシェラーの式に基づいて結晶子径を算出した。結果を表1に示す。
(測定条件)
・入射側光学系
X線源:CuK(波長1.542Å)
出力:50kV、100mA
モノクロメータ:多層膜ミラー
ビームサイズ:10mm(H)×1.0mm(W)
・受光側光学系
平行ソーラースリットの分解能:0.12°
検出器:シンチレーションカウンター
カメラ距離:15cm
・走査条件
走査方法:-2(Locked Coupled)
走査速度:3dig/min
インクリメント:0.02°
<Calculation of crystallite diameter of metallic silver particles in silver ink composition>
Using an X-ray diffraction device (Bruker AXS, D8 DISCOVER with GADDS), the silver ink composition obtained above was filled into the sample holder, and the metallic silver particles in the silver ink composition were measured under the following measurement conditions. X-ray diffraction measurements were performed.
Next, among the obtained X-ray diffraction profiles, the crystallite diameter was calculated based on the above-mentioned Scherrer equation using the peak of the crystal plane with the highest intensity (2θ=38.1°). The results are shown in Table 1.
(Measurement condition)
・Incidence side optical system X-ray source: CuK (wavelength 1.542 Å)
Output: 50kV, 100mA
Monochromator: Multilayer mirror Beam size: 10mm (H) x 1.0mm (W)
・Receiving side optical system Parallel solar slit resolution: 0.12°
Detector: Scintillation counter Camera distance: 15cm
・Scanning conditions Scanning method: -2 (Locked Coupled)
Scanning speed: 3dig/min
Increment: 0.02°
<<金属製部材接合体の評価>>
<ダイシェア強度の測定>
上記で得られた2つの金属製部材接合体について、試験機(Dage社製「ボンドテスター4000」)を用いて、JIS C62137-1-2:2010(横押しせん断強度試験、IEC 62137-1-2:2007)に準拠して、ダイシェア強度を測定した。
この測定は、4つの銅チップごとに行い、4つの測定値の平均値を、最終的に金属製部材接合体のダイシェア強度として採用した。結果を表2に示す。
<<Evaluation of metal member assembly>>
<Measurement of die shear strength>
The two metal member joined bodies obtained above were tested according to JIS C62137-1-2:2010 (lateral push shear strength test, IEC 62137-1-) using a testing machine (Dage "Bond Tester 4000"). 2:2007), the die shear strength was measured.
This measurement was performed for each of the four copper chips, and the average value of the four measured values was finally adopted as the die shear strength of the metal member assembly. The results are shown in Table 2.
<接合状態の解析>
集束イオンビーム(Focused Ion Beam、略称:FIB)装置を用い、上記で得られた2つの金属製部材接合体のうちの1つを切断して、断面を露出させた。
透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて、前記断面を観察した。このとき取得した撮像データを図9に示す。
このとき、さらに、エネルギー分散型X線分光法(EDS、EDX)によって、前記断面を観察した。このとき取得した撮像データのうち、銀元素の検出時の撮像データを図10に示し、銅元素の検出時の撮像データを図11に示し、酸素元素の検出時の撮像データを図12に示す。
<Analysis of bonding state>
Using a focused ion beam (abbreviation: FIB) device, one of the two metal member assembly obtained above was cut to expose the cross section.
The cross section was observed using a transmission electron microscope (TEM). The imaging data acquired at this time is shown in FIG.
At this time, the cross section was further observed by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS, EDX). Among the imaging data acquired at this time, the imaging data when silver element was detected is shown in FIG. 10, the imaging data when copper element was detected is shown in FIG. 11, and the imaging data when oxygen element was detected is shown in FIG. 12. .
[実施例2]
<<金属製部材接合体の製造>>
<銀インク組成物の製造>
実施例1の場合と同じ方法で、銀インク組成物を製造した。
[Example 2]
<<Manufacture of metal member assembly>>
<Manufacture of silver ink composition>
A silver ink composition was prepared in the same manner as in Example 1.
<金属製部材接合体の製造>
実施例1の場合と同じ銅板及び銅チップを用い、実施例1の場合と同じ方法で、銅板の表面に、大きさがおよそ4mm×4mm×0.3mmである直方体状の銀インク組成物の印刷層を、2つ並列して形成した。
<Manufacture of metal member assembly>
Using the same copper plate and copper chip as in Example 1, and using the same method as in Example 1, a rectangular parallelepiped-shaped silver ink composition approximately 4 mm x 4 mm x 0.3 mm in size was applied to the surface of the copper plate. Two printed layers were formed in parallel.
