JPWO2019066081A1 - Composite particles and methods for producing them, composite particle compositions, bonding materials and bonding methods, and bonded products. - Google Patents

Composite particles and methods for producing them, composite particle compositions, bonding materials and bonding methods, and bonded products. Download PDF

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Abstract

複合体粒子の製造方法は、工程A)金属塩及び還元剤を混合して金属錯化反応液を得る工程、及び工程B)前記金属錯化反応液を加熱して、該金属錯化反応液中の金属イオンを還元し、複合体粒子のスラリーを得る工程、を含み、前記工程Aから、前記工程Bにおいて前記金属錯化反応液を加熱するまでの間のいずれかのタイミングで、平均粒子径が0.03〜50μmの金属粒子又は金属酸化物粒子、及び、アルカリ金属系有機金属化合物又はアルカリ土類金属系有機金属化合物から選ばれる有機金属化合物を添加する。The method for producing the composite particles is as follows: step A) a step of mixing a metal salt and a reducing agent to obtain a metal complexing reaction solution, and step B) heating the metal complexing reaction solution to obtain the metal complexing reaction solution. The average particles include a step of reducing the metal ions in the metal ion to obtain a slurry of the composite particles, and at any timing from the step A to heating the metal complexing reaction solution in the step B. Metal particles or metal oxide particles having a diameter of 0.03 to 50 μm, and an organic metal compound selected from an alkali metal-based organic metal compound or an alkaline earth metal-based organic metal compound are added.

Description

本発明は、接合材に適した複合体粒子及びその製造方法、複合体粒子組成物、接合材及び接合方法、並びに接合体に関する。 The present invention relates to composite particles suitable for a bonding material and a method for producing the same, a composite particle composition, a bonding material and a bonding method, and a bonded body.

平均粒子径が1μm未満の金属ナノ粒子は、金属ナノ粒子を構成する金属の融点よりはるかに低い温度で粒子間の結合が生じ、結合後はバルクの金属と同じ挙動を示すことが知られている。この性質を利用して、加工時に低温で接合し、高温の環境に耐えることが必要な用途向けに、銀、金、銅、ニッケル、などの金属ナノ粒子を用いた接合材の検討が盛んになされている。(特許文献1) It is known that metal nanoparticles having an average particle diameter of less than 1 μm cause bonding between the particles at a temperature much lower than the melting point of the metal constituting the metal nanoparticles, and after the bonding, they behave in the same manner as bulk metal. There is. Taking advantage of this property, bonding materials using metal nanoparticles such as silver, gold, copper, and nickel are being actively studied for applications that require bonding at low temperatures during processing and withstand high temperature environments. It has been done. (Patent Document 1)

適用される用途の代表的なものとして、SiC(シリコンカーバイド)を使用したパワーデバイス半導体基板の半導体チップと実装基板の接合する接合材が挙げられる。該接合材に求められる特性として、高温と低温に晒される環境下で劣化することがない接合強度の高信頼性が要求され、それ以外にも高熱伝導度性などの高機能性が要求される。 As a typical application, there is a bonding material for joining a semiconductor chip of a power device semiconductor substrate using SiC (silicon carbide) and a mounting substrate. As the characteristics required for the bonding material, high reliability of bonding strength that does not deteriorate in an environment exposed to high temperature and low temperature is required, and in addition, high functionality such as high thermal conductivity is required. ..

従来、この分野では、接合材にはんだ材料が使用されてきた。このはんだ材料に代わり、銀ナノ粒子を始めとする各種金属ナノ粒子を利用した接合材が現在盛んに検討されている。例えば特許文献2では、サブマイクロから数マイクロメートルサイズの銀ナノ粒子接合材を200℃で揮発性成分を揮散させ、300℃あるいは350℃で加熱することにより20〜40MPa程度の接合強度が得られている。 Traditionally, in this field, solder materials have been used as bonding materials. Instead of this solder material, bonding materials using various metal nanoparticles such as silver nanoparticles are currently being actively studied. For example, in Patent Document 2, a silver nanoparticle bonding material having a size of submicro to several micrometers is volatilized at 200 ° C. and heated at 300 ° C. or 350 ° C. to obtain a bonding strength of about 20 to 40 MPa. ing.

また、銀ナノ粒子に替えて、低コストの銅ナノ粒子を用いる接合材も開示されている。例えば特許文献3には、粒径1〜35nmの銅ナノ粒子と35〜1000nmの銅粒子を含む接合材を、水素中400℃5分間で加圧焼結させることにより、40MPa以上の高い接合強度を示す材料が提案されている。 Further, a bonding material using low-cost copper nanoparticles instead of silver nanoparticles is also disclosed. For example, in Patent Document 3, a bonding material containing copper nanoparticles having a particle size of 1 to 35 nm and copper particles having a particle size of 35 to 1000 nm is pressure-sintered in hydrogen at 400 ° C. for 5 minutes to obtain a high bonding strength of 40 MPa or more. Materials have been proposed.

以上のように金属ナノ粒子系接合材(「ナノシンター系接合材」ともいう。)の開発が進められているが、銀ナノ粒子系(銀シンター系)は高コストであり、加えて冷熱サイクルなどの信頼性試験を実施するとボイドの粗大化や接合層脆化の問題がある。一方、銅微粒子系(銅シンター系)は低コストではあるものの、酸化による劣化が起こる問題がある。 As described above, the development of metal nanoparticle-based bonding materials (also referred to as "nano-sinter-based bonding materials") is underway, but silver nanoparticles-based bonding materials (silver-sinter-based bonding materials) are expensive, and in addition, cold cycles, etc. When the reliability test is carried out, there are problems of coarsening of voids and brittleness of the joint layer. On the other hand, although the copper fine particle type (copper sinter type) is low in cost, there is a problem that deterioration due to oxidation occurs.

そこで、本発明者は、低コストであり、かつ、酸化による劣化が起き難く、高い信頼性が期待できる、ニッケル(Ni)ナノ粒子系の接合材を検討してきた。例えば、非特許文献1においては、90nmのNiナノ粒子を用いた接合材が、−40℃〜+250℃の冷熱サイクル試験において、1000cyc経過後においても接合強度は10MPa以上を維持し、更に断面観察においてはクラックが観察されない、という高い信頼性を示すことを開示した。 Therefore, the present inventor has studied a nickel (Ni) nanoparticle-based bonding material which is low in cost, is not easily deteriorated by oxidation, and can be expected to have high reliability. For example, in Non-Patent Document 1, a bonding material using 90 nm Ni nanoparticles maintains a bonding strength of 10 MPa or more even after 1000 cycls have passed in a thermal cycle test at −40 ° C. to + 250 ° C., and further cross-sectional observation is performed. Disclosed that it shows high reliability that no cracks are observed.

しかし、ニッケルは、熱伝導率が90.9W/m・Kであり、銀(420W/m・K)や銅(398W/m・K)と比較して低く、上記高温領域での駆動を担保するうえで重要な特性である、放熱性の更なる向上が期待されていた。 However, nickel has a thermal conductivity of 90.9 W / m · K, which is lower than that of silver (420 W / m · K) and copper (398 W / m · K), and guarantees driving in the high temperature region. It was expected that the heat dissipation would be further improved, which is an important characteristic.

ところで、金属ナノ粒子は、サイズが小さい、表面積が大きい、酸化作用が大きいといった特徴を有することから、安全性が懸念される。そこで、金属接合材として、粒径の大きな金属粒子が適用できれば、金属接合材に限らず、更なる用途展開が期待される。 By the way, metal nanoparticles have characteristics such as a small size, a large surface area, and a large oxidizing action, and thus there is a concern about safety. Therefore, if metal particles having a large particle size can be applied as the metal bonding material, further development of applications is expected, not limited to the metal bonding material.

また、接合材には、金属酸化物同士あるいは金属酸化物と金属を接合する用途での需要がある。金属酸化物は、金属のろう材を用いて接合する手法が代表的であるが、金属は一般に熱膨張率が金属酸化物と比較して高いため、高温駆動時や温度の昇降温を繰り返す用途においては接合界面の信頼性が課題となる。 Further, there is a demand for a bonding material in an application of bonding metal oxides to each other or metal oxides to a metal. A typical method for joining metal oxides is to use a metal brazing material. However, since metals generally have a higher coefficient of thermal expansion than metal oxides, they are used for repeated high-temperature driving and temperature rise and fall. In, the reliability of the bonding interface becomes an issue.

そこで、金属酸化物の粉末の焼結による接合形成が考案できる。金属酸化物粉末は金属酸化物の被接合部材とほぼ同等の熱膨張率を有するため、接合界面での発生応力が小さく、長期信頼性において優れた接合形成が期待できる。 Therefore, it is possible to devise a joint formation by sintering a metal oxide powder. Since the metal oxide powder has a coefficient of thermal expansion almost equal to that of the metal oxide bonded member, the stress generated at the bonding interface is small, and excellent bonding formation can be expected in long-term reliability.

しかしながら金属酸化物は金属と比較して熱伝導率が低いことが多いため、信頼性を保持しつつ高熱伝導率化する手法が求められている。 However, since metal oxides often have a lower thermal conductivity than metals, there is a need for a method for increasing the thermal conductivity while maintaining reliability.

特開2013−12693号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-12693 特開2011−236494号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-236494 特開2013−91835号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-91835

スマートプロセス学会誌 Vol.4 No.4 190頁〜195頁Journal of Smart Process Society Vol. 4 No. 4 Pages 190-195

本発明の目的は、接合性、安全性、熱伝導性を兼ね備えた複合体粒子、複合体粒子組成物を提供することにある。 An object of the present invention is to provide composite particles and composite particle compositions having bondability, safety, and thermal conductivity.

本発明者らは、熱伝導率に優れる層と、高信頼性が期待できる層の両方を有する、コア−シェル型粒子である、複合体粒子、又はそれを含有する組成物により、上記課題を解決できることを見出した。 The present inventors have solved the above problems with composite particles, which are core-shell type particles, which have both a layer having excellent thermal conductivity and a layer which can be expected to have high reliability, or a composition containing the same. I found that it could be solved.

本発明の複合体粒子の製造方法は、
下記の工程A及びB;
A)金属塩及び還元剤を混合して金属錯化反応液を得る工程、
B)前記金属錯化反応液を加熱して、該金属錯化反応液中の金属イオンを還元し、複合体粒子のスラリーを得る工程、
を含み、
前記工程Aから、前記工程Bにおいて前記金属錯化反応液を加熱するまでの間のいずれかのタイミングで、平均粒子径が0.03〜50μmの金属粒子又は金属酸化物粒子、及び、アルカリ金属系有機金属化合物又はアルカリ土類金属系有機金属化合物から選ばれる有機金属化合物を添加することを特徴とする。
The method for producing composite particles of the present invention is:
The following steps A and B;
A) A step of mixing a metal salt and a reducing agent to obtain a metal complexing reaction solution,
B) A step of heating the metal complexing reaction solution to reduce metal ions in the metal complexing reaction solution to obtain a slurry of composite particles.
Including
Metal particles or metal oxide particles having an average particle diameter of 0.03 to 50 μm, and an alkali metal at any timing between the step A and the heating of the metal complexing reaction solution in the step B. It is characterized by adding an organometallic compound selected from an organometallic compound or an alkaline earth metal-based organometallic compound.

