JP7846838B2 - 接合構造体の製造方法及び被接合体の接合方法 - Google Patents

Description

本発明は、二つの被接合体を接合してなる接合構造体の製造方法及び被接合体の接合方法に関する。

近年、インバータなど電力変換・制御装置としてパワーデバイスと呼ばれる半導体素子が盛んに用いられるようになってきている。パワーデバイスは、メモリやマイクロプロセッサといった集積回路と異なり、高電流を制御するためのものなので、動作時の発熱量が非常に大きくなる。したがって、パワーデバイスの実装に用いられるはんだには耐熱性が要求される。しかし、現在主として使用されている鉛フリーはんだは、通常の鉛含有はんだに比べて耐熱性が低いという欠点を有する。

そこで、はんだを用いることに代えて、有害な化学物質の使用を制限した金属微粒子を含むペーストを用い、これを各種の塗工手段によって対象物に塗布し、焼成する技術が種々提案されている。例えば特許文献１には、銀ナノ粒子を有機溶剤に分散させてなる焼結性金属接合材を絶縁基板上に塗布し、該接合材を乾燥させた後にパワー半導体素子を載せて仮固定し、然る後に該接合材を焼結させてパワーモジュールを製造する方法が提案されている。

特開２０１９－１８６４５７号公報

特許文献１に記載の技術では、乾燥条件、仮固定条件及び焼結条件等によっては接合材がパワー半導体素子の周縁から外方へはみ出してしまい十分な接合強度が得られなかったり、パワー半導体素子の位置ずれが生じたりする可能性がある。したがって本発明の課題は、被接合体に位置ずれや脱落を生じさせることなく、被接合体どうしを首尾よく接合し得る接合構造体の製造方法を提供することにある。

本発明は、第１被接合体と第２被接合体とが接合層を介して接合されてなる接合構造体の製造方法であって、
銅粉及び２５℃で液体である有機物を含む接合用組成物を前記第１被接合体に塗布して湿潤塗膜を形成する工程と、
前記湿潤塗膜から前記有機物を除去して乾燥塗膜を得る工程と、
加圧によって前記第２被接合体を前記乾燥塗膜に仮固定して、前記第１被接合体、前記乾燥塗膜及び前記第２被接合体がこの順で積層されてなる積層体を得る工程と、
前記積層体を加圧下で加熱して前記乾燥塗膜中の前記銅粉を焼結させ、焼結によって生じた前記接合層によって前記第１被接合体と前記第２被接合体とを接合する工程と、を備え、
前記有機物は第１の有機物を含み、
前記第１の有機物は、２３０℃以上３００℃未満の沸点を有し、且つ２５℃、せん断速度１０ｓ^－１の条件における粘度が１００ｍＰａ・ｓ以上である、接合構造体の製造方法を提供するものである。

また本発明は、第１被接合体と第２被接合体とを接合層を介して接合する方法であって、
銅粉及び２５℃で液体である有機物を含む接合用組成物を前記第１被接合体に塗布して湿潤塗膜を形成する工程と、
前記湿潤塗膜から前記有機物を除去して乾燥塗膜を得る工程と、
加圧によって前記第２被接合体を前記乾燥塗膜に仮固定して、前記第１被接合体、前記乾燥塗膜及び前記第２被接合体がこの順で積層されてなる積層体を得る工程と、
前記積層体を加圧及び加熱して前記乾燥塗膜中の前記銅粉を焼結させ、焼結によって生じた前記接合層によって前記第１被接合体と前記第２被接合体とを接合する工程と、を備え、
前記有機物は第１の有機物を含み、
前記第１の有機物は、２３０℃以上３００℃未満の沸点を有し、且つ２５℃、せん断速度１０ｓ^－１の条件における粘度が１００ｍＰａ・ｓ以上である、接合方法を提供するものである。

図１は、本発明の接合構造体の製造方法の一実施形態を示す工程図（積層体が製造されるまでの工程図）である。 図２は、第２被接合体の載置前後における乾燥塗膜の外縁の一部を示す平面図である。

以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき説明する。本発明は、二つの被接合体、すなわち第１被接合体と第２被接合体とが、接合層を介して接合されてなる接合構造体の製造方法に係るものである。本製造方法は、以下の工程に大別される。
（１）銅粉及び２５℃で液体である有機物（以下、「液体有機物」ともいう。）を含む接合用組成物を前記第１被接合体に塗布して湿潤塗膜を形成する工程（湿潤塗膜形成工程）。
（２）湿潤塗膜から液体有機物を除去して乾燥塗膜を得る工程（乾燥塗膜形成工程）。
（３）加圧によって第２被接合体を乾燥塗膜に仮固定して、第１被接合体、乾燥塗膜及び第２被接合体がこの順で積層されてなる積層体を得る工程（積層体形成工程）。
（４）積層体を加圧下で加熱して乾燥塗膜中の前記銅粉を焼結させ、焼結によって生じた接合層によって第１被接合体と第２被接合体とを接合する工程（接合工程）。
以下、それぞれの工程について、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の接合構造体の製造方法の一実施形態を示す工程図である。

（１）湿潤塗膜形成工程
まず図１（ａ）に示すとおり、第１被接合体１１を準備し、この第１被接合体１１の一面１１ａ上に接合用組成物を塗布して湿潤塗膜１３ａを形成する。接合用組成物は、銅粉及び液体有機物を含んでいる。
接合用組成物の塗布方法は特に限定されない。例えば、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、ディスペンス印刷法、リバースコート法及びドクターブレード法などによって湿潤塗膜１３ａを形成することができる。

湿潤塗膜１３ａの平均厚さは、十分な接合強度を確保できるようにする観点から、２０μｍ以上であることが好ましく、３０μｍ以上であることが更に好ましく、３５μｍ以上であることが一層好ましい。
また湿潤塗膜１３ａの平均厚さは、塗膜を平滑にさせやすくし、且つ、乾燥後の塗膜の割れを防止する観点から、５００μｍ以下であることが好ましく、４５０μｍ以下であることが更に好ましく、４００μｍ以下であることが一層好ましい。

接合用組成物の塗布面積は、塗布によって形成された湿潤塗膜１３ａが、後述する第２被接合体１２の周縁から延出するような面積であってもよく、また、両者が同一の面積であってもよく、塗布によって形成された湿潤塗膜１３ａが、後述する第２被接合体１２の周縁よりも小さい面積であってもよい。
図１に示す実施形態においては、接合用組成物の塗布面積は、塗布によって形成された湿潤塗膜１３ａが、第２被接合体１２の周縁から延出するような面積である。このような塗布面積とすることによって、第１被接合体１１と第２被接合体１２とをより確実に接合させることができる。

（２）乾燥塗膜形成工程
次に、図１（ｂ）に示すとおり、該湿潤塗膜１３ａから液体有機物を除去して乾燥塗膜１３ｂを得る。湿潤塗膜１３ａから液体有機物を除去することで乾燥塗膜１３ｂの保形性が高まる。

図１（ｂ）に示す工程では、後述する第２被接合体１２の乾燥塗膜１３ｂへの仮固定を首尾よく行う観点から、乾燥塗膜１３ｂの平均厚みが２０μｍ以上となるように液体有機物の除去を行うことが好ましく、更に好ましい平均厚みは２５μｍ以上であり、一層好ましくは３０μｍ以上である。
一方、平滑な塗膜を得やすくし、乾燥後の塗膜の割れを防止する観点から、乾燥工程においては、乾燥塗膜１３ｂの平均厚みが４００μｍ以下となるように液体有機物の除去を行うことが好ましく、更に好ましい平均厚みは３５０μｍ以下であり、一層好ましくは３００μｍ以下である。