次いで、常圧下かつ大気雰囲気下において、印刷層(銀インク組成物)の表面に前記銅チップを載置し、これらを上方から見下ろしたときに、印刷層と銅チップの外周部の位置が一致するようにした。
次いで、常圧下かつ大気雰囲気下において、ホットプレートを用いて、この印刷層を備えた銅板を、その印刷層を備えていない側から加熱し、5分かけてこの銅板、印刷層及び銅チップの温度を100℃まで上昇させて、さらに温度を100℃のまま1分保持した(予備加熱工程)。この間、印刷層(すなわち銀インク組成物)は固化せず、流動性を維持しており、温度が100℃に到達後は、泡立ちが認められた。この泡立ちは、銅板及び印刷層の温度を100℃で1分保持し終わる前に消失した。以上により、銀インク組成物の加熱物を得た。
得られた前記加熱物は、金属銀に特有の光沢を有しておらず、暗緑色であった。
Next, the copper chip is placed on the surface of the printing layer (silver ink composition) under normal pressure and in an atmospheric atmosphere, and when looking down from above, the positions of the printing layer and the outer periphery of the copper chip are aligned. I decided to do so.
Next, under normal pressure and an atmospheric atmosphere, the copper plate with the printed layer is heated from the side without the printed layer using a hot plate, and the copper plate, the printed layer, and the copper chip are heated for 5 minutes. The temperature was raised to 100°C, and the temperature was further maintained at 100°C for 1 minute (preheating step). During this time, the printing layer (that is, the silver ink composition) did not solidify and maintained fluidity, and bubbling was observed after the temperature reached 100°C. This bubbling disappeared before the temperature of the copper plate and printed layer was maintained at 100° C. for 1 minute. Through the above steps, a heated silver ink composition was obtained.
The obtained heated product did not have the luster characteristic of metallic silver and was dark green in color.
次いで、常圧下かつ大気雰囲気下において、直ちに、銅チップの表面に質量5kgの錘を載置した。このとき、1つの銅チップに対して、1つの錘を載置し、これらを上方から見下ろしたときに、銅チップと錘の中心部の位置が一致するようにした。
以上により、銅板の表面に、前記加熱物、銅チップ及び錘を位置合わせして積層した積層物を2つ形成した。
このとき、1つの銅チップに、錘によって加えられる圧力は、0.8MPaであった。
Next, a weight of 5 kg was immediately placed on the surface of the copper chip under normal pressure and an atmospheric atmosphere. At this time, one weight was placed on one copper chip so that the center positions of the copper chip and the weight were aligned when looking down from above.
As described above, two laminates were formed on the surface of the copper plate, in which the heated object, the copper chip, and the weight were aligned and laminated.
At this time, the pressure applied to one copper chip by the weight was 0.8 MPa.
次いで、実施例1の場合と同じ方法で接合工程を行い、前記加熱物を介在させて、銅板と銅チップを圧着しながら、前記加熱物を焼成することにより、銅板と銅チップを金属銀によって接合した。
以上により、銅板と銅チップが金属銀によって接合されて構成された金属製部材接合体を得た。この接合体において、前記加熱物の焼成物、すなわち金属銀で構成された接合部は、大きさがおよそ4mm×4mm×0.03mmの直方体状であった。
さらに、同じ方法で、同じ金属製部材接合体をもう1つ製造し、金属製部材接合体を合計で2つ製造した。
上記のように、本実施例では、組み合わせ(A1)と、予備加熱方法(B2)と、圧着焼成方法(C1)と、を採用した。
Next, a bonding step is performed in the same manner as in Example 1, and the heating material is used to press the copper plate and the copper chip together while firing the heating material, thereby bonding the copper plate and the copper chip with metallic silver. Joined.
Through the above steps, a metal member assembly was obtained in which a copper plate and a copper chip were joined by metal silver. In this bonded body, the fired product of the heated material, that is, the bonded portion made of metallic silver had a rectangular parallelepiped shape with a size of approximately 4 mm x 4 mm x 0.03 mm.
Furthermore, another identical metal member assembly was manufactured using the same method, resulting in a total of two metal member assembly.