本発明の複合体粒子の製造方法は、前記有機金属化合物が、求核性を有するものであってもよい。また、前記有機金属化合物が、有機マグネシウムハロゲン化物又は有機リチウム化合物であってもよい。また、前記金属粒子が、アルミニウム、チタン、鉄、マンガン、クロム、ニッケル、コバルト、ジルコニウム、スズ、タングステン、モリブデン、バナジウム、銅、銀、金、白金から選ばれる1以上の金属を原子数濃度にして50%以上含有してもよい。また、前記金属酸化物粒子が、アルミナ、二酸化ケイ素、ジルコニア、安定化ジルコニア、セリア、ドープトセリア、ランタンガレート、バリウムセレートから選ばれる1以上の金属酸化物を主成分としていてもよい。また、前記金属塩が、銀塩、ニッケル塩、銅塩又はコバルト塩であってもよい。 In the method for producing composite particles of the present invention, the organometallic compound may have nucleophilicity. Further, the organometallic compound may be an organomagnesium halide or an organolithium compound. Further, the metal particles have an atomic number concentration of one or more metals selected from aluminum, titanium, iron, manganese, chromium, nickel, cobalt, zirconium, tin, tungsten, molybdenum, vanadium, copper, silver, gold and platinum. It may contain 50% or more. Further, the metal oxide particles may contain one or more metal oxides selected from alumina, silicon dioxide, zirconia, stabilized zirconia, ceria, doped ceria, lanthanum gallate, and barium cerate as main components. Further, the metal salt may be a silver salt, a nickel salt, a copper salt or a cobalt salt.

また、本発明の複合体粒子は、コア層金属(II)粒子又はコア層金属酸化物(III)粒子と、
前記コア層金属(II)粒子又はコア層金属酸化物(III)粒子を被覆し、前記コア層金属(II)粒子又はコア層金属酸化物(III)粒子の主成分とは異なる金属種を主成分として含有する被覆層金属(I)とを、
含有する複合体粒子であって、
ICP質量分析法によるアルカリ金属又はアルカリ土類金属の含有量が、複合体粒子中に、0.1mg/kg以上、2,000mg/kg以下であることを特徴とする。
Further, the composite particles of the present invention include core layer metal (II) particles or core layer metal oxide (III) particles.
The core layer metal (II) particles or the core layer metal oxide (III) particles are coated, and a metal species different from the main component of the core layer metal (II) particles or the core layer metal oxide (III) particles is mainly used. The coating layer metal (I) contained as a component
It is a complex particle containing
The content of the alkali metal or alkaline earth metal by ICP mass spectrometry is 0.1 mg / kg or more and 2,000 mg / kg or less in the composite particles.

また、本発明の複合体粒子組成物は、コア層金属(II)粒子又はコア層金属酸化物(III)粒子と、前記コア層金属(II)粒子又はコア層金属酸化物(III)粒子を被覆し、前記コア層金属(II)粒子又はコア層金属酸化物(III)粒子の主成分とは異なる金属種を主成分として含有する被覆層金属(I)とを、含有する複合体粒子を含有する複合体粒子組成物であって、
ICP質量分析法によるアルカリ金属又はアルカリ土類金属の含有量が、組成物全体における被覆層金属(I)の主成分の元素の含有量に対して、0.1mg/kg以上、2,000mg/kg以下であることを特徴とする。
Further, the composite particle composition of the present invention comprises core layer metal (II) particles or core layer metal oxide (III) particles and the core layer metal (II) particles or core layer metal oxide (III) particles. Composite particles that are coated and contain a coating layer metal (I) containing a metal species different from the main component of the core layer metal (II) particles or the core layer metal oxide (III) particles as a main component. A complex particle composition containing
The content of alkali metal or alkaline earth metal by ICP mass spectrometry is 0.1 mg / kg or more and 2,000 mg / kg with respect to the content of the main component element of the coating layer metal (I) in the entire composition. It is characterized by being less than kg.

本発明の複合体粒子又は複合体粒子組成物は、前記コア層金属(II)粒子の主成分が、金、白金、銀、ニッケル、銅又はコバルトであってもよい。 In the composite particles or composite particle composition of the present invention, the main component of the core layer metal (II) particles may be gold, platinum, silver, nickel, copper or cobalt.

本発明の複合体粒子又は複合体粒子組成物は、前記コア層金属酸化物(III)粒子の主成分が、アルミナ、二酸化ケイ素、ジルコニア、安定化ジルコニア、セリア、ドープトセリア、ランタンガレート、バリウムセレートであってもよい。 In the composite particles or composite particle composition of the present invention, the main components of the core layer metal oxide (III) particles are alumina, silicon dioxide, zirconia, stabilized zirconia, ceria, doped toceria, lanthanum gallate, and barium serate. It may be.

また、本発明の複合体粒子組成物は、前記複合体粒子と、平均一次粒子径が10〜150nmである他の粒子aを含み、
前記複合体粒子の被覆層における原子数濃度にして50%以上を占める金属元素と、前記他の粒子における原子数濃度にして50%以上を占める金属元素とが、同じ金属元素Z1であることを特徴とする。
Further, the composite particle composition of the present invention contains the composite particles and other particles a having an average primary particle diameter of 10 to 150 nm.
It is determined that the metal element having an atomic number concentration of 50% or more in the coating layer of the composite particles and the metal element having an atomic number concentration of 50% or more in the other particles are the same metal element Z1. It is a feature.

また、本発明の複合体粒子組成物は、前記複合体粒子と、平均一次粒子径が0.03〜50μmである他の粒子bを含み、
前記複合体粒子の被覆層における原子数濃度にして50%以上を占める金属元素と、前記他の粒子bにおける原子数濃度にして50%以上を占める金属元素とが、同じ金属元素Z1であることを特徴とする。
Further, the composite particle composition of the present invention contains the composite particles and other particles b having an average primary particle diameter of 0.03 to 50 μm.
The metal element having an atomic number concentration of 50% or more in the coating layer of the composite particles and the metal element having an atomic number concentration of 50% or more in the other particles b are the same metal element Z1. It is characterized by.

また、本発明の複合体粒子組成物は、前記複合体粒子と、平均一次粒子径が0.03〜50μmである他の粒子cを含み、
前記複合体粒子のコア層の主成分と、前記他の粒子cの主成分が同一である、複合体粒子組成物ことを特徴とする。
Further, the composite particle composition of the present invention contains the composite particles and other particles c having an average primary particle diameter of 0.03 to 50 μm.
It is characterized in that the main component of the core layer of the composite particle and the main component of the other particle c are the same, that is, a composite particle composition.

また、本発明の複合体粒子組成物は、前記複合体粒子のコア層がコア層金属(II)粒子である場合には、コア層金属(II)粒子の原子数濃度にして50%以上を占める金属元素Y1と、前記金属元素Z1との重量比(Y1:Z1)が、95:5〜50:50であることを特徴とする。 Further, in the composite particle composition of the present invention, when the core layer of the composite particles is the core layer metal (II) particles, the atomic number concentration of the core layer metal (II) particles is 50% or more. The weight ratio (Y1: Z1) of the metal element Y1 to the metal element Z1 is 95: 5 to 50:50.

また、本発明の複合体粒子組成物は、複合体粒子のコア層がコア層金属(II)粒子である場合には、前記金属元素Y1が銅であり、前記金属元素Z1がニッケルであることが好ましい。 Further, in the composite particle composition of the present invention, when the core layer of the composite particles is the core layer metal (II) particles, the metal element Y1 is copper and the metal element Z1 is nickel. Is preferable.

また、本発明の複合体粒子組成物は、複合体粒子のコア層がコア層金属酸化物(III)粒子である場合には、コア層金属酸化物(III)の主成分W1と、金属元素Z1の重量比(W1:Z1)が、90:10〜10:90であることを特徴とする。 Further, in the composite particle composition of the present invention, when the core layer of the composite particles is the core layer metal oxide (III) particles, the main component W1 of the core layer metal oxide (III) and the metal element The weight ratio of Z1 (W1: Z1) is 90:10 to 10:90.

また、本発明の複合体粒子組成物は、複合体粒子のコア層がコア層金属酸化物(III)粒子である場合には、コア層金属酸化物(III)の主成分W1がイットリア安定化ジルコニアであり、前記金属元素Z1がニッケルであることが好ましい。 Further, in the composite particle composition of the present invention, when the core layer of the composite particles is the core layer metal oxide (III) particles, the main component W1 of the core layer metal oxide (III) is yttria-stabilized. It is zirconia, and the metal element Z1 is preferably nickel.

また、本発明の接合材は、前記複合体粒子及び沸点が100〜350℃の範囲内にある有機溶媒を含有し、前記有機溶媒の含有量が2〜40重量%の範囲内であることを特徴とする。 Further, the bonding material of the present invention contains the composite particles and an organic solvent having a boiling point in the range of 100 to 350 ° C., and the content of the organic solvent is in the range of 2 to 40% by weight. It is a feature.

本発明の接合材は、さらに、全粒子量に対して、0.05〜5.0重量%の範囲内で有機バインダーを含有してもよい。 The bonding material of the present invention may further contain an organic binder in the range of 0.05 to 5.0% by weight based on the total amount of particles.

また、本発明の接合方法は、前記接合材を、被接合部材の間に介在させて、加熱することにより、被接合部材の間に接合層を形成し、被接合部材同士を接合することを特徴とする。この際、還元性ガス雰囲気下で、100℃〜500℃の範囲内の温度で加熱することにより、被接合部材の間に接合層を形成してもよい。 Further, in the joining method of the present invention, the joining material is interposed between the members to be joined and heated to form a joining layer between the members to be joined, and the members to be joined are joined to each other. It is a feature. At this time, a bonding layer may be formed between the members to be bonded by heating at a temperature in the range of 100 ° C. to 500 ° C. in a reducing gas atmosphere.

また、本発明の接合体は、前記接合材により、第一の被接合部材と第二の被接合部材が接合されてなることを特徴とする。この際、接合体は、第一の被接合部材が半導体素子を構成する第一の金属層であり、第二の被接合部材が第二の金属層であってもよい。 Further, the joined body of the present invention is characterized in that the first member to be joined and the second member to be joined are joined by the joining material. At this time, in the bonded body, the first member to be bonded may be the first metal layer constituting the semiconductor element, and the second member to be bonded may be the second metal layer.

本発明の複合体粒子、複合体粒子組成物、接合材及び接合方法によれば、例えば、コア層金属(II)粒子として銅粒子を用い、かつ、被覆層金属(I)としてニッケルを用いた場合、銅粒子系の特長である、優れた熱伝導性と、ニッケル粒子系の特長である、低コスト、高信頼性、接合性を兼ね備えた、すぐれた接合層を形成することが可能になる。さらに、従来の銅ナノ粒子やニッケルナノ粒子と比較して粒径を大きくすることが可能であることから、安全性に優れる。
そのため、例えば、電力変換装置、電力制御装置、電力供給装置等に用いられるパワーデバイス用半導体モジュールに適用できる。具体的には、250℃以上の高温領域での駆動時の信頼性が必要となる、SiC、GaN、Ga、AlN、ダイヤモンド等、いわゆる「ワイドギャップ半導体」を使用したパワー半導体チップと実装基板を接合するための接合材として、好適に使用することができる。また、LEDと電極との接合といった、その他の放熱性が求められる接合材としても使用できる。
According to the composite particles, composite particle composition, bonding material and bonding method of the present invention, for example, copper particles were used as the core layer metal (II) particles, and nickel was used as the coating layer metal (I). In this case, it is possible to form an excellent bonding layer having excellent thermal conductivity, which is a feature of the copper particle system, and low cost, high reliability, and bondability, which are the features of the nickel particle system. .. Furthermore, since it is possible to increase the particle size as compared with conventional copper nanoparticles and nickel nanoparticles, it is excellent in safety.
Therefore, for example, it can be applied to a semiconductor module for a power device used in a power conversion device, a power control device, a power supply device, and the like. Specifically, a power semiconductor chip using a so-called "wide-gap semiconductor" such as SiC, GaN, Ga 2 O 3 , AlN, or diamond, which requires reliability when driven in a high temperature region of 250 ° C. or higher. It can be suitably used as a bonding material for bonding mounting substrates. It can also be used as a bonding material that requires other heat dissipation properties, such as bonding an LED and an electrode.