乾燥塗膜１３ｂに過剰量の液体有機物が残存していると、乾燥塗膜１３ｂが柔らかくなり、第２被接合体１２の乾燥塗膜１３ｂへの仮固定強度が低下したり、及び焼結後の第１被接合体１１及び第２被接合体１２の接合強度が低下したりするおそれがある。また、第１被接合体１１と第２被接合体１２とを接合する際に乾燥塗膜１３ｂが平面視において第１被接合体１１及び第２被接合体１２の外側にはみ出すおそれがある。これらの不都合を効果的に抑制する観点から、図１（ｂ）に示す工程では、湿潤塗膜１３ａに含まれる液体有機物の揮発量を十分に高めて、乾燥塗膜１３ｂに残存する液体有機物の量を低減することが好ましい。本工程においては、乾燥塗膜１３ｂが流動性を有さないものになる程度に、湿潤塗膜１３ａから液体有機物を除去することが好ましい。乾燥塗膜１３ｂの流動性の有無は、以下のとおりに判断する。例えば乾燥塗膜１３ｂが平面視でｘ［ｍｍ］×ｙ［ｍｍ］（ｘ及びｙはｘ≧ｙを満たす数とする。）の矩形形状又は略矩形形状であるときは、２５℃において、該乾燥塗膜１３ｂ上に平面視で５ｘ／６［ｍｍ］×５ｙ／６［ｍｍ］のサイズの第２被接合体１２を載置する。乾燥塗膜１３ｂに過剰量の液体有機物が残存しており乾燥塗膜１３ｂが流動性を有する場合、上記条件で第２被接合体１２を載置すると、乾燥塗膜１３ｂが変形し、乾燥塗膜１３ｂの元の位置（第２被接合体１２を載置する前の位置）からずれが生じる。したがって、第２被接合体１２を載置後、乾燥塗膜１３ｂが乾燥塗膜１３ｂの元の位置からｘ／５［ｍｍ］以上ずれている場合を流動性有り、ｘ／５［ｍｍ］未満ずれている場合を流動性無しと判断する。
第２被接合体１２載置後の乾燥塗膜１３ｂのずれは、以下のとおりに定義する。すなわち、図２に示すとおり、第２被接合体１２を載置する前の乾燥塗膜１３ｂの外縁をＣ１とし、Ｃ１上の任意の点ＰにおけるＣ１の法線をＬとする。法線Ｌと、第２被接合体１２を載置した後の乾燥塗膜１３ｂの外縁Ｃ２との交点をＱとする。ただし、法線Ｌと外縁Ｃ２との交点が複数存在する場合は、該交点のうち、点Ｐとの距離が最小である交点をＱと定める。そして、点Ｐと点Ｑの距離ＰＱが最大になるようにＣ１上の点Ｐを選択したときの当該距離ＰＱを乾燥塗膜１３ｂのずれと定義する。

尤も、第２被接合体１２の乾燥塗膜１３ｂへの仮固定強度を高める観点、並びに目的とする接合構造体における第１被接合体１１及び第２被接合体１２の接合強度を高める観点から、乾燥塗膜１３ｂには微量の液体有機物が残存していることが好ましい。

湿潤塗膜１３ａに含まれる液体有機物を十分に除去する観点から、図１（ｂ）に示す工程においては、湿潤塗膜１３ａの質量が１５質量％以上減少するように湿潤塗膜１３ａを乾燥させることが好ましく、より好ましくは１６質量％以上、更に好ましくは１７質量％以上、特に好ましくは１８質量％以上減少するように該湿潤塗膜１３ａを乾燥させる。
一方、第２被接合体１２の乾燥塗膜１３ｂへの仮固定強度を高める観点、並びに目的とする接合構造体における第１被接合体１１及び第２被接合体１２の接合強度を高める観点から、乾燥塗膜形成工程においては、湿潤塗膜１３ａの質量が３０質量％以下減少するように湿潤膜を乾燥させることが好ましく、より好ましくは２９質量％以下、更に好ましくは２８質量％以下減少するように湿潤塗膜を乾燥して、液体有機物を湿潤塗膜１３ａから除去する。
湿潤塗膜１３ａの質量減少の割合を測定する方法は、後述する実施例において説明する。

第２被接合体１２の乾燥塗膜１３ｂへの仮固定強度を高める観点、及び焼結後の第１被接合体１１と第２被接合体１２との接合強度を高める観点から、湿潤塗膜１３ａ中の液体有機物の含有量を１００質量部としたとき、乾燥塗膜１３ｂ中の液体有機物の含有量が２５質量部以下となるように液体有機物を湿潤塗膜１３ａから除去することが好ましく、より好ましくは２４質量部以下、更に好ましくは２３質量部以下となるように液体有機物を湿潤塗膜１３ａから除去する。
また、上述のとおり、乾燥塗膜１３ｂ中には微量の液体有機物が残存していることが好ましい。したがって、湿潤塗膜１３ａ中の液体有機物の含有量を１００質量部としたとき、乾燥塗膜１３ｂ中の液体有機物の含有量が５質量部以上となるように液体有機物を湿潤塗膜１３ａから除去することが好ましく、より好ましくは６質量部以上、更に好ましくは７質量部以上となるように液体有機物を湿潤塗膜１３ａから除去する。

乾燥塗膜１３ｂに残存する液体有機物を十分に低減する観点から、本工程においては、湿潤塗膜１３ａを１００℃以上に加熱することが好ましく、１０５℃以上に加熱することがより好ましく、１１０℃以上に加熱することが更に好ましい。
また、乾燥塗膜１３ｂ中の液体有機物の残存量を上述の範囲内とする観点から、本工程においては、湿潤塗膜１３ａを２００℃以下に加熱することが好ましく、１９０℃以下に加熱することがより好ましく、１８０℃以下に加熱することが更に好ましく、１６０℃以下に加熱することが特に好ましい。
同様の観点から、湿潤塗膜１３ａの加熱時間は、大気圧下で乾燥工程を行う場合には、好ましくは１０分以上、より好ましくは１５分以上、更に好ましくは２０分以上、そして、好ましくは６０分以下、より好ましくは５０分以下、更に好ましくは４０分以下である。

湿潤塗膜１３ａの加熱による乾燥塗膜１３ｂの形成は、窒素ガス及びアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気又は大気雰囲気下で行うことができる。加熱は減圧下で行ってもよい。
加熱手段に特に制限はない。例えば熱風の吹き付け、赤外線の照射、加熱炉内での加熱などの加熱手段を採用することができる。

（３）積層体形成工程
乾燥塗膜１３ｂが形成されたら、次に図１（ｃ）に示すとおり、乾燥塗膜１３ｂ上に第２被接合体１２を載置する。第２被接合体１２は、該第２被接合体１２の周縁から乾燥塗膜１３ｂが延出するように、乾燥塗膜１３ｂ上に載置されることが好ましい。尤も、第２被接合体１２の周縁と乾燥塗膜１３ｂの周縁が一致するように第２被接合体１２を載置してもよいし、乾燥塗膜１３ｂの周縁から第２被接合体１２が延出するように、第２被接合体１２を載置してもよい。