As mentioned above, in this example, the combination (A1), the preheating method (B2), and the compression firing method (C1) were adopted.
<<銀インク組成物の評価>>
実施例1の場合と同じ方法で、銀インク組成物の粘度を測定し、銀インク組成物中の金属銀粒子の結晶子径を算出した。結果を表1に示す。
<<Evaluation of silver ink composition>>
The viscosity of the silver ink composition was measured in the same manner as in Example 1, and the crystallite diameter of the metallic silver particles in the silver ink composition was calculated. The results are shown in Table 1.
<<金属製部材接合体の評価>>
<ダイシェア強度の測定>
上記で得られた2つの金属製部材接合体を用いた点以外は、実施例1の場合と同じ方法で、金属製部材接合体のダイシェア強度を測定した。結果を表2に示す。
<<Evaluation of metal member assembly>>
<Measurement of die shear strength>
The die shear strength of the metal member assembly was measured in the same manner as in Example 1 except that the two metal member assembly obtained above were used. The results are shown in Table 2.
<<金属製部材接合体の製造及び評価>>
[実施例3]
前記接合工程において、銅板と前記積層物の温度を、5分かけて300℃まで上昇させて、さらに温度を300℃のまま30分保持するのに代えて、銅板と前記積層物の温度を、5分かけて250℃まで上昇させて、さらに温度を250℃のまま30分保持した点以外は、実施例1の場合と同じ方法で、金属製部材接合体を製造及び評価した。
実施例3においては、得られた金属製部材接合体において、前記加熱物の焼成物、すなわち金属銀で構成された接合部は、大きさがおよそ4mm×4mm×0.03mmの直方体状であった。結果を表2に示す。
<<Manufacture and evaluation of metal member assembly>>
[Example 3]
In the bonding step, instead of raising the temperature of the copper plate and the laminate to 300°C over 5 minutes and holding the temperature at 300°C for 30 minutes, the temperature of the copper plate and the laminate is A metal member assembly was manufactured and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the temperature was raised to 250° C. over 5 minutes and then held at 250° C. for 30 minutes.
In Example 3, in the obtained metal member joined body, the fired product of the heated material, that is, the joint made of metallic silver, had a rectangular parallelepiped shape with a size of approximately 4 mm x 4 mm x 0.03 mm. Ta. The results are shown in Table 2.
[実施例4]
前記接合工程において、銅板と前記積層物の温度を、5分かけて300℃まで上昇させて、さらに温度を300℃のまま30分保持するのに代えて、銅板と前記積層物の温度を、5分かけて200℃まで上昇させて、さらに温度を200℃のまま30分保持した点以外は、実施例1の場合と同じ方法で、金属製部材接合体を製造及び評価した。
実施例4においては、得られた金属製部材接合体において、前記加熱物の焼成物、すなわち金属銀で構成された接合部は、大きさがおよそ4mm×4mm×0.03mmの直方体状であった。結果を表2に示す。
[Example 4]
In the bonding step, instead of raising the temperature of the copper plate and the laminate to 300°C over 5 minutes and holding the temperature at 300°C for 30 minutes, the temperature of the copper plate and the laminate is A metal member assembly was manufactured and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the temperature was raised to 200° C. over 5 minutes and then held at 200° C. for 30 minutes.
In Example 4, in the obtained metal member assembly, the fired product of the heated material, that is, the joint made of metallic silver, had a rectangular parallelepiped shape with a size of approximately 4 mm x 4 mm x 0.03 mm. Ta. The results are shown in Table 2.