また、例えばコア層にコア層金属酸化物(III)粒子としてイットリア安定化ジルコニアを用い、かつ、被覆層金属(I)としてニッケルを用いた場合、イットリア安定化ジルコニアの特長である、低い熱膨張率と、ニッケルの特長である、金属酸化物に比較して高い熱伝導率を兼ね備えた、すぐれた接合層を形成することが出来る。
そのため、例えば、半導体実装用の放熱基板に用いられる金属−金属酸化物間の接合材料として適用可能である。具体的には、放熱基板の銅板と窒化ケイ素間の接合用途などに好適である。
Further, for example, when yttria-stabilized zirconia is used as the core layer metal oxide (III) particles in the core layer and nickel is used as the coating layer metal (I), the low thermal expansion that is a feature of yttria-stabilized zirconia is characteristic. It is possible to form an excellent bonding layer that has both a coefficient and a high thermal conductivity as compared with a metal oxide, which is a feature of nickel.
Therefore, for example, it can be applied as a bonding material between a metal and a metal oxide used for a heat radiating substrate for mounting a semiconductor. Specifically, it is suitable for bonding between a copper plate of a heat dissipation substrate and silicon nitride.

実施例1で作製した、複合体粒子のSEM画像である。6 is an SEM image of the composite particles produced in Example 1.

以下、本発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.

<複合体粒子>
本発明の複合体粒子は、コア層金属(II)粒子又はコア層金属酸化物(III)粒子と、
前記コア層金属(II)粒子又はコア層金属酸化物(III)粒子を被覆し、前記コア層金属(II)粒子又はコア層金属酸化物(III)粒子の主成分とは異なる金属種を主成分として含有する被覆層金属(I)とを、含有する複合体粒子であって、
ICP質量分析法によるアルカリ金属又はアルカリ土類金属の含有量が、複合体粒子中に、0.1mg/kg以上、2,000mg/kg以下であることを特徴とする。
<Complex particles>
The composite particles of the present invention include core layer metal (II) particles or core layer metal oxide (III) particles.
The core layer metal (II) particles or the core layer metal oxide (III) particles are coated, and a metal species different from the main component of the core layer metal (II) particles or the core layer metal oxide (III) particles is mainly used. A composite particle containing a coating layer metal (I) contained as a component,
The content of the alkali metal or alkaline earth metal by ICP mass spectrometry is 0.1 mg / kg or more and 2,000 mg / kg or less in the composite particles.

<複合体粒子組成物>
本発明の複合体粒子組成物は、コア層金属(II)粒子又はコア層金属酸化物(III)粒子と、前記コア層金属(II)粒子又はコア層金属酸化物(III)粒子を被覆し、前記コア層金属(II)粒子又はコア層金属酸化物(III)粒子の主成分とは異なる金属種を主成分として含有する被覆層金属(I)とを、含有する複合体粒子を含有する複合体粒子組成物であって、
ICP質量分析法によるアルカリ金属又はアルカリ土類金属の含有量が、組成物全体における被覆層金属(I)の主成分の元素の含有量に対して、0.1mg/kg以上、2,000mg/kg以下であることを特徴とする。
<Composite particle composition>
The composite particle composition of the present invention covers the core layer metal (II) particles or the core layer metal oxide (III) particles and the core layer metal (II) particles or the core layer metal oxide (III) particles. , Contains a composite particle containing a coating layer metal (I) containing a metal species different from the main component of the core layer metal (II) particles or the core layer metal oxide (III) particles as a main component. Complex particle composition
The content of alkali metal or alkaline earth metal by ICP mass spectrometry is 0.1 mg / kg or more and 2,000 mg / kg with respect to the content of the main component element of the coating layer metal (I) in the entire composition. It is characterized by being less than kg.

複合体粒子組成物とは、複合体粒子を含有する組成物を指す。複合体粒子組成物は、複合体粒子以外の任意の成分を含有することができるが、複合体粒子を、固形分全体の重量の20wt%以上含むことが好ましく、50wt%以上含むことがより好ましい。ここで、固形分とは、組成物に含まれる成分のうち、金属と金属酸化物からなる成分を指す。複合体粒子の含有量が上記範囲を下回ると、複合体粒子の効果が出にくくなり、熱伝導率と信頼性の両立を損なう。
なお、複合体粒子の含有量は、例えばICP発光分光分析法(高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法、ICP−OES/ICP−AES)及び/又はSEM−EDXによる粒子の断面観察により測定することができる。
The composite particle composition refers to a composition containing composite particles. The composite particle composition may contain any component other than the composite particles, but preferably contains the composite particles in an amount of 20 wt% or more, more preferably 50 wt% or more based on the total weight of the solid content. .. Here, the solid content refers to a component composed of a metal and a metal oxide among the components contained in the composition. If the content of the composite particles is less than the above range, the effect of the composite particles is less likely to be obtained, and both thermal conductivity and reliability are impaired.
The content of the complex particles can be measured by, for example, ICP emission spectroscopic analysis (high frequency inductively coupled plasma emission spectroscopic analysis, ICP-OES / ICP-AES) and / or cross-sectional observation of the particles by SEM-EDX. it can.

<アルカリ金属又はアルカリ土類金属の含有量>
前記複合体粒子あるいは複合体粒子組成物は、高周波誘導結合プラズマ質量分析(ICP質量分析)法により測定されるアルカリ金属又はアルカリ土類金属の含有量が、複合体粒子中に、0.1mg/kg以上、2,000mg/kg以下であることが好ましい。なお、複合体粒子組成物の場合は、組成物全体における被覆層金属(I)の主成分の元素の含有量を基準とする。また、測定は組成物の乾燥体などの固形分に対して行う。より好ましい下限は、0.3mg/kgであり、さらに好ましくは0.5mg/kgである。また、より好ましい上限は1,800mg/kgであり、さらに好ましくは1,000mg/kgであり、特に好ましくは100mg/kgであり、最も好ましくは10mg/kgである。この範囲であれば、ペースト、スラリー又は分散液とした場合に沈降や凝集が少なく分散性(以下、単に「分散性」ともいう。)に優れる複合体粒子が得られる。0.1mg/kg未満だと、所望する粒子径が得られない傾向にあり、一方、2,000mg/kgを超えると、分散性が損なわれる傾向にある。
<Contents of alkali metal or alkaline earth metal>
The composite particles or composite particle composition has an alkali metal or alkaline earth metal content of 0.1 mg / mg as measured by high frequency inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP mass spectrometry). It is preferably kg or more and 2,000 mg / kg or less. In the case of the composite particle composition, the content of the element as the main component of the coating layer metal (I) in the entire composition is used as a reference. In addition, the measurement is performed on the solid content of the dried product of the composition. A more preferable lower limit is 0.3 mg / kg, and even more preferably 0.5 mg / kg. The upper limit is more preferably 1,800 mg / kg, still more preferably 1,000 mg / kg, particularly preferably 100 mg / kg, and most preferably 10 mg / kg. Within this range, complex particles having less sedimentation and aggregation and excellent dispersibility (hereinafter, also simply referred to as “dispersibility”) can be obtained in the case of a paste, slurry or dispersion. If it is less than 0.1 mg / kg, the desired particle size tends not to be obtained, while if it exceeds 2,000 mg / kg, the dispersibility tends to be impaired.

<被覆層金属の材質、組成、形状、厚さ、被覆率>
前記被覆層金属(I)の材質は、用途に応じ適宜選定されるが、その主成分が銀、ニッケル、銅又はコバルトであることが好ましい。また、被覆層金属(I)は、酸素、水素、炭素、窒素、硫黄等の金属元素以外の元素を含有していてもよいし、これらの合金であってもよい。さらに、被覆層金属(I)は、単一の金属で構成されていてもよく、2種以上の金属を混合したものであってもよい。より好ましくは、SiCパワーデバイスの接合材として用いた場合に、低コスト性、高信頼性、接合性に優れる銅、銀又はニッケル又はニッケルと銅の合金であり、さらに好ましくはニッケルである。ここで、被覆層金属(I)の「主成分」とは、原子数濃度にして50%以上であることをいう。好ましくは60%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上である。原子数濃度は、例えば、粉末や組成物の乾燥体の樹脂包埋物を断面研磨・CP(クロスセクション・ポリッシャ)処理により断面出ししたサンプル(以下、「断面サンプル」ともいう)に対し、エネルギー分散型X線分析装置付走査透過型電子顕微鏡(STEM−EDX)やエネルギー分散型X線分析装置付透過型電子顕微鏡(TEM−EDX)で測定することができる。
また、前記被覆層金属(I)の形状は特に問わない。膜状、粒状、粒状が結合した形状、あるいはそれらの一つのコア層上で複合した形状など様々な形状が利用できる。
<Material, composition, shape, thickness, coverage of coating layer metal>
The material of the coating layer metal (I) is appropriately selected according to the intended use, but the main component thereof is preferably silver, nickel, copper or cobalt. Further, the coating layer metal (I) may contain elements other than metal elements such as oxygen, hydrogen, carbon, nitrogen and sulfur, or may be alloys thereof. Further, the coating layer metal (I) may be composed of a single metal or may be a mixture of two or more kinds of metals. More preferably, it is copper, silver or nickel or an alloy of nickel and copper, which is excellent in low cost, high reliability and bondability when used as a bonding material for a SiC power device, and more preferably nickel. Here, the "main component" of the coating layer metal (I) means that the atomic number concentration is 50% or more. It is preferably 60% or more, more preferably 80% or more, still more preferably 90% or more, and particularly preferably 95% or more. The atomic number concentration is, for example, energy with respect to a sample (hereinafter, also referred to as “cross-section sample”) obtained by cross-sectioning a resin embedding of a dried product of a powder or composition by cross-section polishing / CP (cross-section polisher) treatment. It can be measured with a scanning transmission electron microscope (STEM-EDX) with a dispersive X-ray analyzer or a transmission electron microscope (TEM-EDX) with an energy dispersive X-ray analyzer.
Further, the shape of the coating layer metal (I) is not particularly limited. Various shapes such as a film-like shape, a granular shape, a shape in which granules are combined, or a shape in which particles are combined on one core layer thereof can be used.

前記複合体粒子の被覆層の厚みは、接合材として用いる場合に、粒子間を太いバイパスで結合し易い0.1〜100nmが好ましく、より好ましくは、1〜50nmである。さらに好ましくは、1〜20nmである。
なお、被覆層の平均厚さの測定には、公知の方法が用いられ、例えば、断面サンプルに対し走査型電子顕微鏡(SEM)、透過型電子顕微鏡(TEM)等により測定する手法が挙げられる。例えば、SEMの場合は、試料の写真を撮影して、その中から無作為に50箇所の2点間距離を測長し、その平均値を算出する。なお、被覆部とコアの境界は、エネルギー分散型X線分析装置付透過型電子顕微鏡(TEM−EDX)によるライン分析で、被覆部の主たる成分が原子数濃度にして30%を示すところと定義する。
When used as a bonding material, the thickness of the coating layer of the composite particles is preferably 0.1 to 100 nm, and more preferably 1 to 50 nm, which facilitates bonding between the particles with a thick bypass. More preferably, it is 1 to 20 nm.
A known method is used for measuring the average thickness of the coating layer, and examples thereof include a method of measuring a cross-sectional sample with a scanning electron microscope (SEM), a transmission electron microscope (TEM), or the like. For example, in the case of SEM, a photograph of a sample is taken, the distance between two points at 50 points is randomly measured, and the average value is calculated. The boundary between the coating and the core is defined as a line analysis using a transmission electron microscope (TEM-EDX) equipped with an energy dispersive X-ray analyzer, in which the main component of the coating shows an atomic number concentration of 30%. To do.

また被覆層は、必ずしもコア層表面の全面を被覆している必要はなく、被覆層に欠けがあってもよいが、被覆率が30%以上であることが好ましい。ここで、被覆率とは、複合体粒子の被覆されている部分の外周長とコア層の外周長の比率を指し、粒子や組成物乾燥体の透過型電子顕微鏡による断面観察から算出することができる。 Further, the coating layer does not necessarily have to cover the entire surface of the core layer, and the coating layer may be chipped, but the coverage is preferably 30% or more. Here, the coverage refers to the ratio of the outer peripheral length of the coated portion of the composite particles to the outer peripheral length of the core layer, and can be calculated from cross-sectional observation of the particles or the dried composition with a transmission electron microscope. it can.