本実施形態においては、乾燥塗膜１３ｂ上に第２被接合体１２を配置するのに先立ち、乾燥塗膜１３ｂと第２被接合体１２との間に仮固定剤を施しても良く、施さなくても良い。後述するとおり、乾燥塗膜１３ｂの製造に用いられる接合用組成物は微量に高粘度の第１の有機物を含んでいるので、仮固定剤によらずとも、第２被接合体１２を乾燥塗膜１３ｂ上に仮固定することができる。このように、本実施形態の製造方法によれば、仮固定剤を施す工程を省くことが可能であり、それによって製造工程の簡略化及び製造時間の短縮化を図ることができる。なお、本発明においては仮固定剤を用いなくて良いが、仮固定剤を用いることは妨げられない。仮固定剤としては、例えばモノアルコール、多価アルコール、多価アルコールアルキルエーテル、多価アルコールアリールエーテル、エステル類、複素環化合物、アミド類、アミン類、飽和炭化水素、環式テルペンアルコール類及びその誘導体、ケトン類、カルボン酸類などを挙げることができる。

乾燥塗膜１３ｂには、接合用組成物に含まれる高粘度の第１の有機物（詳細は後述する。）の少なくとも一部が残存している。したがって、乾燥塗膜１３ｂ上に載置した第２被接合体１２を加圧すること（すなわち、第２被接合体１２を乾燥塗膜１３ｂ中に押し込むこと）で、第２被接合体１２を乾燥塗膜１３ｂに仮固定することができる。これによって、第１被接合体１１、乾燥塗膜１３ｂ及び第２被接合体１２から順に構成されてなる積層体１４が得られる。第２被接合体１２の載置の際に用いる治具（図示せず）によって、第２被接合体１２を乾燥塗膜１３ｂ中に直接押し込むことができる。
本明細書において「仮固定」とは、第１被接合体１１と第２被接合体１２とが一時的に固定されている状態であって、大きな外力が加わったときに固定状態が変化するものの、小さな外力（例えば第１被接合体１１と第２被接合体１２との積層体を、両被接合体１１，１２の接合面が鉛直方向を向くように載置したときに、第１被接合体１１又は第２被接合体１２のいずれか一方が自重により落下する程度の力）によっては固定状態に変化がない態様をいう。

第２被接合体１２を乾燥塗膜１３ｂ中に押し込むときの圧力は、乾燥塗膜１３ｂによる第２被接合体１２の仮固定を適切に行う観点、及び次工程となる接合工程において第１被接合体１１と第２被接合体１２との接合強度を十分に高める観点から、０．１ＭＰａ以上とすることが好ましく、０．２ＭＰａ以上とすることが更に好ましく、０．３ＭＰａ以上とすることが一層好ましい。また、第２被接合体１２を乾燥塗膜１３ｂ中に押し込むときの圧力は、５ＭＰａ以下とすることが好ましく、４．５ＭＰａ以下とすることが更に好ましく、４．０ＭＰａ以下とすることが一層好ましい。

目標圧力に達してからの当該圧力の維持時間は、乾燥塗膜１３ｂによる第２被接合体１２の仮固定を適切に行う観点、及び次工程となる接合工程において第１被接合体１１と第２被接合体１２との接合強度を十分に高める観点から０．０１秒以上とすることが好ましく、０．１秒以上とすることが一層好ましい。
また、目標圧力に達してからの当該圧力の維持時間は、生産性を著しく低下させる時間でなければ特に限定されるものではなく、例えば５秒以下とすることができる。

仮固定時、第２被接合体１２及び／又は乾燥塗膜１３ｂは常温であっても、加熱されていてもよい。乾燥塗膜１３ｂによる第２被接合体１２の仮固定を適切に行う観点から、第２被接合体１２を乾燥塗膜１３ｂ中に押し込む際には、第２被接合体１２及び／又は乾燥塗膜１３ｂを加熱することが好ましい。換言すれば、加圧及び加熱によって第２被接合体１２を乾燥塗膜１３ｂに仮固定することが好ましい。
具体的には、第２被接合体１２の加熱温度は、好ましくは１５℃以上、より好ましくは１８℃以上、更に好ましくは２０℃以上、そして、好ましくは３００℃以下、より好ましくは２７０℃以下、更に好ましくは２５０℃以下である。
また、乾燥塗膜１３ｂの加熱温度は好ましくは１５℃以上、より好ましくは１８℃以上、更に好ましくは２０℃以上、そして、好ましくは２３０℃以下、より好ましくは２２０℃以下、更に好ましくは２１０℃以下である。
加熱温度を上述の範囲内とすることによって、乾燥塗膜１３ｂ中に残存する液体有機物量の過度な低下を抑制しつつ、第２被接合体１２の仮固定を適切に行うことができる。

第２被接合体１２及び／又は乾燥塗膜１３ｂを加熱しながら圧力を加えることによって第２被接合体１２の仮固定を行う場合において、この加熱加圧処理によって湿潤塗膜１３ａ中の銅粉を焼結させる必要はない。この理由は、後述するとおり、乾燥塗膜１３ｂに高粘度の第１の有機物（詳細は後述する。）が微量に含まれているため、銅粉を焼結させずとも第２被接合体１２の仮固定強度を十分に高めることができるからである。このように、湿潤塗膜１３ａ中の銅粉を焼結しない条件で、積層体形成工程を実施することによって、次工程である接合工程において銅粉の焼結を十分に進行させることができるようになるので、得られる接合構造体の接合強度及び接合信頼性をより高めることができる。
銅粉が焼結しない条件としては、例えば第２被接合体１２及び乾燥塗膜１３ｂの加熱温度を２５０℃以下とし、且つ加熱時間を５０秒未満とする条件を挙げることができる。

第２被接合体１２の仮固定が行われると、積層体１４に外力が加わっても第１被接合体１１に対する第２被接合体１２の位置がずれにくくなる。したがって積層体１４を次工程、例えば以下に述べる接合工程のために焼成炉に搬送するときに、第１被接合体１１と第２被接合体１２との位置関係を安定的に保つことが可能になる。

（４）接合工程
第２被接合体１２が乾燥塗膜１３ｂによって仮固定されてなる積層体１４は次に接合工程に付される。接合工程においては、積層体１４を加圧下で加熱して乾燥塗膜１３ｂ中の銅粉を焼結させ、焼結によって生じた接合層によって第１被接合体１１と第２被接合体１２とを接合する。
接合工程は上述の積層体形成工程とは異なる場所で行われることから、当該積層体１４を加熱する装置へと移動させる。移動中に積層体１４に振動等の外力が加わることがあるが、上述した積層体形成工程によって第２被接合体１２が乾燥塗膜１３ｂに適切に仮固定されているので、第２被接合体１２の位置ずれ及び脱落が抑制される。なお、上述の加熱する装置が第２被接合体１２を載置する装置を兼ねている場合、積層体１４を移動させずにその場で加熱するようにしても良い。

接合工程における加熱温度は、乾燥塗膜１３ｂ中の銅粒子の焼結を確実に行い、第１被接合体１１と第２被接合体１２との間の接合強度を確実に高める観点から、好ましくは１８０℃以上、更に好ましくは２００℃以上、そして、好ましくは４５０℃以下、更に好ましくは４００℃以下とする。
同様の観点から、接合工程における加熱時間は好ましくは１分以上、更に好ましくは２分以上、そして、好ましくは３０分以下、更に好ましくは２５分以下とする。