[比較例1]
前記予備加熱工程において、銅板及び印刷層の温度を100℃まで上昇させた後に、さらに温度を100℃のまま保持する時間を、1分に代えて5分とした(以降、本工程を「比較用の予備加熱工程」と称することがある)点と、前記予備加熱工程後に、銅チップの表面に質量5kgの錘を載置せずに前記加熱物を焼成した(以降、本工程を「比較用の接合工程」と称することがある)点、以外は、実施例1の場合と同じ方法で、金属製部材接合体の製造及び評価を試みた。すなわち、比較例1においては、比較用の予備加熱工程後に、直ちに、銀インク組成物(印刷層)の加熱物の表面に前記銅チップを載置することにより、銅板の表面に、前記加熱物及び銅チップを位置合わせして積層した比較用積層物を2つ形成し、次いで、この状態の銅板と前記比較用積層物の温度を、5分かけて300℃まで上昇させて、さらに温度を300℃のまま30分維持し、以降、実施例1の場合と同じ方法で、銅板と銅チップとの金属銀による接合を試みた。
しかし、比較例1においては、銅板と銅チップとを金属銀により接合できず、目的とする金属製部材接合体を得られなかった。
比較例1においては、比較用の予備加熱工程の終了時には、印刷層(すなわち銀インク組成物)が固化して、流動性を失っていた。この固化物は、金属銀に特有の光沢を有しておらず、暗緑色であった。印刷層は、その温度が100℃に到達後は、泡立ちが認められた。得られた最終物において、前記加熱物の焼成物、すなわち金属銀で構成された部位は、大きさがおよそ4mm×4mm×0.03mmの直方体状であった。結果を表2に示す。
[Comparative example 1]
In the preheating step, after raising the temperature of the copper plate and the printed layer to 100°C, the time for holding the temperature at 100°C was changed to 5 minutes instead of 1 minute (hereinafter, this process will be referred to as "comparison"). (Hereinafter, this process may be referred to as "comparison") and that after the preheating step, the heated object was fired without placing a weight of 5 kg on the surface of the copper chip (hereinafter, this step may be referred to as "comparison"). An attempt was made to manufacture and evaluate a metal member assembly using the same method as in Example 1, except for the following points: That is, in Comparative Example 1, the copper chip is placed on the surface of the heated material of the silver ink composition (printing layer) immediately after the preheating step for comparison, so that the heated material is placed on the surface of the copper plate. Two comparative laminates were formed by aligning and stacking the copper plate and the comparative laminate, and then the temperature of the copper plate in this state and the comparative laminate was increased to 300°C over 5 minutes, and the temperature was further increased. The temperature was maintained at 300° C. for 30 minutes, and thereafter, in the same manner as in Example 1, an attempt was made to bond the copper plate and the copper chip using metallic silver.
However, in Comparative Example 1, the copper plate and the copper chip could not be joined with metallic silver, and the desired metal member joined body could not be obtained.
In Comparative Example 1, the printing layer (ie, the silver ink composition) had solidified and lost fluidity at the end of the comparative preheating step. This solidified product did not have the luster characteristic of metallic silver and was dark green in color. After the temperature of the printed layer reached 100° C., bubbling was observed. In the final product obtained, the fired product of the heated material, that is, the portion composed of metallic silver, had a rectangular parallelepiped shape with a size of approximately 4 mm x 4 mm x 0.03 mm. The results are shown in Table 2.
[比較例2]
前記予備加熱工程において、銅板及び印刷層の温度を100℃まで上昇させた後に、さらに温度を100℃のまま保持する時間を、1分に代えて5分とした(すなわち、比較用の予備加熱工程を行った)点以外は、実施例1の場合と同じ方法で、金属製部材接合体を製造及び評価した。
比較例2においては、比較用の予備加熱工程の終了時には、印刷層(すなわち銀インク組成物)が固化して、流動性を失っていた。この固化物は、金属銀に特有の光沢を有しておらず、暗緑色であった。印刷層は、その温度が100℃に到達後は、泡立ちが認められた。得られた金属製部材接合体において、前記加熱物の焼成物、すなわち金属銀で構成された接合部は、大きさがおよそ4mm×4mm×0.03mmの直方体状であった。結果を表2に示す。
[Comparative example 2]
In the preheating step, after raising the temperature of the copper plate and the printed layer to 100°C, the time for which the temperature was maintained at 100°C was changed to 5 minutes instead of 1 minute (i.e., in the preheating process for comparison). A metal member assembly was manufactured and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the following steps were performed.
In Comparative Example 2, the printing layer (ie, the silver ink composition) had solidified and lost fluidity at the end of the comparative preheating step. This solidified product did not have the luster characteristic of metallic silver and was dark green in color. After the temperature of the printed layer reached 100° C., bubbling was observed. In the obtained metal member assembly, the fired product of the heated material, that is, the joint portion made of metallic silver had a rectangular parallelepiped shape with a size of approximately 4 mm x 4 mm x 0.03 mm. The results are shown in Table 2.