<コア層金属(II)粒子又はコア層金属酸化物(III)粒子の粒径>
前記コア層金属(II)粒子又はコア層金属酸化物(III)粒子の平均粒子径は、接合材として用いる場合に、接合する被接合体間に存在し、被接合体間の熱伝導を良好に行う観点、及び、加熱による接合層形成時の体積収縮を抑制するという観点から、0.03〜50μmの範囲内である。なお、コア層金属(II)粒子又はコア層金属酸化物(III)粒子の原料である金属粒子又は金属酸化物粒子の平均粒子径についても同じ大きさである。
ここで、平均粒子径は、SEMにより複合体粒子、又は金属粒子若しくは金属酸化物粒子の写真を撮影して、その中から無作為に200個を抽出して画像解析によりそれぞれの面積を求め、真球に換算したときの粒子径を個数基準として算出される一次粒子の平均粒子径(D50)を意味する。
平均粒子径の好ましい下限は、0.3μmであり、一方、好ましい上限は、30μmであり、より好ましくは、20μmである。平均粒子径が0.03μm未満であると、粒子が凝集しやすく、ペースト化が困難になる。一方、平均粒子径が50μmを超えると、被接合体への塗布性が悪化する、接合層厚みの調整が困難となるなどの不具合が生じる。
<particle size of core layer metal (II) particles or core layer metal oxide (III) particles>
The average particle size of the core layer metal (II) particles or the core layer metal oxide (III) particles exists between the bonded objects to be bonded when used as a bonding material, and has good heat conduction between the bonded objects. The range is 0.03 to 50 μm from the viewpoint of suppressing the volume shrinkage at the time of forming the bonding layer by heating. The average particle size of the metal particles or metal oxide particles that are the raw materials of the core layer metal (II) particles or the core layer metal oxide (III) particles is also the same.
Here, the average particle diameter is obtained by taking a picture of the composite particles, metal particles, or metal oxide particles by SEM, randomly extracting 200 particles from the photographs, and determining the respective areas by image analysis. It means the average particle size (D50) of the primary particles calculated based on the number of particles when converted into a true sphere.
The preferred lower limit of the average particle size is 0.3 μm, while the preferred upper limit is 30 μm, more preferably 20 μm. If the average particle size is less than 0.03 μm, the particles tend to aggregate and it becomes difficult to make a paste. On the other hand, if the average particle size exceeds 50 μm, problems such as deterioration of coatability to the bonded body and difficulty in adjusting the thickness of the bonded layer occur.

<コア層金属(II)粒子の材質・組成・形状など>
前記コア層金属(II)粒子の材質は、用途に応じ適宜選定されるが、その主成分として、アルミニウム、チタン、鉄、マンガン、クロム、ニッケル、コバルト、ジルコニウム、スズ、タングステン、モリブデン、バナジウム、銅、銀、金、白金から選ばれる1以上の金属が挙げられ、酸素、水素、炭素、窒素、硫黄等の金属元素以外の元素を含有していてもよいし、これらの合金であってもよい。さらに、単一の金属粒子で構成されていてもよく、2種以上の金属粒子を混合したものであってもよい。用途や価格に応じた金属種が選定される。好ましくは、SiCパワーデバイスの接合材として用いた場合に、熱伝導性に優れるアルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、銅、コバルトである。より好ましくは、コストの観点からアルミニウム、銅であり、さらに好ましくは、被覆層に好適に用いられるニッケルとの密着性のよい銅である。ここで、コア層金属(II)粒子の「主成分」とは、原子数濃度にして50%以上であることをいう。好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上である。
<Material, composition, shape, etc. of core layer metal (II) particles>
The material of the core layer metal (II) particles is appropriately selected according to the application, and the main components thereof are aluminum, titanium, iron, manganese, chromium, nickel, cobalt, zirconium, tin, tungsten, molybdenum, vanadium, and the like. Examples thereof include one or more metals selected from copper, silver, gold, and platinum, which may contain elements other than metal elements such as oxygen, hydrogen, carbon, nitrogen, and sulfur, or alloys thereof. Good. Further, it may be composed of a single metal particle, or may be a mixture of two or more kinds of metal particles. The metal type is selected according to the application and price. Preferably, it is aluminum, gold, platinum, silver, nickel, copper or cobalt having excellent thermal conductivity when used as a bonding material for a SiC power device. More preferably, it is aluminum or copper from the viewpoint of cost, and even more preferably, it is copper having good adhesion to nickel, which is preferably used for the coating layer. Here, the "main component" of the core layer metal (II) particles means that the atomic number concentration is 50% or more. It is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, still more preferably 90% or more, and particularly preferably 95% or more.

前記コア層金属(II)粒子は、形状や組成を問わない。例えば、銅粒子の場合、熱伝導率に優れる、という理由から、銅元素を原子数濃度にして60%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは90%以上含んでいればよい。原子数濃度は、断面サンプルのエネルギー分散型X線分析装置付透過型電子顕微鏡(TEM−EDX)により測定できる。また、その形状や、銅元素以外の含有成分は問わない。銅元素以外の成分としては、例えば、単体としての熱伝導率が100W/m・K以上である、銀、金、白金、アルミニウム、ケイ素、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、ダイヤモンドが好ましく挙げられる。形状は、球状、多面体形状、繊維状、スパイク形状、フレーク形状など様々なものが利用できる。より好ましくは、接合材として充填性や結合強度に優れる、球状又はスパイク状である。 The core layer metal (II) particles may have any shape and composition. For example, in the case of copper particles, the copper element may be contained in an atomic number concentration of 60% or more, preferably 70% or more, and more preferably 90% or more because of its excellent thermal conductivity. The atomic number concentration can be measured by a transmission electron microscope (TEM-EDX) equipped with an energy dispersive X-ray analyzer for the cross-sectional sample. Moreover, the shape and the contained components other than the copper element do not matter. As the components other than the copper element, for example, silver, gold, platinum, aluminum, silicon, silicon carbide, aluminum nitride, and diamond having a thermal conductivity of 100 W / m · K or more as a simple substance are preferably mentioned. Various shapes such as spherical shape, polyhedral shape, fibrous shape, spike shape, and flake shape can be used. More preferably, it is spherical or spike-shaped as a bonding material, which is excellent in filling property and bonding strength.

コア層金属(II)粒子の製造方法は限定されず、原料である金属粒子は市販品でもよい。例えば、銅粒子の場合、福田金属箔粉工業社製銅粉(製品名:Cu−HWQ)、古河ケミカルズ社製銅粉(製品名:FMC−10,FMC−05C)などの市販品を好ましく利用できる。 The method for producing the core layer metal (II) particles is not limited, and the metal particles as a raw material may be commercially available products. For example, in the case of copper particles, commercially available products such as Fukuda Metal Foil Powder Industry Co., Ltd. copper powder (product name: Cu-HWQ) and Furukawa Chemicals Co., Ltd. copper powder (product name: FMC-10, FMC-05C) are preferably used. it can.

前記複合体粒子組成物は、コア層及び被覆層の形状や組成により、熱伝導率が異なるが、接合材として用いる場合に、接合層を形成した際に優れた熱伝導率を発現させるため、現行の半田の熱伝導率以上の熱伝導率を発現させる形状や組成であることが好ましく、より好ましくは半田の熱伝導率の2倍以上、更に好ましくは2.5倍以上である形状や組成である。この好ましい形状は、前記コア層金属(II)粒子における好ましい形状と同様である。なお、複合体粒子の形状は、前記コア層金属(II)粒子の形状が反映される。 The composite particle composition has different thermal conductivity depending on the shape and composition of the core layer and the coating layer, but when used as a bonding material, it exhibits excellent thermal conductivity when the bonding layer is formed. It is preferable that the shape and composition exhibit a thermal conductivity equal to or higher than the thermal conductivity of the current solder, more preferably twice or more, still more preferably 2.5 times or more the thermal conductivity of the solder. Is. This preferred shape is similar to the preferred shape of the core layer metal (II) particles. The shape of the composite particles reflects the shape of the core layer metal (II) particles.

<コア層金属酸化物(III)粒子の材質・組成など>
前記コア層金属酸化物(III)粒子の材質は、金属酸化物であればよいが、その好ましい主成分として、アルミナ、二酸化ケイ素、ジルコニア、安定化ジルコニア、セリア、ドープトセリア、ランタンガレート、バリウムセレートが挙げられる。安定化ジルコニアには、イットリア安定化ジルコニア、スカンジア安定化ジルコニア、カルシア安定化ジルコニア、マグネシア安定化ジルコニアなどがある。また、ドープトセリアには、ガドリニアドープトセリア、サマリアドープトセリアなどがある。ここで、コア層金属酸化物(III)粒子について、「主成分」とは、以下のように判断する。まず、粒子又は組成物乾燥体断面の透過型電子顕微鏡(TEM)により測定される電子回折像あるいは粒子又は組成物乾燥体のX線回折測定から、コア層金属酸化物(III)の化合物種を特定する(仮に酸化物αとする)。次に、透過型電子顕微鏡に付属するエネルギー分散型X線分析(TEM−EDS)により、そのコア層金属酸化物(III)の構成成分である金属元素の総計が、非金属元素を除いて算出した原子数濃度にして50%以上含まれていれば、その粒子の主成分が酸化物αであると判定する。
<Material and composition of core layer metal oxide (III) particles>
The material of the core layer metal oxide (III) particles may be a metal oxide, but the preferred main components thereof are alumina, silicon dioxide, zirconia, stabilized zirconia, ceria, doped toceria, lanthanum gallate, and barium cerate. Can be mentioned. Stabilized zirconia includes yttria-stabilized zirconia, scandia-stabilized zirconia, calcia-stabilized zirconia, and magnesia-stabilized zirconia. Further, the doped ceria includes gadlinear doped ceria, Samaria doped ceria and the like. Here, regarding the core layer metal oxide (III) particles, the "main component" is determined as follows. First, the compound species of the core layer metal oxide (III) is determined from the electron diffraction image measured by a transmission electron microscope (TEM) of the cross section of the dried particle or composition or the X-ray diffraction measurement of the dried particle or composition. Specify (assumed to be oxide α). Next, by energy dispersive X-ray analysis (TEM-EDS) attached to the transmission electron microscope, the total amount of metal elements that are constituents of the core layer metal oxide (III) is calculated excluding non-metal elements. If the concentration of the number of atoms is 50% or more, it is determined that the main component of the particles is oxide α.

また、コア層金属酸化物(III)の成分である金属元素の含有量の好ましい範囲は、70%以上が好ましく、80%以上であることがより好ましい。 Further, the content of the metal element which is a component of the core layer metal oxide (III) is preferably 70% or more, more preferably 80% or more.

コア層金属酸化物(III)粒子の製造方法は限定されず、原料である金属酸化物粒子は市販品でもよい。例えば、アルミナの場合は高純度化学社製粉末(製品名:ALE11PB)などを好ましく利用できる。イットリア安定化ジルコニアの場合、東ソー社製粉末(製品名:TZ−8Y)、第一稀元素化学工業社製粉末(HSY−8)などを好ましく利用できる。 The method for producing the core layer metal oxide (III) particles is not limited, and the metal oxide particles as a raw material may be commercially available products. For example, in the case of alumina, a powder manufactured by High Purity Chemical Co., Ltd. (product name: ALE11PB) or the like can be preferably used. In the case of yttria-stabilized zirconia, powder manufactured by Tosoh Corporation (product name: TZ-8Y), powder manufactured by Daiichi Rare Element Chemical Industry Co., Ltd. (HSY-8) and the like can be preferably used.