乾燥塗膜１３ｂによる第２被接合体１２の固定を適切に行う観点から、接合工程において加える圧力は、好ましくは１ＭＰａ以上、更に好ましくは２ＭＰａ以上、一層好ましくは３ＭＰａ、そして、好ましくは３５ＭＰａ以下、更に好ましくは３２ＭＰａ以下、一層好ましくは３０ＭＰａ以下である。
接合工程での雰囲気は、例えば大気雰囲気、不活性ガス雰囲気又は還元性雰囲気などを採用することができる。なかでも、不活性ガス雰囲気又は還元性雰囲気を採用することが好ましい。

接合工程においては、銅粉を焼結させるときの温度、時間及び圧力等の焼成条件を適切に選択することによって、第１被接合体１１と第２被接合体１２との接合強度が３２ＭＰａ以上となるように銅粉を焼結させることが好ましい。また、第１被接合体１１と第２被接合体１２との接合強度は、より好ましくは３５ＭＰａ以上、更に好ましくは４０ＭＰａ以上である。
第１被接合体１１と第２被接合体１２との接合強度の測定方法は、後述する実施例にて説明する。

焼結工程によって得られる接合構造体においては、第１被接合体１１と第２被接合体１２とを接合する接合層のボイド率が低いことが好ましい。詳細には、接合層のボイド率は３０％以下であることが好ましく、２０％以下であることがより好ましく、１５％以下であることが更に好ましい。接合層のボイド率とは、接合層の見かけの体積に対する、接合層中のボイド（接合層の構成材料によって占有されていない空間）の体積の比である。ボイド率の測定においては、便宜上、前記体積の比に代えて、接合層の一面におけるボイドの占有面積率を算出し、これをボイド率とみなしてもよい。
接合層のボイド率は、例えば次のようにして測定することができる。まず、超音波映像装置（日立ハイテク製 ＦｉｎｅＳＡＴ ＦＳ３００ ＩＩＩ）にて周波数５０ＭＨｚのプローブを使用し、水平方向に縦横３０μｍピッチで反射法にて第２被接合体と銅粉の焼結体との接合界面を分析し、超音波探傷像（ＳＡＴ像）を得る。接合層の剥離状態を観察する際、ゲインの値を２５～３５ｄＢの値にした後、Ｓゲートのピーク位置が第１被接合体の表面となるようＳゲートのディレイと幅を調節する。接合層の観察範囲を指定するためＦゲートのディレイを調整し、幅を適切なピーク幅に設定する。観察ピークの振幅が最大となるようプローブのＺ軸座標を調整し、観察を行う。観察像のコントラストはオート機能を用いて調節する。得られたＳＡＴ像のうち、第２被接合体接合領域部分について画像処理ソフトウエア（Ｉｍａｇｅ Ｊ）を用いて二値化し、観察した面積中における黒色の面積割合（接合率；％）を算出する。すなわち、Ｉｍａｇｅ－Ｊを起動した後、Ａｎａｌｙｚｅ－Ｓｅｔ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔを選択し、Ａｒｅａ、Ａｒｅａ ｆｒａｃｔｉｏｎ、Ｌｉｍｉｔ ｔｏ Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄにチェックを入れる。その後、Ｆｉｌｅ－Ｏｐｅｎを選択し、接合率を算出する画像データを開いた後に、画像中の第２被接合体の範囲（Ａ）を指定する。次いで、Ｅｄｉｔ－Ｃｏｐｙ ｔｏ ｓｙｓｔｅｍを選択し、指定した範囲（Ａ）をコピーした後、Ｆｉｌｅ－Ｎｅｗ－Ｓｙｓｔｅｍ ｃｌｉｐｂｏａｒｄを選択して指定した範囲（Ａ）の画像を貼り付ける。その後、接合部を明確にするために、Ｉｍａｇｅ－ Ｔｙｐｅ－８ｂｉｔを選択し、画像を変換した後、Ｉｍａｇｅ－Ａｄｊｕｓｔ－Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄを選択して画像の閾値を１００に調整する。そして、調整後の画像における第２被接合体搭載部の範囲（Ａ）内に存在する黒色範囲（Ｂ）を指定する。前記黒色範囲（Ｂ）は閾値が１００以下の範囲であり、第２被接合体の接合部とみなすことができる。接合率（％）は（Ｂ）の面積／（Ａ）の面積×１００で算出される。ボイド率（％）は、１００－接合率（％）で算出することができる。

接合工程において銅粉を焼結させるときの温度、圧力及び時間のいずれか二つが、積層体形成工程において第２被接合体１２を乾燥塗膜１３ｂに仮固定するときの温度、圧力及び時間のいずれか二つよりも高いか又は長いことがより好ましい。また、接合工程において銅粉を焼結させるときの温度、圧力及び時間のいずれもが、積層体形成工程において第２被接合体１２を乾燥塗膜１３ｂに仮固定するときの温度、圧力及び時間よりも高く且つ長いことが更に好ましい。
かかる条件にて積層体形成工程及び接合工程を実施することによって、仮固定時に必要な熱エネルギーを抑制し、また加熱加圧接合時に良好な接合強度を得ることができる。

このような固定方法を採用することで、目的とする接合構造体（図示せず）が得られる。この接合構造体においては、第１被接合体１１と第２被接合体１２とが、銅粒子の焼結体からなる接合層を介して接合された状態になっている。

次に、上述した仮固定による接合方法に用いられる接合用組成物並びに第１被接合体１１及び第２被接合体１２について説明する。

本発明で用いる接合用組成物は、上述のとおり銅粉及び液体有機物を含んで構成される。接合用組成物は更に各種の調整剤を含んでいてもよい。

接合用組成物に含まれる銅粉を構成する銅粒子は、その形状に特に制限はなく、球状及び非球状のいずれのものも用いられる。
銅粒子が球状であるとは、円形度係数が０．８５以上であることをいう。円形度係数は、銅粒子の走査型電子顕微鏡像を撮影し、一次粒子の二次元投影像の面積をＳとし、周囲長をＬとしたときに、４πＳ／Ｌ^２の式から算出する。
銅粒子が非球状であるとは、上述の円形度係数が０．８５未満であることをいう。

非球状の具体例としては、扁平状、六面体や八面体等の多面体状、紡錘状、異形状等の形状が挙げられる。扁平状とは、粒子の主面を形成している一対の板面と、これらの板面に交差する側面とを有する形状のことである。板面及び側面はそれぞれ独立して、平面、曲面又は凹凸面であり得る。

銅粉は、異なる二種類以上の形状を有する銅粒子を含んでいてもよい。特に銅粉は、扁平状銅粒子及び球状銅粒子を含むことが、接合強度の高い接合構造体を得る観点から好ましい。また、形状は同様であるが粒径の異なる銅粒子や、形状及び粒径の異なる銅粒子を複数含んでいても良い。

銅粒子が球状である場合の粒径は以下の方法により定めるものとする。すなわち、１０，０００倍以上１５０，０００倍以下の範囲で走査型電子顕微鏡による観察像を用いて輪郭のはっきりした一次粒子の銅粒子を５０個以上選んだ各粒子のヘイウッド径を測定する。次いで、得られたヘイウッド径から、粒子が真球であると仮定したときの体積を算出し、該体積の累積体積５０容量％における体積累積粒径を銅粒子の粒径とする。