上記結果から明らかなように、実施例1~4においては、予備加熱工程及び接合工程を行うことにより、金属製部材接合体のダイシェア強度が17.5MPa以上(17.5~35MPa)であり、接合強度が十分に高かった。特に、実施例1及び2の結果から、銅チップの載置を予備加熱工程後に行う(すなわち、予備加熱方法(B1)を採用する)ことで、接合強度がより高くなることが確認された。 As is clear from the above results, in Examples 1 to 4, by performing the preheating step and the bonding step, the die shear strength of the metal member assembly was 17.5 MPa or more (17.5 to 35 MPa), The bonding strength was sufficiently high. In particular, from the results of Examples 1 and 2, it was confirmed that the bonding strength was increased by placing the copper chip after the preheating step (that is, by adopting the preheating method (B1)).
実施例1~4においては、いずれも、予備加熱工程の間、銀インク組成物は固化せず、流動性を維持していた。これは、銀インク組成物に泡立ちが見られたことから明らかであった。実施例2においては、予備加熱工程の間、銀インク組成物(印刷層)の主要な面が銅チップで被覆されており、露出しておらず、銀インク組成物の泡立ちを直接確認できなかったが、銅チップに僅かながら揺らぎが認められたことで、銀インク組成物に泡立ちが生じていることを間接的に確認できた。
また、実施例1~4においては、いずれも、銀インク組成物の泡立ちが予備加熱工程の終了時までには消失しており、この段階で銀インク組成物からのガスの発生が、ほぼ又は完全に終了していたと推測された。
In Examples 1 to 4, the silver ink compositions did not solidify during the preheating step and maintained fluidity. This was evident from the fact that the silver ink composition was bubbling. In Example 2, during the preheating process, the main surface of the silver ink composition (printing layer) was covered with copper chips and was not exposed, and the bubbling of the silver ink composition could not be directly confirmed. However, since slight fluctuations were observed in the copper chip, it was indirectly confirmed that foaming occurred in the silver ink composition.
In addition, in all of Examples 1 to 4, the bubbling of the silver ink composition disappeared by the end of the preheating process, and at this stage, the generation of gas from the silver ink composition was almost complete. It was assumed that it had completely ended.
これに対して、比較例1においては、金属製部材接合体を得られなかった。これは、比較用の予備加熱工程の終了時に、銀インク組成物が固化していたこと、比較用の接合工程において、前記加熱物の焼成時に銅板と銅チップを圧着しなかったこと、が原因であった。
比較例1においては、銀インク組成物の温度が100℃に到達後、当初は、泡立ちが認められたが、この泡立ちが消失する前に、銀インク組成物が固化してしまい、銀インク組成物の加熱物の表面が、泡立ちの影響で、実施例1~4の場合よりも荒れていた。
On the other hand, in Comparative Example 1, a metal member assembly could not be obtained. This is due to the fact that the silver ink composition had solidified at the end of the comparative preheating process, and that the copper plate and copper chip were not pressure bonded during the firing of the heated material in the comparative bonding process. Met.
In Comparative Example 1, after the temperature of the silver ink composition reached 100°C, foaming was initially observed, but before the foaming disappeared, the silver ink composition solidified and the silver ink composition The surface of the heated object was rougher than in Examples 1 to 4 due to the effect of foaming.
比較例2においては、金属製部材接合体のダイシェア強度が3MPaであり、接合強度が低かった。これは、比較用の予備加熱工程の終了時に、銀インク組成物が固化していたことが原因であった。
比較例2においても、比較例1の場合と同様に、銀インク組成物の温度が100℃に到達後、当初は、泡立ちが認められたが、この泡立ちが消失する前に、銀インク組成物が固化してしまい、銀インク組成物の加熱物の表面が、泡立ちの影響で、実施例1~4の場合よりも荒れていた。
ただし、比較例2では、比較例1の場合とは異なり、接合工程において、前記加熱物の焼成時に銅板と銅チップを圧着したため、金属製部材接合体は得られた。
In Comparative Example 2, the die shear strength of the metal member assembly was 3 MPa, and the bonding strength was low. This was because the silver ink composition had solidified at the end of the comparative preheating step.
In Comparative Example 2, as in Comparative Example 1, foaming was initially observed after the temperature of the silver ink composition reached 100°C, but before the foaming disappeared, the silver ink composition was solidified, and the surface of the heated silver ink composition was rougher than in Examples 1 to 4 due to the effect of bubbling.
However, in Comparative Example 2, unlike in Comparative Example 1, a metal member joined body was obtained because the copper plate and the copper chip were crimped during the firing of the heated material in the joining process.