<他の粒子>
本実施の形態の複合体粒子組成物は、さらに、任意成分として、他の粒子を含むことができる。ここで、他の粒子の材質及び形状は制限がないが、焼結材としての熱伝導性に優れる、スズ、チタン、コバルト、ニッケル、銅、クロム、マンガン、鉄、ジルコニウム、タングステン、モリブデン、バナジウム等の卑金属、金、銀、白金、パラジウム、イリジウム、オスミウム、ルテニウム、ロジウム、レニウム等の貴金属などの金属元素を挙げることができる。これらは、単独で又は2種以上含有していてもよい。より好ましくは、熱伝導性及び焼結性に優れる、コバルト、銀、銅、ニッケルであり、さらに好ましくは、ニッケルである。
他の粒子としては、例えば以下に説明する他の粒子a〜cが例示される。
他の粒子aとしてニッケル粒子を使用する場合、他の粒子aにおいて、ニッケル以外の金属を50重量%未満の範囲で含有していてもよい。この場合、ニッケル以外の金属の含有量は、10重量%以下であることが好ましく、2重量%以下であることがより好ましい。金属成分がニッケルのみであることが、さらに好ましい。
<Other particles>
The composite particle composition of the present embodiment can further contain other particles as an optional component. Here, the material and shape of the other particles are not limited, but tin, titanium, cobalt, nickel, copper, chromium, manganese, iron, zirconium, tungsten, molybdenum, and vanadium, which have excellent thermal conductivity as a sintered material, are excellent. Examples include base metals such as gold, silver, platinum, palladium, iridium, osmium, ruthenium, rhodium, and metal elements such as noble metals such as renium. These may be contained alone or in two or more kinds. More preferably, it is cobalt, silver, copper or nickel, which has excellent thermal conductivity and sinterability, and even more preferably nickel.
Examples of other particles include other particles a to c described below.
When nickel particles are used as the other particles a, the other particles a may contain a metal other than nickel in a range of less than 50% by weight. In this case, the content of the metal other than nickel is preferably 10% by weight or less, and more preferably 2% by weight or less. It is more preferable that the metal component is nickel only.

また、他の粒子aの平均粒子径は、充填性、接合性の観点から、走査型電子顕微鏡(SEM)観察による平均一次粒子径が10〜150nmの範囲内である。
例えば、接合層を形成するために、成分Bを300℃の温度で加熱して焼結させる場合は、成分Aの平均一次粒子径は30〜120nmの範囲内であることが好ましく、50〜100nmの範囲内であることがより好ましい。
また、例えば、前記他の粒子aがニッケル粒子である場合、接合材を350℃の温度で加熱して焼結させる場合は、他の粒子aの平均一次粒子径は30〜120nmの範囲内であることがさらに好ましい。
他の粒子aの平均一次粒子径が10nm未満であると、他の粒子aどうしが凝集しやすくなり、複合体粒子との均一な混合が困難となる。一方、他の粒子aの平均一次粒子径が150nmを超えると、他の粒子aどうしの、又は、他の粒子aと複合体粒子との焼結性が不十分であり、接合強度の低下を招く。
なお、本明細書において、他の粒子aの平均一次粒子径は、実施例で用いた値を含めて、粒子あるいは組成物乾燥体の断面サンプルを電界放出形走査電子顕微鏡(FieldEmission−Scanning Electron Microscope:FE−SEM)により観察して、その中から無作為に200個を抽出して画像解析によりそれぞれの面積を求め、真球に換算したときの粒子径を個数基準として算出した値である。観察している粒子が他の粒子aであるかどうかは、走査型電子顕微鏡又は透過型電子顕微鏡付属のエネルギー分散型X線分光分析(SEM−EDX又はTEM−EDX)により粒子の中央部分を元素分析することにより判断することが可能である。
Further, the average particle size of the other particles a is within the range of 10 to 150 nm in the average primary particle size as observed by a scanning electron microscope (SEM) from the viewpoint of packing property and bondability.
For example, when component B is heated at a temperature of 300 ° C. and sintered in order to form a bonding layer, the average primary particle size of component A is preferably in the range of 30 to 120 nm, preferably 50 to 100 nm. It is more preferable that it is within the range of.
Further, for example, when the other particles a are nickel particles and the bonding material is heated at a temperature of 350 ° C. for sintering, the average primary particle diameter of the other particles a is within the range of 30 to 120 nm. It is more preferable to have.
If the average primary particle diameter of the other particles a is less than 10 nm, the other particles a tend to aggregate with each other, making uniform mixing with the composite particles difficult. On the other hand, when the average primary particle diameter of the other particles a exceeds 150 nm, the sinterability between the other particles a or between the other particles a and the composite particles is insufficient, and the bonding strength is lowered. Invite.
In the present specification, the average primary particle diameter of the other particles a includes the values used in the examples, and a cross-sectional sample of the particles or the dried composition is sampled with a field emission scanning electron microscope (Field Emission-Scanning Electron Microscope). : FE-SEM), 200 particles were randomly selected from the particles, the area of each particle was obtained by image analysis, and the particle size when converted into a true sphere was used as a reference. Whether or not the observed particle is another particle a is determined by elemental analysis of the central part of the particle by energy dispersive X-ray spectroscopic analysis (SEM-EDX or TEM-EDX) attached to a scanning electron microscope or a transmission electron microscope. It is possible to make a judgment by analyzing.

また、他の粒子aは、酸素元素、炭素元素などの非金属元素を含有していてもよい。他の粒子a中に炭素元素を含有する場合、その含有率は、好ましくは0.3〜2.5重量%の範囲内であり、より好ましくは0.5〜2.0重量%の範囲内である。炭素元素は、成分Aの表面に存在する有機化合物に由来するものであり、他の粒子aの分散性向上に寄与する。従って、この範囲であれば、優れた分散性及び熱伝導性を有するので好ましい。他の粒子aの炭素元素の含有量が0.3重量%未満では、分散性が低下する傾向にあり、2.5重量%を超える場合は、焼成後に炭化して残炭となり、接合層の熱伝導性を低下させる傾向にある。また、他の粒子aに酸素元素を含有する場合、焼結性が低下する恐れがあるため、その含有率は、例えば7.5重量%以下、好ましくは2.0重量%以下、より好ましくは1.0重量%以下である。この範囲内であれば、より焼結しやすくなるので好ましい。
他の粒子aとしてニッケル粒子を使用する場合、他の粒子aにおいて、ニッケル以外の金属を50重量%未満の範囲で含有していてもよい。この場合、ニッケル以外の金属の含有量は、10重量%以下であることが好ましく、2重量%以下であることがより好ましい。金属成分がニッケルのみであることが、さらに好ましい。
Further, the other particle a may contain a non-metal element such as an oxygen element and a carbon element. When the carbon element is contained in the other particles a, the content thereof is preferably in the range of 0.3 to 2.5% by weight, more preferably in the range of 0.5 to 2.0% by weight. Is. The carbon element is derived from an organic compound existing on the surface of the component A, and contributes to the improvement of the dispersibility of the other particles a. Therefore, this range is preferable because it has excellent dispersibility and thermal conductivity. If the content of the carbon element of the other particles a is less than 0.3% by weight, the dispersibility tends to decrease, and if it exceeds 2.5% by weight, it is carbonized after firing to become residual carbon, and the bonding layer It tends to reduce thermal conductivity. Further, when the other particles a contain an oxygen element, the sinterability may be lowered, so that the content is, for example, 7.5% by weight or less, preferably 2.0% by weight or less, more preferably. It is 1.0% by weight or less. If it is within this range, it is preferable because it is easier to sinter.
When nickel particles are used as the other particles a, the other particles a may contain a metal other than nickel in a range of less than 50% by weight. In this case, the content of the metal other than nickel is preferably 10% by weight or less, and more preferably 2% by weight or less. It is more preferable that the metal component is nickel only.

本実施の形態の複合体粒子組成物は、さらに、任意成分として、他の粒子bを含むことができる。他の粒子bは、被覆をしていないため、複合体粒子組成物を安価に製造するために利用できる。また、他の粒子bは、接合する被接合体間に存在し、被接合体間の熱伝導を良好に行う観点、及び、加熱による接合層形成時の体積収縮を抑制するという観点から、断面サンプルから画像解析により算出される平均一次粒子径が0.03〜50μmの範囲内であり、好ましい下限は0.3μmである。平均一次粒子径が0.03μm以下であると、粒子が凝集しやすく、ペースト化が困難になる。一方、平均粒子径が50μmを超えると、ペーストの塗布性が悪化する、接合層厚みの調整が困難となるなどの不具合が生じる。また、他の粒子bの組成については、他の粒子bの原子数濃度にして50%以上を占める金属元素が、複合体粒子の被覆層における原子数濃度にして50%以上を占める金属元素と同じ金属元素Z1である。これにより、複合体粒子と他の粒子bを焼成時に密着させることができるため、熱伝導率や信頼性の向上に寄与する。また、組成物に含まれる好ましい比率は、複合体粒子の性能発現を妨げない範囲であり、50wt%以下である。 The composite particle composition of the present embodiment can further contain other particles b as an optional component. Since the other particles b are not coated, they can be used to inexpensively produce a composite particle composition. Further, the other particles b are present between the bonded bodies to be joined, and have a cross section from the viewpoint of performing good heat conduction between the bonded bodies and suppressing volume shrinkage during formation of the bonded layer due to heating. The average primary particle size calculated from the sample by image analysis is in the range of 0.03 to 50 μm, and the preferable lower limit is 0.3 μm. When the average primary particle diameter is 0.03 μm or less, the particles tend to aggregate and it becomes difficult to make a paste. On the other hand, if the average particle size exceeds 50 μm, problems such as deterioration of paste applicability and difficulty in adjusting the thickness of the bonding layer occur. Regarding the composition of the other particles b, the metal element that occupies 50% or more of the atomic number concentration of the other particle b is the metal element that occupies 50% or more of the atomic number concentration in the coating layer of the composite particle. It is the same metal element Z1. As a result, the composite particles and the other particles b can be brought into close contact with each other at the time of firing, which contributes to the improvement of thermal conductivity and reliability. The preferable ratio contained in the composition is within a range that does not hinder the performance development of the composite particles, and is 50 wt% or less.

本実施の形態の複合体粒子組成物は、さらに、任意成分として、他の粒子cを含むことができる。他の粒子cは、被覆をしていないため、複合体粒子組成物を安価に製造するために利用できる。また、他の粒子cは、接合する被接合体間に存在し、被接合体間の熱伝導を良好に行う観点、及び、加熱による接合層形成時の体積収縮を抑制するという観点から、断面サンプルから画像解析により算出される平均一次粒子径が0.03〜50μmの範囲内であり、好ましい下限は0.3μmである。平均一次粒子径が0.03μm以下であると、粒子が凝集しやすく、ペースト化が困難になる。一方、平均粒子径が50μmを超えると、ペーストの塗布性が悪化する、接合層厚みの調整が困難となるなどの不具合が生じる。また、他の粒子cの主成分については、複合体粒子のコア層の主成分と同一である。これにより、種類の異なる粒子を用いる場合と比べ、接合層内の熱膨張率のミスマッチを抑えることができ、信頼性の向上につながる。また、組成物に含まれる好ましい比率は、複合体粒子の性能発現を妨げない範囲であり、50wt%以下である。 The composite particle composition of the present embodiment can further contain other particles c as an optional component. Since the other particles c are not coated, they can be used to inexpensively produce a composite particle composition. Further, the other particles c are present between the bonded bodies to be joined, and have a cross section from the viewpoint of performing good heat conduction between the bonded bodies and suppressing volume shrinkage during formation of the bonded layer due to heating. The average primary particle size calculated from the sample by image analysis is in the range of 0.03 to 50 μm, and the preferable lower limit is 0.3 μm. When the average primary particle diameter is 0.03 μm or less, the particles tend to aggregate and it becomes difficult to make a paste. On the other hand, if the average particle size exceeds 50 μm, problems such as deterioration of paste applicability and difficulty in adjusting the thickness of the bonding layer occur. The main components of the other particles c are the same as the main components of the core layer of the complex particles. As a result, it is possible to suppress the mismatch of the coefficient of thermal expansion in the bonding layer as compared with the case of using different types of particles, which leads to improvement in reliability. The preferable ratio contained in the composition is within a range that does not hinder the performance development of the composite particles, and is 50 wt% or less.