銅粉を構成する銅粒子が球状である場合、その粒径は０．１０μｍを超えることが好ましく、０．１１μｍ以上であることが更に好ましく、０．１２μｍ以上であることが一層好ましい。一方、銅粒子の粒径は０．５５μｍ以下であることが好ましく、０．５μｍ以下であることが更に好ましい。銅粒子の粒径が０．１μｍ超であることによって、乾燥塗膜１３ｂを焼成して焼結体（接合層）としたときに収縮割れが生じにくくなる。一方、銅粒子の粒径を０．５５μｍ以下に設定することによって、乾燥塗膜１３ｂ中に存在する銅粒子の焼結を十分なものとすることができる。

銅粒子が扁平状である場合の粒径は以下の方法により定めるものとする。すなわち、５００倍以上５０，０００倍以下の範囲で走査型電子顕微鏡による観察像を用いて輪郭のはっきりした銅粒子の撮影像を取得し、該撮影像を画像解析する。具体的には、扁平状銅粒子の板面に水平な方向において３６０度回転させながら、各二次元投影像における仮想的な外接長方形を考えたときに、その中で外接長方形の一辺が最大となるものについて、その長辺を長軸とする。当該粒子を無作為に５０個以上選んで長軸をそれぞれ測定し、これらの算術平均値を求め、これを粒径とする。画像解析には、例えば画像解析式粒度分布ソフトウェアのマウンテック社製Ｍａｃ－ｖｉｅｗを用いる。

銅粒子が扁平状である場合の粒径は好ましくは０．３μｍ以上、より好ましくは０．５μｍ以上、更に好ましくは１μｍ以上、そして、好ましくは５０μｍ以下、より好ましくは４０μｍ以下、更に好ましくは２０μｍ以下である。粒径がかかる範囲にあることによって、球状の銅粒子と組み合わせた際に、乾燥塗膜１３ｂの過度な体積収縮に伴う焼結体の割れを防止しつつ、乾燥塗膜１３ｂの焼結性に優れたものとなる。

接合用組成物に占める銅粉の含有量は、銅粉の充填性を高めて十分な接合強度を発現させる観点から、好ましくは５０質量％以上、より好ましくは６０質量％以上、そして、好ましくは９５質量％以下、より好ましくは９０質量％以下である。

銅粒子は、表面処理されていても、表面処理されていなくてもよい。銅粒子が表面処理されているものを用いることで、銅粒子どうしの過度の凝集を抑制することができる。

接合用組成物は液体有機物を含む。接合用組成物中の液体有機物の含有量は、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは１１質量％以上、更に好ましくは１２質量％以上、そして、好ましくは３０質量％以下、より好ましくは２９質量％以下、更に好ましくは２８質量％以下である。
接合用組成物が液体有機物を１０質量％以上含んでいることによって、良好な分散性と印刷性とを両立させることが可能となる。
また、接合用組成物が液体有機物を３０質量％以下含んでいることによって、接合工程後に得られる接合体の接合強度をより高めることができる。

接合用組成物が含有する液体有機物は、２３０℃以上３００℃未満の沸点を有し、且つ２５℃、せん断速度１０ｓ^－１の条件における粘度が１００ｍＰａ・ｓ以上である有機物（以下、「第１の有機物」ともいう。）を含む。第１の有機物は上述の沸点及び粘度を有しているので、乾燥塗膜形成工程を得た後も安定して微量に残存することが可能であり、結果、第２被接合体１２の乾燥塗膜１３ｂへの仮固定を行うことが可能となる。この観点から、第１の有機物の沸点は２３０℃以上であることが好ましく、２３５℃以上であることがより好ましい。また、接合用組成物の接合後の信頼性を向上させる観点から、２９０℃以下であることが好ましく、２８０℃以下であることが更に好ましい。

第２被接合体１２の乾燥塗膜１３ｂへの仮固定を首尾よく行う観点から、２５℃、せん断速度１０ｓ^－１の条件における第１の有機物の粘度は１００ｍＰａ・ｓ以上であり、好ましくは１１０ｍＰａ・ｓ以上、更に好ましくは１２０ｍＰａ・ｓ以上であり、特に好ましくは１４０ｍＰａ・ｓ以上である。また、ペースト作製時のハンドリングのし易さの観点から、２５℃、せん断速度１０ｓ^－１の条件における第１の有機物の粘度は５０００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましく、４０００ｍＰａ・ｓ以下であることが更に好ましく、３０００ｍＰａ・ｓ以下であることが一層好ましく、２０００ｍＰ・ｓ以下であることがより一層好ましく、１０００ｍＰａ・ｓ以下であることが更に一層好ましく、５００ｍＰａ・ｓ以下であることが特に好ましい。
第１の有機物の粘度は、レオメーター（例えば、Ｔｈｅｒｍｏ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製のレオメーターＭＡＲＳ ＩＩＩ）を用いて測定することができる。第１の有機物の粘度の測定条件は以下のとおりである。
測定モード ： せん断速度依存性測定
センサー ： パラレル型（Φ６０ｍｍ）
測定温度 ： ２５℃
ギャップ ： ０．３００ｍｍ
せん断速度 ： ０．０５～１２０．０１ｓ^－１
測定時間 ： ２分

接合工程における銅粉の焼結を促進する観点から、第１の有機物は複数の水酸基を有する化合物であることが好ましい。

第１の有機物の例としては、２－エチル－１，３－ヘキサンジオール（以下、「オクチレングリコール」ともいう。）、３－メチル－１，５－ペンタンジオール、２，４－ジエチル－１，５－ペンタンジオール、及び１，５－ペンタンジオール等を挙げることができる。

接合用組成物は、第１の有機物以外の有機物（以下、「第２の有機物」ともいう。）を含んでもよい。第２の有機物の種類に制限はない。第２の有機物は、２３０℃未満又は３００℃以上の沸点を有していてもよく、２３０℃以上３００℃未満の融点を有していてもよい。また第２の有機物は、２５℃、せん断速度１０ｓ^－１の条件における粘度が１００ｍＰａ・ｓ未満であってもよく、１００ｍＰａ・ｓ以上であってもよい。

乾燥塗膜１３ｂによる第２被接合体１２の仮固定を適切に行う観点、接合工程において第１被接合体１１と第２被接合体１２との接合強度を十分に高める観点から、接合用組成物中の第１の有機物の含有量は好ましくは１０質量％以上、より好ましくは１１質量％以上、更に好ましくは１２質量％以上、そして、好ましくは３０質量％以下、より好ましくは２９質量％以下、更に好ましくは２８質量％以下である。
同様の観点から、接合用組成物は、銅粉１００質量部に対して第１の有機物を１５質量部以上含むことが好ましく、１６質量部以上含むことがより好ましく、１７質量部以上含むことが更に好ましい。また、接合用組成物は、銅粉１００質量部に対して第１の有機物を４５質量部以下含むことが好ましく、４０質量部以下含むことがより好ましく、３５質量部以下含むことが更に好ましい。
接合用組成物の印刷・分散性・仮固定性の観点から、接合用組成物中の第２の有機物の含有量は好ましくは２質量％以上、より好ましくは３質量％以上、更に好ましくは４質量％以上そして、好ましくは２０質量％以下、より好ましくは１８質量％以下、更に好ましくは１７質量％以下である。