図9は、銅チップと金属銀(導電性接合部)との境界と、その近傍領域の、TEMによる撮像データである。
図9中、画像左側の領域は銅チップであり、画像右側の領域は金属銀である。
図9中、矢印で示すものも含めた色抜け部分は、微小な空隙部(本明細書及び図面においては、「マイクロボイド」と称することがある)である。
図9から明らかなように、銅チップと金属銀との間には、画像上下に渡り、他の領域と区別可能な2つの領域、すなわち領域9-1及び領域9-2が認められた。
FIG. 9 shows TEM imaging data of the boundary between the copper chip and metal silver (conductive junction) and the area in the vicinity thereof.
In FIG. 9, the area on the left side of the image is a copper chip, and the area on the right side of the image is metallic silver.
In FIG. 9, the discolored portions including those indicated by arrows are minute voids (sometimes referred to as "micro voids" in this specification and drawings).
As is clear from FIG. 9, two areas, ie, area 9-1 and area 9-2, which can be distinguished from other areas, were observed between the copper chip and the metal silver, extending over the top and bottom of the image.
図10は、図9と同じ領域の、EDS(EDX)による銀元素検出時の撮像データである。
図10中にも、図9の場合と同様に、銅チップと金属銀との間には、画像上下に渡り、他の領域と区別可能な2つの領域、すなわち領域10-1及び領域10-2が認められた。領域10-1の形状は、領域9-1の形状と類似しており、領域10-2の形状は、領域9-2の形状と類似してした。
取得した撮像データは、金属銀の領域と領域10-1において蛍光が発生していることを示しており、これらの領域で銀元素が検出された。一方、この撮像データは、領域10-2も含めて他の領域においては、有意に蛍光が発生していることを示しておらず、これらの領域で銀元素は有意に検出されなかった。
FIG. 10 shows imaging data when silver element was detected by EDS (EDX) in the same area as FIG. 9.
In FIG. 10, as in the case of FIG. 9, there are two areas between the copper chip and the metal silver that extend above and below the image and are distinguishable from other areas, namely, area 10-1 and area 10-. 2 was recognized. The shape of region 10-1 was similar to that of region 9-1, and the shape of region 10-2 was similar to that of region 9-2.
The acquired imaging data shows that fluorescence is generated in the metallic silver region and region 10-1, and silver element was detected in these regions. On the other hand, this imaging data did not show that fluorescence was significantly generated in other regions including region 10-2, and no silver element was significantly detected in these regions.
図11は、図9と同じ領域の、EDS(EDX)による銅元素検出時の撮像データである。
図11中にも、図9の場合と同様に、銅チップと金属銀との間には、画像上下に渡り、他の領域と区別可能な2つの領域、すなわち領域11-1及び領域11-2が認められた。領域11-1の形状は、領域9-1の形状と類似しており、領域11-2の形状は、領域9-2の形状と類似してした。
取得した撮像データは、銅チップの領域と、領域11-2において蛍光が発生していることを示しており、これらの領域で銅元素が検出された。一方、この撮像データは、領域11-1も含めて他の領域においては、有意に蛍光が発生していることを示しておらず、これらの領域で銅元素は有意に検出されなかった。
FIG. 11 shows imaging data when copper element was detected by EDS (EDX) in the same area as FIG. 9.
In FIG. 11, as in the case of FIG. 9, there are two areas between the copper chip and the metal silver that extend above and below the image and are distinguishable from other areas, namely, area 11-1 and
The acquired imaging data shows that fluorescence is generated in the copper chip area and area 11-2, and copper element was detected in these areas. On the other hand, this imaging data did not show that fluorescence was significantly generated in other regions including region 11-1, and copper element was not significantly detected in these regions.
図12は、図9と同じ領域の、EDS(EDX)による酸素元素検出時の撮像データである。
図12中には、図9の場合とは異なり、銅チップと金属銀との間には、画像上下に渡り、他の領域と区別可能な1つの領域、すなわち領域12-1が認められた。そして、領域12-1の形状は、領域9-2の形状と類似してした。
取得した撮像データは、領域12-1において蛍光が発生していることを示しており、この領域で酸素元素が検出された。一方、この撮像データは、他の領域においては、微弱な蛍光の発生を示唆していたが、その蛍光強度は、領域12-1での蛍光強度と比較すると軽微であり、酸素元素の検出量は微量であった。
FIG. 12 shows imaging data of the same region as FIG. 9 when oxygen element was detected by EDS (EDX).