前記複合体粒子組成物は、複合体粒子のコア層が金属(II)粒子である場合、複合体粒子の被覆層における原子数濃度にして50%以上を占める金属元素と、他の粒子a〜bにおける原子数濃度にして50%以上を占める金属元素とが、同じ金属元素Z1であり、かつ、複合体粒子のコア層における原子数濃度にして50%以上を占める金属元素Y1と、前記金属元素Z1との重量比(Y1:Z1)が、95:5〜50:50であることが好ましい。例えば、複合体粒子がニッケル被覆銅粒子である場合、他の粒子aとして、ニッケルナノ粒子を使用することが、接合強度や信頼性に優れるため、特に好ましい。この場合、金属元素Y1は銅であり、金属元素Z1はニッケルである。 In the composite particle composition, when the core layer of the composite particles is metal (II) particles, the metal element occupying 50% or more of the atomic number concentration in the coating layer of the composite particles and other particles a to. The metal element that occupies 50% or more of the atomic number concentration in b is the same metal element Z1, and the metal element Y1 that occupies 50% or more of the atomic number concentration in the core layer of the composite particles and the metal. The weight ratio (Y1: Z1) with the element Z1 is preferably 95: 5 to 50:50. For example, when the composite particles are nickel-coated copper particles, it is particularly preferable to use nickel nanoparticles as the other particles a because they are excellent in bonding strength and reliability. In this case, the metal element Y1 is copper and the metal element Z1 is nickel.

複合体粒子組成物の好ましい態様において、ニッケル被覆銅粒子に対して、平均粒子径が10〜150nmのニッケルナノ粒子を0〜80重量%加えることができる。ニッケルナノ粒子の平均粒子径は、接合性の観点から、10〜150nmが好ましく、接合性に有利な粒子径である30〜100nmがより好ましい。ニッケルナノ粒子の平均粒子径が10nmより小さいと表面が酸化され易く、接合性が低下し、150nmを超えるとニッケルナノ粒子の接合温度が高くなるため、接合層の一体化が得られ難くなる傾向にある。また、ニッケルナノ粒子の添加量に特に制限はないが0〜80重量%であることが好ましく、より好ましくは0〜50重量%、更に好ましくは0〜30重量%である。ニッケルナノ粒子を添加しない場合、接合強度が低くなる傾向にある。また、ニッケルナノ粒子の添加量が80重量%を超えると収縮量が大きくなって、空隙が増加するため、熱伝導率が低下する傾向にある。なお、重量比は、例えば組成物乾燥体のICP発光分光分析法(高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法、ICP−OES/ICP−AES)及び/又は走査型電子顕微鏡に付属するエネルギー分散型X線分析による粒子の断面観察により測定することができる。本手法では、例えばニッケル被覆粒子を用いた場合には、ニッケルナノ粒子とニッケル被覆膜の区別は出来ないが、接合構造体の熱伝導性は組成物内の総ニッケル元素量とコア層の主要元素量の比率に左右されるため、作用効果の発現に問題はない。 In a preferred embodiment of the composite particle composition, 0 to 80% by weight of nickel nanoparticles having an average particle diameter of 10 to 150 nm can be added to the nickel-coated copper particles. The average particle size of the nickel nanoparticles is preferably 10 to 150 nm from the viewpoint of bondability, and more preferably 30 to 100 nm, which is a particle size advantageous for bondability. If the average particle size of the nickel nanoparticles is smaller than 10 nm, the surface is easily oxidized and the bondability is lowered, and if it exceeds 150 nm, the bonding temperature of the nickel nanoparticles is high, so that it tends to be difficult to obtain the integration of the bonding layers. It is in. The amount of nickel nanoparticles added is not particularly limited, but is preferably 0 to 80% by weight, more preferably 0 to 50% by weight, and even more preferably 0 to 30% by weight. When nickel nanoparticles are not added, the bonding strength tends to be low. Further, when the amount of nickel nanoparticles added exceeds 80% by weight, the amount of shrinkage increases and the voids increase, so that the thermal conductivity tends to decrease. The weight ratio is, for example, the energy dispersive X-ray attached to the ICP emission spectroscopic analysis method (high frequency inductively coupled plasma emission spectroscopic analysis method, ICP-OES / ICP-AES) and / or the scanning electron microscope of the dried composition. It can be measured by observing the cross section of the particles by analysis. In this method, for example, when nickel-coated particles are used, it is not possible to distinguish between nickel nanoparticles and a nickel-coated film, but the thermal conductivity of the bonded structure is the total amount of nickel elements in the composition and the core layer. Since it depends on the ratio of the amount of major elements, there is no problem in developing the action and effect.

また、複合体粒子のコア層が金属酸化物(III)粒子である場合、被覆層における原子数濃度にして50%以上を占める金属元素と、他の粒子a〜bにおける原子数濃度にして50%以上を占める金属元素とが、同じ金属元素Z1であり、かつ、複合体粒子中のコア層金属酸化物(III)粒子の主成分W1と、前記金属元素Z1との重量比(W1:Z1)が、90:10〜10:90であることが好ましい。金属酸化物粒子の主成分W1の重量が90重量%を超えると、金属元素Z1による熱伝導率上昇効果が見込めず、10重量%を下回ると、熱膨張率が大きくなるため、信頼性が低下する。重量比の測定は、例えば組成物乾燥体のICP発光分光分析法(高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法、ICP−OES/ICP−AES)及び、粒子断面サンプルの透過型電子顕微鏡観察と透過型電子顕微鏡に付属するエネルギー分散型X線分析、電子回折測定により実施できる。 When the core layer of the composite particle is a metal oxide (III) particle, the metal element occupying 50% or more of the atomic number concentration in the coating layer and the atomic number concentration of the other particles a to b are 50. The metal element occupying% or more is the same metal element Z1, and the weight ratio (W1: Z1) of the main component W1 of the core layer metal oxide (III) particles in the composite particles to the metal element Z1. ) Is preferably 90:10 to 10:90. If the weight of the main component W1 of the metal oxide particles exceeds 90% by weight, the effect of increasing the thermal conductivity by the metal element Z1 cannot be expected, and if it is less than 10% by weight, the coefficient of thermal expansion increases and the reliability decreases. To do. The weight ratio can be measured, for example, by ICP emission spectroscopic analysis (high frequency inductively coupled plasma emission spectroscopic analysis, ICP-OES / ICP-AES) of dried composition, transmission electron microscopy of particle cross-section samples, and transmission electrons. It can be carried out by energy dispersive X-ray analysis and electron diffraction measurement attached to the microscope.

また、複合体粒子組成物の調製にあたっては、複合体粒子を作製した後に、他の粒子を加えても良いが、上述した本発明の複合体粒子の製造方法である、金属粒子あるいは金属酸化物粒子に金属を被覆させると同時に、その金属のナノ粒子を他の粒子aとして同時に生成させる方法も挙げられる。この方法であれば、生産効率が良いだけでなく、ナノ粒子と金属粒子あるいは金属酸化物粒子の分散性が向上し、更には粒子表面にナノ粒子が付着し、接合性の向上も期待できる。 Further, in the preparation of the composite particle composition, other particles may be added after the composite particles are prepared, but the metal particles or the metal oxide, which is the method for producing the composite particles of the present invention described above. Another method is to coat the particles with a metal and at the same time generate nanoparticles of the metal as other particles a at the same time. With this method, not only the production efficiency is good, but also the dispersibility between the nanoparticles and the metal particles or the metal oxide particles is improved, and the nanoparticles are adhered to the particle surface, which can be expected to improve the bondability.

以上、上記複合体粒子組成物を接合材として使用した場合の例を記したが、複合体粒子組成物は、接合材以外にも、例えば、積層セラミックスコンデンサ(MLCC)の電極、透明導電膜、固体酸化物形燃料電池や色素増感太陽電池等の電極または集電材、タッチパネルやセンサー等の配線材料、触媒、触媒担体、磁性材料、フィルターに適用できる。そしてそれらを用いた、携帯電話、携帯端末、パーソナルコンピュータ、ドローンやスマートウオッチ等の電気・電子製品、オーディオ、通信、コンピュータ制御等の自動車用部品、に好適に用いることができる。 The above is an example of the case where the composite particle composition is used as a bonding material. In addition to the bonding material, the composite particle composition may include, for example, electrodes of a laminated ceramic capacitor (MLCC), a transparent conductive film, and the like. It can be applied to electrodes or current collectors such as solid oxide fuel cells and dye-sensitized solar cells, wiring materials such as touch panels and sensors, catalysts, catalyst carriers, magnetic materials, and filters. Then, it can be suitably used for mobile phones, mobile terminals, personal computers, electric / electronic products such as drones and smart watches, and automobile parts such as audio, communication, and computer control.

<複合体粒子の製造方法>
本発明の複合体粒子の好ましい製造方法は、
下記の工程A及びB;
A)金属塩及び還元剤を混合して金属錯化反応液を得る工程、
B)前記金属錯化反応液を加熱して、該金属錯化反応液中の金属イオンを還元し、複合体粒子のスラリーを得る工程、
を含み、
前記工程Aから、前記工程Bにおいて前記金属錯化反応液を加熱するまでの間のいずれかのタイミングで、平均粒子径が0.03〜50μmの金属粒子又は金属酸化物粒子、及び、アルカリ金属系有機金属化合物又はアルカリ土類金属系有機金属化合物から選ばれる有機金属化合物を添加する。
<Manufacturing method of composite particles>
The preferred method for producing composite particles of the present invention is
The following steps A and B;
A) A step of mixing a metal salt and a reducing agent to obtain a metal complexing reaction solution,
B) A step of heating the metal complexing reaction solution to reduce metal ions in the metal complexing reaction solution to obtain a slurry of composite particles.
Including
Metal particles or metal oxide particles having an average particle diameter of 0.03 to 50 μm, and an alkali metal at any timing between the step A and the heating of the metal complexing reaction solution in the step B. An organometallic compound selected from an organometallic compound or an alkaline earth metal-based organometallic compound is added.

[工程A]
工程Aは、金属塩及び還元剤を混合して金属錯化反応液を得る工程である。
[Step A]
Step A is a step of mixing a metal salt and a reducing agent to obtain a metal complexing reaction solution.

前記金属塩としては、公知の卑金属の塩又は貴金属の塩を挙げることができる。ここで、卑金属としては、例えば、ニッケル、チタン、コバルト、銅、クロム、マンガン、鉄、ジルコニウム、スズ、タングステン、モリブデン、バナジウムを挙げることができる。貴金属としては、例えば、金、銀、白金、パラジウム、イリジウム、オスミウム、ルテニウム、ロジウム、レニウムを挙げることができる。上記卑金属又は貴金属の中でも、ニッケル、チタン、コバルト、銅、銀が好ましい。
金属塩は、上記の金属元素を単独で又は2種以上含有していてもよい。また、金属塩としては、例えば、カルボン酸金属塩などの有機酸金属塩や、塩化金属塩、硫酸金属塩、硝酸金属塩、炭酸金属塩などの無機金属塩を挙げることができる。これらの中でも、複合体粒子の平均粒子径や粒子径分布を制御しやすい塩化金属塩や、COOH基を除く部分の炭素数が1〜12のカルボン酸金属塩が好ましい。これらの中でも、塩化ニッケル、酢酸ニッケル、酢酸銅、酢酸コバルトがより好ましい。
Examples of the metal salt include known base metal salts and noble metal salts. Here, examples of the base metal include nickel, titanium, cobalt, copper, chromium, manganese, iron, zirconium, tin, tungsten, molybdenum, and vanadium. Examples of the precious metal include gold, silver, platinum, palladium, iridium, osmium, ruthenium, rhodium, and rhenium. Among the base metals or precious metals, nickel, titanium, cobalt, copper and silver are preferable.
The metal salt may contain the above metal elements alone or in combination of two or more. Examples of the metal salt include an organic acid metal salt such as a carboxylic acid metal salt and an inorganic metal salt such as a chloride metal salt, a metal sulfate metal salt, a nitrate metal salt and a carbonate metal salt. Among these, a metal chloride salt whose average particle size and particle size distribution of the composite particles can be easily controlled, and a carboxylic acid metal salt having 1 to 12 carbon atoms in the portion excluding the COOH group are preferable. Among these, nickel chloride, nickel acetate, copper acetate and cobalt acetate are more preferable.