接合用組成物の塗布性又は印刷性を高める観点及び仮固定を首尾よく行う観点から、接合用組成物中の有機物の含有量は、９質量％以上であることが好ましく、１０質量％以上であることが更に好ましく、１１質量％以上であることが一層好ましい。また、接合用組成物中の有機物の含有量は、３５質量％以下であることが好ましく、３３質量％以下であることが更に好ましく、３０質量％以下であることが一層好ましい。

接合工程における銅粉の焼結を促進する観点から、接合用組成物は還元性を有する少なくとも１種の物質を含むことが好ましい。還元性を有する物質は第１の有機物であってもよく、第２の有機物であってもよく、無機物であってもよい。
還元性を有する物質としては、モノアルコール、アミノアルコール、多価アルコール、クエン酸、シュウ酸、ギ酸、アスコルビン酸、アルデヒド、ヒドラジン及びその誘導体、ヒドロキシルアミン及びその誘導体、ジチオスレイトール、ホスファイト、ヒドロホスファイト、亜リン酸及びその誘導体等が挙げられる。なかでも接合用組成物は、還元性を有する物質としてアミノアルコール及び／又は多価アルコールを含むことが好ましい。
接合用組成物に含まれるアミノアルコールとしては、その還元力を高める観点から、水酸基を好ましくは２個以上、より好ましくは３個以上、更に好ましくは４個以上、特に好ましくは５個以上有するものを用いることができる。
接合工程における銅粉の焼結を十分に促進する観点及びアミノアルコール以外の成分の含有量を十分に確保する観点から、接合用組成物がアミノアルコールを含む場合、該接合用組成物中のアミノアルコールの含有量は０．０００１質量％以上であることが好ましく、００００２質量％以上であることがより好ましく、０．０００３質量％以上であることが更に好ましい。また、接合用組成物中のアミノアルコールの含有量は５質量％以下であることが好ましく、４質量％以下であることがより好ましく、３．５質量％以下であることが更に好ましい。

接合用組成物に含まれる多価アルコールとしては、グリセリン、１，２，６－ヘキサントリオール、ポリテトラメチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール等が挙げられる。接合工程における銅粉の焼結を促進する観点から、接合用組成物に含まれる多価アルコールとしては、数平均分子量が２０以上のものを好ましく用いることができ、より好ましくは数平均分子量が５０以上、更に好ましくは数平均分子量が１００以上、そして、好ましくは数平均分子量が１００００以下、より好ましくは５０００以下、更に好ましくは数平均分子量が４０００以下である。接合用組成物が多価アルコールを含む場合、接合工程における銅粉の焼結を十分に促進する観点及び多価アルコール以外の成分の含有量を十分に確保する観点から、該接合用組成物中の多価アルコールの含有量は好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは０．１５質量％以上、更に好ましくは０．２質量％以上、そして、好ましくは１０質量％以下、より好ましくは９質量％以下、更に好ましくは８質量％以下である。

第２被接合体１２の乾燥塗膜１３ｂへの仮固定をより確実に行う観点及び接合工程における銅粉の焼結を促進する観点から、接合用組成物は第１の有機物と、還元性を有し、且つ第１の有機物とは異なる１種又は２種以上の物質と、を含むことが好ましく、第１の有機物と、アミノアルコール又はポリエチレングリコールとを含むことがより好ましく、第１の有機物と、ポリエチレングリコールとを含むことが更に好ましく、第１の有機物と、ポリエチレングリコールと、アミノアルコールとを含むことが特に好ましい。

接合用組成物は、上述した成分以外の成分を含んでいてもよい。そのような成分として、例えば粘度調整剤及び表面張力調整剤を挙げることができる。
粘度調整剤としては、接合用組成物の粘度の高低を調整して、好ましくは後述の粘度範囲内に設定できるものがよく、例えばケトン類、エステル類、アルコール類、グリコール類、炭化水素、ポリマーなどが挙げられる。
表面張力調整剤としては、湿潤塗膜１３ａの表面張力を調整できるものがよく、例えばアクリル系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、アルキルポリオキシエチレンエーテル、脂肪酸グリセロールエステルなどのポリマーやアルコール系、炭化水素系、エステル系、グリコール等のモノマーが挙げられる。

接合用組成物の塗布性又は印刷性を高める観点から、接合用組成物の粘度は、２５℃、せん断速度１０ｓ^－１の条件において、好ましくは５Ｐａ・ｓ以上、より好ましくは７Ｐａ・ｓ以上、そして、好ましくは１００Ｐａ・ｓ以下、より好ましくは８０Ｐａ・ｓ以下である。
接合用組成物の粘度は、先に説明した第１の有機物の粘度の測定方法と同様の方法によって測定することができる。

第１被接合体１１及び第２被接合体１２はその種類に特に制限はない。一般的には、第１被接合体１１及び第２被接合体１２はいずれも、それらの接合対象面に金属を含むことが好ましい。例えば第１被接合体１１及び第２被接合体１２の少なくとも一方として、金属からなる面を有する部材を用いることができる。「金属」とは、他の元素と化合物を形成していない金属そのもの、又は２種類以上の金属の合金のことである。このような金属としては、例えば銅、銀、金、アルミニウム、パラジウム若しくはニッケル又はそれらの２種以上の組み合わせからなる合金が挙げられる。

第１被接合体１１及び第２被接合体１２のうちの少なくとも一方が、金属からなる面を有する部材である場合、該金属からなる面は一般には平面であることが好ましいが、場合によっては曲面であってもよい。

第１被接合体１１及び第２被接合体１２の具体例としては、それぞれ独立して、例えば上述の金属からなるスペーサーや放熱板、半導体素子、並びに上述した金属の少なくとも１種を表面に有する基板等が挙げられる。
基板としては、例えば、セラミックス又は窒化アルミニウム板の表面に銅等の金属層を有する絶縁基板等を用いることができる。
第１被接合体１１及び／又は第２被接合体１２として半導体素子を用いる場合、半導体素子は、Ｓｉ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｃ、Ｎ、Ａｓ等の元素のうち１種以上を含む。

第１被接合体１１は、好ましくは基板である。第２被接合体１２は、スペーサー、放熱板、又は半導体素子のいずれかであることが好ましい。

第１被接合体１１及び第２被接合体１２の少なくとも一方として、金属微粒子及び有機物を含む接合用組成物の乾燥体を用いることもできる。具体的には、第１被接合体１１として、金属からなる面を有する部材を用い、第２被接合体１２として、金属微粒子及び有機物を含む接合用組成物の乾燥体を用いることができる。なお、接合用組成物の乾燥体を用いる場合には、銅等の金属からなる支持基材に接合用組成物を塗工し乾燥することで乾燥体とすることが好ましい。

本製造方法によって得られた接合構造体は、大電流を扱うデバイス、例えば車載用電子回路やパワーデバイスが実装された電子回路などに好適に用いられる。

以上、本発明の製造方法をその好ましい実施形態に基づいて説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。
例えば、湿潤塗膜が２５℃で固体である有機物を含む場合においては、乾燥塗膜形成工程において、液体有機物に加えて、２５℃で固体である有機物の一部又は全部が湿潤塗膜から除去されてもよい。