In FIG. 12, unlike in the case of FIG. 9, there is one region between the copper chip and the metallic silver that extends above and below the image and is distinguishable from other regions, namely region 12-1. . The shape of region 12-1 was similar to the shape of region 9-2.
The acquired imaging data shows that fluorescence is generated in region 12-1, and oxygen element was detected in this region. On the other hand, this imaging data suggested the generation of weak fluorescence in other regions, but the fluorescence intensity was weak compared to the fluorescence intensity in region 12-1, and the detected amount of oxygen element was was a very small amount.
以上の結果から、領域9-1、領域10-1、及び領域11-1は、同じ領域を示しており、この領域は、銀を主要構成元素とする層であることが判明した。
また、領域9-2、領域10-2、領域11-2、及び領域12-1は、同じ領域を示しており、この領域は、銅及び酸素を主要構成元素とする層であることが判明した。
すなわち、上記で得られた金属製部材接合体は、銅チップと金属銀との間に、銅チップ側から金属銀側へ向けて、銀を主要構成元素とする層と、銅及び酸素を主要構成元素とする層と、をこの順に備えていることが判明した。このように、金属製部材接合体は、銅チップ、銀を主要構成元素とする層、銅及び酸素を主要構成元素とする層、及び金属銀がこの順に存在する積層構造を有し、銀元素と銅元素とが交互に配置されていた。
From the above results, it was found that region 9-1, region 10-1, and region 11-1 represent the same region, and that this region is a layer containing silver as the main constituent element.
In addition, region 9-2, region 10-2, region 11-2, and region 12-1 indicate the same region, and it was found that this region is a layer whose main constituent elements are copper and oxygen. did.
That is, the metal member assembly obtained above includes a layer containing silver as the main constituent element and a layer containing copper and oxygen as the main constituent element between the copper chip and the metal silver, from the copper chip side to the metal silver side. It has been found that the material has layers containing constituent elements in this order. In this way, the metal member assembly has a laminated structure in which a copper chip, a layer containing silver as a main constituent element, a layer containing copper and oxygen as main constituent elements, and metallic silver are present in this order. and the copper element were arranged alternately.
上記の結果は、銅チップと金属銀(導電性接合部)との境界と、その近傍領域での分析によって得られたものであるが、金属製部材接合体の反対側、すなわち、銅板と金属銀(導電性接合部)との境界と、その近傍領域での分析でも、同様の結果が得られた。
すなわち、金属製部材接合体は、銅板と金属銀との間に、銅板側から金属銀側へ向けて、銀を主要構成元素とする層と、銅及び酸素を主要構成元素とする層と、をこの順に備えていることが判明した。このように、金属製部材接合体は、銅板、銀を主要構成元素とする層、銅及び酸素を主要構成元素とする層、及び金属銀がこの順に存在する積層構造を有し、銀元素と銅元素とが交互に配置されていた。
The above results were obtained by analyzing the boundary between the copper chip and metal silver (conductive joint) and the area near it, but the results were obtained by analyzing the boundary between the copper chip and metal silver (conductive joint) and the area near it. Similar results were obtained when analyzing the boundary with silver (conductive junction) and its neighboring regions.
That is, the metal member assembly includes, between the copper plate and metal silver, from the copper plate side to the metal silver side, a layer containing silver as a main constituent element, a layer containing copper and oxygen as main constituent elements, It turns out that they have the following in this order: In this way, the metal member assembly has a laminated structure in which a copper plate, a layer containing silver as a main constituent element, a layer containing copper and oxygen as main constituent elements, and metallic silver exist in this order. Copper elements were arranged alternately.
上記の銅チップ側及び銅板側の両方の、銅及び酸素を主要構成元素とする層においては、酸素は、酸化銅のような銅と反応した生成物として存在している可能性があり、銅と反応せずに単独で存在している可能性もあった。 In the layers containing copper and oxygen as the main constituent elements on both the copper chip side and the copper plate side mentioned above, oxygen may exist as a product of reaction with copper such as copper oxide. There was also a possibility that it existed alone without any reaction.
金属製部材接合体が上記のような積層構造を有していることは、金属製部材接合体のダイシェア強度が十分に大きいことと整合していた。 The fact that the metal member assembly had the above laminated structure was consistent with the fact that the metal member assembly had a sufficiently high die shear strength.