前記還元剤としては、金属との錯体を形成できるものであれば特に制限はないが、例えば、1級アミンは、金属との錯体を形成することができ、金属錯体に対する還元能を効果的に発揮できるため好適に用いられる。一方、2級アミンは立体障害が大きいため、金属錯体の良好な形成を阻害するおそれがあり、3級アミンは金属の還元能を有しないため、いずれも単独では使用できないが、1級アミンを使用する上で、生成する複合体粒子の形状に支障を与えない範囲でこれらを併用することは差し支えない。 The reducing agent is not particularly limited as long as it can form a complex with a metal, but for example, a primary amine can form a complex with a metal and effectively reduces the reducing ability to the metal complex. It is preferably used because it can be exerted. On the other hand, secondary amines have a large steric hindrance and may hinder the good formation of metal complexes. Since tertiary amines do not have the ability to reduce metals, neither can be used alone, but primary amines can be used. In use, it is permissible to use them in combination as long as they do not interfere with the shape of the complex particles to be produced.

前記還元剤は、常温で固体又は液体のものが使用できる。ここで、常温とは、20℃±15℃をいう。常温で液体の1級アミンは、金属錯体を形成する際の有機溶媒としても機能する。なお、常温で固体の1級アミンであっても、100℃以上の加熱によって液体であるか、又は有機溶媒を用いて溶解するものであれば、特に問題はない。 The reducing agent may be solid or liquid at room temperature. Here, the normal temperature means 20 ° C. ± 15 ° C. The primary amine, which is liquid at room temperature, also functions as an organic solvent when forming a metal complex. Even if it is a primary amine that is solid at room temperature, there is no particular problem as long as it is a liquid by heating at 100 ° C. or higher or is dissolved by using an organic solvent.

前記1級アミンは、芳香族1級アミンであってもよいが、反応液における金属錯体形成の容易性の観点からは脂肪族1級アミンが好適である。脂肪族1級アミンは、例えばその炭素鎖の長さを調整することによって生成する複合体粒子の分散性を制御することができ、分散性が要求される用途において有利である。複合体粒子の凝集を制御する観点から、脂肪族1級アミンは、その炭素数が6〜20程度のものから選択して用いることが好適である。このようなアミンとして、例えばオクチルアミン、トリオクチルアミン、ジオクチルアミン、ヘキサデシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン、ミリスチルアミン、ラウリルアミンを挙げることができる。オレイルアミン及びドデシルアミンは、複合体粒子の生成過程に於ける温度条件下において液体状態として存在するため均一溶液で反応を効率的に進行できるので特に好ましい。最も好ましくは、オレイルアミンである。 The primary amine may be an aromatic primary amine, but an aliphatic primary amine is preferable from the viewpoint of easiness of forming a metal complex in the reaction solution. Aliphatic primary amines can control the dispersibility of complex particles produced, for example, by adjusting the length of their carbon chains, which is advantageous in applications requiring dispersibility. From the viewpoint of controlling the aggregation of the complex particles, it is preferable to use the aliphatic primary amine selected from those having about 6 to 20 carbon atoms. Examples of such amines include octylamine, trioctylamine, dioctylamine, hexadecylamine, dodecylamine, tetradecylamine, stearylamine, oleylamine, myristylamine, and laurylamine. Oleylamine and dodecylamine are particularly preferable because they exist in a liquid state under the temperature conditions in the process of forming the complex particles, and therefore the reaction can proceed efficiently in a uniform solution. Most preferably, it is oleylamine.

前記1級アミンは、金属生成時に表面修飾剤として機能するため、当該1級アミンの除去後においても二次凝集を抑制できる。また、1級アミンは、工程Bにおける還元反応後に、生成した金属の固体成分と溶剤または未反応の1級アミンを分離する洗浄工程における処理操作の容易性の観点からは室温で液体のものが好ましい。更に、1級アミンは、金属錯体を還元して金属を生成させるときの反応制御の容易性の観点からは還元温度より沸点が高いものが好ましい。1級アミンの量は、金属の1molに対して、金属の価数の1倍mol以上の倍率で用いることが好ましく、金属の価数の1.1倍mol以上用いることがより好ましく、金属の価数の2倍mol以上用いることがさらに好ましい。1級アミンの量が、金属の価数の1倍mol未満では、得られる被覆層の厚みの制御が困難となり、被覆量にばらつきが生じ易くなる。また、1級アミンの量の上限は特にはないが、例えば生産性の観点からは、金属の価数の10倍mol以下とすることが好ましい。 Since the primary amine functions as a surface modifier during metal formation, secondary aggregation can be suppressed even after the primary amine is removed. Further, the primary amine is liquid at room temperature from the viewpoint of ease of treatment operation in the cleaning step of separating the solid component of the produced metal from the solvent or the unreacted primary amine after the reduction reaction in step B. preferable. Further, the primary amine preferably has a boiling point higher than the reduction temperature from the viewpoint of ease of reaction control when the metal complex is reduced to form a metal. The amount of the primary amine is preferably used at a magnification of 1 times mol or more of the valence of the metal with respect to 1 mol of the metal, more preferably 1.1 times mol or more of the valence of the metal, and of the metal. It is more preferable to use twice mol or more of the valence. If the amount of the primary amine is less than 1 times mol of the valence of the metal, it becomes difficult to control the thickness of the obtained coating layer, and the coating amount tends to vary. The upper limit of the amount of the primary amine is not particularly limited, but for example, from the viewpoint of productivity, it is preferably 10 times mol or less of the valence of the metal.

工程Aにおける金属錯化反応液の形成条件、すなわち、金属塩及び還元剤の混合条件は、使用する金属塩及び還元剤によって異なるので、使用する原料に応じて適切な条件を選択すればよい。ここでは、金属塩としてカルボン酸ニッケル、還元剤として1級アミンを用いる場合を例に挙げて説明する。この場合、錯形成反応は、室温に於いても進行することができるが、十分且つ、より効率の良い錯形成反応を行うために、例えば100℃〜165℃の範囲内の温度に加熱して反応を行うことが好ましい。加熱温度は、好ましくは100℃を超える温度とし、より好ましくは105℃以上の温度とすることで、カルボン酸ニッケルに配位した配位水と1級アミンとの配位子置換反応が効率よく行われ、錯体配位子としての水分子を解離させることができ、さらにその水を系外に出すことができるので、効率よくアミンとの錯体を形成させることができる。また、カルボン酸ニッケルとしてギ酸ニッケル2水和物を用いる場合は、室温では2個の配位水と2座配位子である2個のギ酸が存在した錯体構造をとっているため、この2つの配位水と1級アミンの配位子置換により効率よく錯形成させるには、100℃より高い温度で加熱し、錯体配位子としての水分子を解離させることが好ましい。加熱時間は、加熱温度や、各原料の含有量に応じて適宜決定することができる。加熱時間の上限は特にないが、不必要に長時間熱処理することはエネルギー消費及び工程時間を節約する観点から無駄である。 Since the conditions for forming the metal complexing reaction solution in the step A, that is, the mixing conditions for the metal salt and the reducing agent differ depending on the metal salt and the reducing agent used, appropriate conditions may be selected according to the raw materials used. Here, a case where nickel carboxylate is used as the metal salt and primary amine is used as the reducing agent will be described as an example. In this case, the complex formation reaction can proceed even at room temperature, but in order to carry out a sufficient and more efficient complex formation reaction, it is heated to a temperature in the range of, for example, 100 ° C. to 165 ° C. It is preferable to carry out the reaction. The heating temperature is preferably a temperature exceeding 100 ° C., more preferably a temperature of 105 ° C. or higher, so that the ligand substitution reaction between the coordinated water coordinated with nickel carboxylate and the primary amine is efficient. This is done, the water molecule as a complex ligand can be dissociated, and the water can be taken out of the system, so that a complex with an amine can be efficiently formed. Further, when nickel formate dihydrate is used as nickel carboxylate, it has a complex structure in which two coordinated waters and two formalic acids, which are bidentate ligands, are present at room temperature. In order to efficiently form a complex by the ligand substitution of one coordinated water and the primary amine, it is preferable to heat at a temperature higher than 100 ° C. to dissociate the water molecule as a complex ligand. The heating time can be appropriately determined according to the heating temperature and the content of each raw material. There is no particular upper limit to the heating time, but unnecessarily long heat treatment is wasteful from the viewpoint of saving energy consumption and process time.

工程Aにおける加熱の方法は、特に制限されず、例えばオイルバスなどの熱媒体による加熱であっても、マイクロ波照射や超音波照射による加熱であってもよい。 The heating method in the step A is not particularly limited, and may be heating by a heat medium such as an oil bath, or heating by microwave irradiation or ultrasonic irradiation.

工程Aでは、均一溶液での反応をより効率的に進行させるために、1級アミンとは別の有機溶媒を新たに添加してもよい。有機溶媒を用いる場合、有機溶媒を金属塩及び還元剤と同時に混合してもよいが、金属塩及び還元剤を先ず混合し錯形成した後に有機溶媒を加えると、還元剤が効率的に金属原子に配位するので、より好ましい。使用できる有機溶媒としては、金属塩と還元剤との錯形成を阻害しないものであれば、特に限定するものではなく、例えば炭素数4〜30のエーテル系有機溶媒、炭素数7〜30の飽和又は不飽和の炭化水素系有機溶媒等を使用することができる。また、加熱条件下でも使用を可能とする観点から、使用する有機溶媒は、沸点が170℃以上のものを選択することが好ましい。このような有機溶媒の具体例としては、テトラエチレングリコール、n−オクチルエーテルが挙げられる。 In step A, an organic solvent other than the primary amine may be newly added in order to allow the reaction in the uniform solution to proceed more efficiently. When an organic solvent is used, the organic solvent may be mixed at the same time as the metal salt and the reducing agent, but if the metal salt and the reducing agent are first mixed to form a complex and then the organic solvent is added, the reducing agent efficiently produces metal atoms. It is more preferable because it coordinates with. The organic solvent that can be used is not particularly limited as long as it does not inhibit the complex formation between the metal salt and the reducing agent, for example, an ether-based organic solvent having 4 to 30 carbon atoms and saturation having 7 to 30 carbon atoms. Alternatively, an unsaturated hydrocarbon-based organic solvent or the like can be used. Further, from the viewpoint of enabling use even under heating conditions, it is preferable to select an organic solvent having a boiling point of 170 ° C. or higher. Specific examples of such an organic solvent include tetraethylene glycol and n-octyl ether.