本発明の上記の実施形態は、以下の技術思想を包含するものである。
［１］ 第１被接合体と第２被接合体とが接合層を介して接合されてなる接合構造体の製造方法であって、
銅粉及び２５℃で液体である有機物を含む接合用組成物を前記第１被接合体に塗布して湿潤塗膜を形成する工程と、
前記湿潤塗膜から前記有機物を除去して乾燥塗膜を得る工程と、
加圧によって前記第２被接合体を前記乾燥塗膜に仮固定して、前記第１被接合体、前記乾燥塗膜及び前記第２被接合体がこの順で積層されてなる積層体を得る工程と、
前記積層体を加圧下で加熱して前記乾燥塗膜中の前記銅粉を焼結させ、焼結によって生じた前記接合層によって前記第１被接合体と前記第２被接合体とを接合する工程と、を備え、
前記有機物は第１の有機物を含み、
前記第１の有機物は、２３０℃以上３００℃未満の沸点を有し、且つ２５℃、せん断速度１０ｓ^－１の条件における粘度が１００ｍＰａ・ｓ以上である、接合構造体の製造方法。
［２］ 前記銅粉を焼結させるときの温度、圧力及び時間のいずれか二つが、前記第２被接合体を前記乾燥塗膜に仮固定するときの温度、圧力及び時間のいずれか二つよりも高いか又は長い、［１］に記載の製造方法。
［３］ 前記湿潤塗膜から前記有機物を除去し、流動性を有さない前記乾燥塗膜を得る、［１］又は［２］に記載の製造方法。
［４］ 前記湿潤塗膜の質量が１５質量％以上３０質量％以下減少するように前記有機物を前記湿潤塗膜から除去する、［３］に記載の製造方法。
［５］ 前記湿潤塗膜中の前記有機物の含有量を１００質量部としたとき、
前記乾燥塗膜中の前記有機物の含有量が２５質量部以下となるように前記有機物を前記湿潤塗膜から除去する、［１］ないし［４］のいずれか一項に記載の製造方法。
［６］ 前記湿潤塗膜を、大気雰囲気下又は不活性ガス雰囲気下に、１００℃以上２００℃以下で、１０分以上加熱し、前記有機物を除去して前記乾燥塗膜を得る、［１］ないし［５］のいずれか一項に記載の製造方法。
［７］ 前記接合用組成物が還元性を有する少なくとも１種の物質を含む、［１］ないし［６］のいずれか一項に記載の製造方法。
［８］ 前記物質の少なくとも１つがアミノアルコール化合物である、［７］に記載の製造方法。
［９］ 前記接合用組成物は、前記銅粉１００質量部に対して前記第１の有機物を１５質量部以上４５質量部以下含む、［１］ないし［８］のいずれか一項に記載の製造方法。
［１０］ 加圧及び加熱によって前記第２被接合体を前記乾燥塗膜に仮固定する、［１］ないし［９］のいずれか一項に記載の製造方法。
［１１］ 前記第１の有機物のうち、少なくとも１種は、複数の水酸基を有する化合物である、［１］ないし［１０］のいずれか一項に記載の製造方法。
［１２］ 前記湿潤塗膜中の前記銅粉が焼結しない条件で、前記第２被接合体を前記乾燥塗膜に仮固定して前記積層体を得る、［１］ないし［１１］のいずれか一項に記載の製造方法。
［１３］ 前記接合構造体における前記第１被接合体と前記第２被接合体との接合強度が３０ＭＰａ以上となるように前記銅粉を焼結させる、［１］ないし［１２］のいずれか一項に記載の製造方法。
［１４］ 第１被接合体と第２被接合体とを接合層を介して接合する方法であって、
銅粉及び２５℃で液体である有機物を含む接合用組成物を前記第１被接合体に塗布して湿潤塗膜を形成する工程と、
前記湿潤塗膜から前記有機物を除去して乾燥塗膜を得る工程と、
加圧によって前記第２被接合体を前記乾燥塗膜に仮固定して、前記第１被接合体、前記乾燥塗膜及び前記第２被接合体がこの順で積層されてなる積層体を得る工程と、
前記積層体を加圧及び加熱して前記乾燥塗膜中の前記銅粉を焼結させ、焼結によって生じた前記接合層によって前記第１被接合体と前記第２被接合体とを接合する工程と、を備え、
前記有機物は第１の有機物を含み、
前記第１の有機物は、２３０℃以上３００℃未満の沸点を有し、且つ２５℃、せん断速度１０ｓ^－１の条件における粘度が１００ｍＰａ・ｓ以上である、接合方法。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。しかしながら本発明の範囲は、かかる実施例に制限されない。特に断らない限り、「％」は「質量％」を意味する。

〔実施例１ないし４並びに比較例１及び２〕
（１）接合用組成物の調製
接合用組成物は、粒径０．１～０．２μｍの球状銅粒子及び粒径４．５μｍの扁平状銅粒子からなる銅粉及び有機物を表２に示す質量比で混合して調製した。なお、ＰＥＧ－３００は数平均分子量３００のポリエチレングリコールを意味し、Ｂｉｓ－ｔｒｉｓはビス（２－ヒドロキシエチル）イミノトリス（ヒドロキシメチル）メタン（５つの水酸基を有するアミノアルコール）を意味する。ＰＥＧ－３００及びＢｉｓ－ｔｒｉｓはいずれも還元性を有する。表１には、各実施例及び比較例で用いた有機物のうち、２５℃で液体状態である有機物の沸点及び２５℃、せん断速度１０ｓ^－１の条件における粘度を示す。なお、表１において「－」は不明を表す。
表１から明らかなとおり、オクチレングリコール及び３－メチル－１，５－ペンタンジオールは第１の有機物に該当し、ヘキシレングリコール、ジエチレングリコール及びＰＥＧ－３００は第２の有機物に該当する。
なお、各実施例及び比較例で用いたＢｉｓ－ｔｒｉｓは２５℃で固体である。

（２）接合用組成物の第１被接合体への塗布
銅とセラミックスとを厚み方向に積層させてなる基板（２０ｍｍ×２０ｍｍ、厚み２ｍｍ）を第１被接合体として用いた。この基板の銅の側の面上に、メタルマスク（６ｍｍ×６ｍｍ、厚み１００μｍ）を用いて接合用組成物を印刷し、矩形の湿潤塗膜を形成した。
湿潤塗膜を表２に記載の雰囲気下、１２０℃にて３０分乾燥させて液体有機物を除去し、乾燥塗膜を得た。液体有機物の除去による湿潤塗膜の質量減少割合を表２に示した。また、湿潤塗膜中の液体有機物の含有量を１００質量部としたときの、乾燥膜中の液体有機物の含有量も同表に示されている。乾燥膜中の液体有機物の含有量は、湿潤塗膜から液体有機物を除去して乾燥塗膜を形成したときに、液体有機物以外の成分が湿潤塗膜から除去されなかったと仮定して算出した。いずれの実施例及び比較例においても、乾燥塗膜は流動性を有していなかった。