本発明は、回路基板をはじめとする、金属製部材接合体を備えた各種装置の製造に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be utilized for the manufacture of various apparatuses equipped with a metal member assembly including a circuit board.
1,2・・・金属製部材接合体、11・・・金属製の第1部材、11a・・・金属製の第1部材の第1面、12・・・金属製の第2部材、12a・・・金属製の第2部材の第1面、13,23・・・金属銀(導電性接合部)、130・・・銀インク組成物、130’・・・銀インク組成物の加熱物
DESCRIPTION OF
Claims (3)
金属製の第1部材と、金属製の第2部材と、のいずれか一方又は両方の表面に付着している銀インク組成物を、60℃以上の温度で固化させずに加熱することにより、前記銀インク組成物の加熱物を得る工程と、
前記銀インク組成物の、固化していない前記加熱物を介在させて、前記第1部材と前記第2部材とを圧着しながら、前記加熱物を焼成することにより、前記第1部材と前記第2部材とを、金属銀によって接合する工程と、を有し、
前記銀インク組成物が、式「-COOAg」で表される基を有するカルボン酸銀と、アミン化合物と、ギ酸と、が配合されてなり、前記銀インク組成物が、その焼成によって金属銀を形成するための材料である、金属製部材の接合方法。 A method of joining metal members together,
By heating the silver ink composition attached to the surface of either or both of the first metal member and the second metal member at a temperature of 60° C. or higher without solidifying, a step of obtaining a heated silver ink composition;
By firing the heated material while pressing the first member and the second member together with the unsolidified heated material of the silver ink composition interposed therebetween, the first member and the second member are heated. and a step of joining the two members with metallic silver,
The silver ink composition contains a silver carboxylate having a group represented by the formula "-COOAg", an amine compound, and formic acid, and the silver ink composition converts metallic silver by firing. A method for joining metal members, which are materials for forming.
前記金属銀の粒子の結晶子径が20nm未満である、請求項1に記載の金属製部材の接合方法。 The silver ink composition before being heated without solidifying at a temperature of 60° C. or higher contains particles of metallic silver produced from the silver carboxylate,
The method for joining metal members according to claim 1, wherein the crystallite diameter of the metallic silver particles is less than 20 nm.
Y1はそれぞれ独立にフッ素原子、塩素原子、臭素原子又は水素原子であり;R1は炭素数1~19の脂肪族炭化水素基又はフェニル基であり;R2は炭素数1~20の脂肪族炭化水素基であり;R3は炭素数1~16の脂肪族炭化水素基であり;R4及びR5はそれぞれ独立に炭素数1~18の脂肪族炭化水素基であり;R6は炭素数1~19の脂肪族炭化水素基、水酸基又は式「AgO-」で表される基であり;
X1はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1~20の脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよいフェニル基若しくはベンジル基、シアノ基、N-フタロイル-3-アミノプロピル基、2-エトキシビニル基、又は一般式「R7O-」、「R7S-」、「R7-C(=O)-」若しくは「R7-C(=O)-O-」で表される基であり;
R7は、炭素数1~10の脂肪族炭化水素基、チエニル基、又は1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよいフェニル基若しくはジフェニル基である。) The method for joining metal members according to claim 1 or 2, wherein the silver carboxylate is silver β-ketocarboxylate represented by the following general formula (1).
Y 1 is each independently a fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, or hydrogen atom; R 1 is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 19 carbon atoms or a phenyl group; R 2 is an aliphatic group having 1 to 20 carbon atoms; R 3 is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms; R 4 and R 5 are each independently an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms; R 6 is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms; An aliphatic hydrocarbon group having 1 to 19 carbon atoms, a hydroxyl group, or a group represented by the formula "AgO-";
X 1 is each independently a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a halogen atom, a phenyl group or benzyl group in which one or more hydrogen atoms may be substituted with a substituent, a cyano group, N -phthaloyl-3-aminopropyl group, 2-ethoxyvinyl group, or general formula "R 7 O-", "R 7 S-", "R 7 -C(=O)-" or "R 7 -C( is a group represented by “=O)-O-”;
R 7 is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, a thienyl group, or a phenyl group or diphenyl group in which one or more hydrogen atoms may be substituted with a substituent. )
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