湿潤塗膜の質量減少割合は以下の方法で測定した。
銅とセラミックスを積層させてなる基板の質量を電子天秤で測定した後、接合用組成物を印刷後の湿潤塗膜を含む基板の質量を電子天秤で測定した。前記湿潤塗膜を含む基板の質量から、印刷前の基板の質量を引いた値を、印刷によって得られた湿潤塗膜の質量とした。その後、前記湿潤塗膜を含む基板を所定時間乾燥後、乾燥塗膜を含む基板の質量を電子天秤で測定した。湿潤塗膜を含む基板の質量から、乾燥塗膜を含む基板の質量を引いた値を、乾燥によって減少した湿潤塗膜の質量とした。前記乾燥によって減少した湿潤塗膜の質量を、印刷によって得られた湿潤塗膜の質量で割り、１００を乗じることで、湿潤塗膜の質量減少割合（％）を算出した。

（３）乾燥塗膜上への第２被接合体の載置
第２被接合体として半導体パワーデバイスのモデル部材を想定して、ＡｇめっきしたＳｉＣチップを用意した（５ｍｍ×５ｍｍ×１．９２ｍｍ、重量：０．０１６g）。ＳｉＣチップのＡｇめっき面を乾燥塗膜上の中央部にチップマウンタを用いて載置した。

（４）積層体の形成
ＳｉＣチップを１７０℃に加熱後、ＳｉＣチップのＡｇめっき面とは反対面から２．４ＭＰａの圧力を０．４秒間加えることでＳｉＣチップを乾燥塗膜中に押し込んでＳｉＣチップを仮止めし、積層体を形成した。

（５）積層体の焼成
積層体を焼成炉に移動させ、窒素雰囲気下で積層体を２５ＭＰａに加圧した後、３００℃まで加熱し、５分保持することで塗膜を焼成して接合層とし、接合構造体を得た。

〔評価１〕
実施例及び比較例において「（４）積層体の形成」で得られた積層体を１秒かけて上下反転させて、前記ＳｉＣチップの脱落の有無を目視観察した。結果を表２に示す。

〔評価２〕
「評価１」でＳｉＣチップの脱落が観察されなかった実施例１及び２において「（５）積層体の焼成」で得られた接合構造体の接合強度を確認するため、シェア強度を以下の方法で測定した。シェア強度は、「破断荷重／ＳｉＣチップの底面積」で定義される値である。結果を表２に示す。表２中、「－」は未測定を示す。・測定装置名：Ｃｏｎｄｏｒ Ｓｉｇｍａ（ＸＹＺＴＥＣ社製）・ロードセル：２００ｋｇｆ・シェアツール：幅６．０ｍｍ、厚み２．０ｍｍ、シャフト１／４インチ（型番：Ｔ０Ｓ６６３０６０）・シェア速度：５０μｍ／ｓ・シェア高さ：０．０２ｍｍ（ゼロ点は６ｍｍ角で印刷した塗膜上部とした）

表２から明らかなとおり、適度な粘度を有するオクチレングリコール又は３－メチル－１，５－ペンタンジオールを用いた実施例１ないし４においては、仮固定剤を用いていないにもかかわらず、第２被接合体の脱落を生じさせることなく、第１被接合体及び第２被接合体どうしを首尾よく接合することができた。また、これらの実施例で製造した接合構造体の接合強度は十分に高いものであった。

本発明によれば、被接合体に位置ずれや脱落を生じさせることなく、接合材料によって被接合体どうしの接合が可能な接合構造体の製造方法及び接合方法が提供される。

Claims (14)

1. 第１被接合体と第２被接合体とが接合層を介して接合されてなる接合構造体の製造方法であって、
   銅粉及び２５℃で液体である有機物を含む接合用組成物を前記第１被接合体に塗布して湿潤塗膜を形成する工程と、
   前記湿潤塗膜から前記有機物を除去して乾燥塗膜を得る工程と、
   加圧によって前記第２被接合体を前記乾燥塗膜に仮固定して、前記第１被接合体、前記乾燥塗膜及び前記第２被接合体がこの順で積層されてなる積層体を得る工程と、
   前記積層体を加圧下で加熱して前記乾燥塗膜中の前記銅粉を焼結させ、焼結によって生じた前記接合層によって前記第１被接合体と前記第２被接合体とを接合する工程と、を備え、
   前記有機物は第１の有機物を含み、
   前記第１の有機物は、２３０℃以上３００℃未満の沸点を有し、且つ２５℃、せん断速度１０ｓ^－１の条件における粘度が１００ｍＰａ・ｓ以上１０００ｍＰａ・ｓ以下である、接合構造体の製造方法。
2. 前記銅粉を焼結させるときの温度、圧力及び時間のいずれか二つが、前記第２被接合体を前記乾燥塗膜に仮固定するときの温度、圧力及び時間のいずれか二つよりも高いか又は長い、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記湿潤塗膜から前記有機物を除去し、流動性を有さない前記乾燥塗膜を得る、請求項１又は２に記載の製造方法。
4. 前記湿潤塗膜の質量が１５質量％以上３０質量％以下減少するように前記有機物を前記湿潤塗膜から除去する、請求項３に記載の製造方法。
5. 前記湿潤塗膜中の前記有機物の含有量を１００質量部としたとき、
   前記乾燥塗膜中の前記有機物の含有量が２５質量部以下となるように前記有機物を前記湿潤塗膜から除去する、請求項１又は２に記載の製造方法。
6. 前記湿潤塗膜を、大気雰囲気下又は不活性ガス雰囲気下に、１００℃以上２００℃以下で、１０分以上加熱し、前記有機物を除去して前記乾燥塗膜を得る、請求項１又は２に記載の製造方法。
7. 前記接合用組成物が還元性を有する少なくとも１種の物質を含む、請求項１又は２に記載の製造方法。
8. 前記物質の少なくとも１つがアミノアルコール化合物である、請求項７に記載の製造方法。
9. 前記接合用組成物は、前記銅粉１００質量部に対して前記第１の有機物を１５質量部以上４５質量部以下含む、請求項１又は２に記載の製造方法。
10. 加圧及び加熱によって前記第２被接合体を前記乾燥塗膜に仮固定する、請求項１又は２に記載の製造方法。
11. 前記第１の有機物は、複数の水酸基を有する化合物である、請求項１又は２に記載の製造方法。
12. 前記湿潤塗膜中の前記銅粉が焼結しない条件で、前記第２被接合体を前記乾燥塗膜に仮固定して前記積層体を得る、請求項１又は２に記載の製造方法。
13. 前記接合構造体における前記第１被接合体と前記第２被接合体との接合強度が３０ＭＰａ以上となるように前記銅粉を焼結させる、請求項１又は２に記載の製造方法。
14. 第１被接合体と第２被接合体とを接合層を介して接合する方法であって、
    銅粉及び２５℃で液体である有機物を含む接合用組成物を前記第１被接合体に塗布して湿潤塗膜を形成する工程と、
    前記湿潤塗膜から前記有機物を除去して乾燥塗膜を得る工程と、
    加圧によって前記第２被接合体を前記乾燥塗膜に仮固定して、前記第１被接合体、前記乾燥塗膜及び前記第２被接合体がこの順で積層されてなる積層体を得る工程と、
    前記積層体を加圧及び加熱して前記乾燥塗膜中の前記銅粉を焼結させ、焼結によって生じた前記接合層によって前記第１被接合体と前記第２被接合体とを接合する工程と、を備え、
    前記有機物は第１の有機物を含み、
    前記第１の有機物は、２３０℃以上３００℃未満の沸点を有し、且つ２５℃、せん断速度１０ｓ^－１の条件における粘度が１００ｍＰａ・ｓ以上１０００ｍＰａ・ｓ以下である、接合方法。