[工程B]
工程Bは、前記金属錯化反応液を加熱して、該金属錯化反応液中の金属イオンを還元し、複合体粒子のスラリーを得る工程である。
なお、工程Aから、工程Bにおいて前記金属錯化反応液を加熱するまでの間のいずれかのタイミングで、平均粒子径が0.03〜50μmの金属粒子又は金属酸化物粒子、及び、アルカリ金属系有機金属化合物又はアルカリ土類金属系有機金属化合物から選ばれる有機金属化合物(以下、単に「有機金属化合物」という。)を添加する。
工程Bでは、錯形成反応によって得られた金属錯化反応液に、有機金属化合物と、金属粒子又は金属酸化物粒子を加えた後に、加熱することによって金属錯化反応液中の金属を還元して前記金属錯化反応液由来の金属(被覆層金属(I)に相当する。以下、「被覆金属」という。)を金属粒子又は金属酸化物粒子の表面に析出させる。
工程Aから工程Bで添加する金属粒子又は金属酸化物粒子の量は、特に制限はなく、粒子径、析出させる被覆金属の量などによって異なるため、目的に応じた添加量を選定することができる。
工程Aから工程Bで添加する有機金属化合物の量は、金属粒子又は金属酸化物粒子の量、粒子径、析出させる被覆金属の量などによって異なる。有機金属化合物は添加量に制限はなく、有機金属化合物を添加しないでも金属粒子又は金属酸化物粒子の表面に被覆金属を析出させることは可能であるが、有機金属化合物を添加することで、複合体粒子、及び、前記金属錯化反応液由来であり被覆金属と同じ成分である金属ナノ粒子を同時に生成させることができるので、目的に応じて選定することが可能である。
金属粒子又は金属酸化物粒子の表面に析出する被覆金属の形状は、粒子状、複数の粒子が結合した形状、層状が挙げられる。
[Step B]
Step B is a step of heating the metal complexing reaction solution to reduce metal ions in the metal complexing reaction solution to obtain a slurry of complex particles.
At any timing between step A and heating the metal complexing reaction solution in step B, metal particles or metal oxide particles having an average particle diameter of 0.03 to 50 μm, and an alkali metal An organometallic compound selected from an organometallic compound or an alkaline earth metal-based organometallic compound (hereinafter, simply referred to as "organometallic compound") is added.
In step B, the organometallic compound and the metal particles or metal oxide particles are added to the metal complexing reaction solution obtained by the complex formation reaction, and then the metal is reduced by heating. The metal derived from the metal complexing reaction solution (corresponding to the coating layer metal (I); hereinafter referred to as “coating metal”) is deposited on the surface of the metal particles or the metal oxide particles.
The amount of the metal particles or the metal oxide particles added in the steps A to B is not particularly limited and varies depending on the particle size, the amount of the coated metal to be precipitated, and the like, so that the addition amount can be selected according to the purpose. ..
The amount of the organometallic compound added in steps A to B varies depending on the amount of metal particles or metal oxide particles, the particle size, the amount of coated metal to be precipitated, and the like. The amount of the organometallic compound added is not limited, and it is possible to deposit the coating metal on the surface of the metal particles or the metal oxide particles without adding the organometallic compound. However, by adding the organometallic compound, the composite is formed. Since body particles and metal nanoparticles derived from the metal complexing reaction solution and having the same components as the coating metal can be generated at the same time, they can be selected according to the purpose.
Examples of the shape of the coating metal deposited on the surface of the metal particles or the metal oxide particles include a particulate shape, a shape in which a plurality of particles are bonded, and a layered shape.

添加する有機金属化合物の量は、目的に応じた添加量を添加すればよく、例えば金属粒子又は金属酸化物粒子の平均粒子径が小さいほど、すなわち金属粒子又は金属酸化物粒子の表面積が大きくなるほど、添加する量を多くすることによってより低温で且つ短時間で金属粒子又は金属酸化物粒子の表面に金属が析出する。有機金属化合物の添加量を更に多くすると、金属錯化反応液由来の金属ナノ粒子(例えば、ニッケル塩由来のニッケルナノ粒子)が同時に生成するようになり、更に添加量を多くすると生成する複合体粒子の平均粒子径が小さくなる。所望する、複合体粒子の平均粒子径に応じて添加量を定めることができる。 The amount of the organic metal compound to be added may be adjusted according to the purpose. For example, the smaller the average particle size of the metal particles or the metal oxide particles, that is, the larger the surface area of the metal particles or the metal oxide particles. By increasing the amount added, the metal is deposited on the surface of the metal particles or the metal oxide particles at a lower temperature and in a shorter time. When the addition amount of the organic metal compound is further increased, metal nanoparticles derived from the metal complexing reaction solution (for example, nickel nanoparticles derived from a nickel salt) are simultaneously produced, and when the addition amount is further increased, the complex formed. The average particle size of the particles becomes smaller. The amount of addition can be determined according to the desired average particle size of the composite particles.

有機金属化合物は、求核試薬と同様の性質(求核性)を有し、金属錯体に作用するものであれば特に制約がない。好ましい有機金属化合物として、複合体粒子の平均粒子径や粒子径分布の制御しやすさ、安全性、簡便さ、生産性の観点から、アルカリ金属に、アルキル基、アルコキシ基等の有機基が配位したアルカリ金属系有機金属化合物、及び、アルカリ土類金属に、前記有機基が配位したアルカリ土類金属系有機金属化合物を挙げることができる。以下、アルカリ金属系有機金属化合物及びアルカリ土類金属系有機金属化合物を総称して、「本有機金属化合物」という。本有機金属化合物は、塩素、臭素、沃素等のハロゲン化物を含有する有機金属ハロゲン化物であってもよい。この場合、それぞれ、アルカリ金属系有機金属ハロゲン化物及びアルカリ土類金属系有機金属ハロゲン化物ともいう。アルカリ金属系有機金属ハロゲン化物はアルカリ金属系有機金属化合物の一形態であり、アルカリ土類金属系有機金属ハロゲン化物はアルカリ土類金属系有機金属化合物の一形態である。 The organometallic compound has the same properties (nucleophile) as the nucleophile, and is not particularly limited as long as it acts on the metal complex. As a preferable organometallic compound, an organic group such as an alkyl group or an alkoxy group is arranged in the alkali metal from the viewpoints of controllability of the average particle size and particle size distribution of the complex particles, safety, convenience, and productivity. Examples of the placed alkali metal-based organometallic compound and the alkali earth metal include an alkali earth metal-based organometallic compound in which the organic group is coordinated. Hereinafter, the alkali metal-based organometallic compound and the alkaline earth metal-based organometallic compound are collectively referred to as "the present organometallic compound". The present organometallic compound may be an organometallic halide containing a halide such as chlorine, bromine, or iodine. In this case, they are also referred to as an alkali metal-based organometallic halide and an alkaline earth metal-based organometallic halide, respectively. The alkali metal-based organometallic halide is a form of an alkali metal-based organometallic compound, and the alkali earth metal-based organometallic halide is a form of an alkaline earth metal-based organometallic compound.

アルカリ金属系有機金属化合物を構成するアルカリ金属としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムを挙げることができ、反応性が高いリチウムを含有する有機リチウムが好適に用いられる。
また、アルカリ土類金属系有機金属化合物を構成するアルカリ土類金属としては、例えば、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムを挙げることができ、反応性が良いマグネシウムを含有する有機マグネシウムハロゲン化物が好適に用いられる。なお、アルミニウムにアルキル基が配位したアルキルアルミニウムは、発火性が強いため、安全性及び簡便さの観点から、アルカリ金属系、及びアルカリ土類金属系の有機金属化合物が、より好適に用いられる。
Examples of the alkali metal constituting the alkali metal-based organometallic compound include lithium, sodium, potassium, rubidium, and cesium, and organic lithium containing highly reactive lithium is preferably used.
Examples of the alkaline earth metal constituting the alkaline earth metal-based organic metal compound include beryllium, magnesium, calcium, strontium, and barium, and an organic magnesium halide containing magnesium having good reactivity can be used. It is preferably used. Since alkylaluminum in which an alkyl group is coordinated with aluminum has strong ignitability, alkali metal-based and alkaline earth metal-based organometallic compounds are more preferably used from the viewpoint of safety and convenience. ..

本有機金属化合物は、例えばテトラヒドロフラン、ヘキサン、トルエン、シクロヘキサン、ブチルエーテル、ジブチルエーテル等の有機溶媒によって希釈した希釈溶液として用いることが好ましい。希釈溶液の濃度に制限はないが、微量で粒子径に影響する場合は低濃度の方が制御し易いので好ましい。 The present organic metal compound is preferably used as a diluted solution diluted with an organic solvent such as tetrahydrofuran, hexane, toluene, cyclohexane, butyl ether, dibutyl ether and the like. There is no limitation on the concentration of the diluted solution, but when a small amount affects the particle size, a low concentration is preferable because it is easier to control.

アルカリ金属系有機金属化合物としては、安価で汎用的なn−ブチルリチウムやフェニルリチウムが好適に用いられ、これらのトルエン溶液やn−ヘキサン溶液が、安全性及び簡便さの観点から特に好適である。
また、アルカリ土類金属系有機金属化合物として、エチルマグネシウムクロリド、エチルマグネシウムブロミド、ブチルマグネシウムクロリド、2−ブチルマグネシウムクロリド−塩化リチウム錯体、ブチルマグネシウムブロミドが好適に用いられ、これらのテトラヒドロフラン溶液が特に好適に用いられる。
As the alkali metal-based organometallic compound, inexpensive and general-purpose n-butyllithium and phenyllithium are preferably used, and these toluene solutions and n-hexane solutions are particularly suitable from the viewpoint of safety and convenience. ..
Further, as the alkaline earth metal-based organometallic compound, ethylmagnesium chloride, ethylmagnesium bromide, butylmagnesium chloride, 2-butylmagnesium chloride-lithium chloride complex, and butylmagnesium bromide are preferably used, and these tetrahydrofuran solutions are particularly preferable. Used for.

平均粒子径が0.03〜50μmの金属粒子又は金属酸化物粒子(コア層金属(II)粒子又はコア層金属酸化物(III)粒子に相当する。)と本有機金属化合物は、工程Aから、工程Bで金属錯化反応液を加熱するまでの間のいずれかのタイミングで添加すればよい。例えば、前記金属粒子又は金属酸化物粒子と本有機金属化合物は、工程Aで金属塩及び還元剤を混合して余分な水分を除去した後に添加してもよいし、金属錯化反応液を調製した後で添加してもよい。また、本有機金属化合物は、水分によって失活し効果を失い易いことから、工程Bで金属錯化反応液を加熱する直前に添加することが好ましい。吸湿の影響により効果が失活することで、粒度分布の制御が困難になるため、本有機金属化合物を、工程Bで金属錯化反応液を加熱する直前に添加することが好ましい。 The metal particles or metal oxide particles having an average particle diameter of 0.03 to 50 μm (corresponding to core layer metal (II) particles or core layer metal oxide (III) particles) and the present organic metal compound are obtained from step A. , The metal complexing reaction solution may be added at any timing until it is heated in step B. For example, the metal particles or metal oxide particles and the present organometallic compound may be added after mixing a metal salt and a reducing agent in step A to remove excess water, or a metal complexing reaction solution is prepared. It may be added after the above. Further, since the organometallic compound is easily deactivated by water and loses its effect, it is preferable to add the organometallic compound immediately before heating the metal complexing reaction solution in step B. Since the effect is deactivated by the influence of moisture absorption and it becomes difficult to control the particle size distribution, it is preferable to add the present organometallic compound immediately before heating the metal complexing reaction solution in step B.

金属粒子又は金属酸化物粒子の表面に析出させる被覆層の厚みは、金属錯化反応液の濃度、金属粒子又は金属酸化物粒子の添加量、平均粒子径、形状、有機金属化合物の添加量によって変化し、これら制御因子を調整することで所望の厚みを得ることができる。 The thickness of the coating layer deposited on the surface of the metal particles or metal oxide particles depends on the concentration of the metal complexing reaction solution, the amount of metal particles or metal oxide particles added, the average particle size, shape, and the amount of organic metal compound added. The desired thickness can be obtained by varying and adjusting these control factors.

工程Bにおける加熱手段としては、オイルバスなどの熱媒体、電気、マイクロ波、超音波を用いた加熱法などが挙げられる。生産コストの観点からオイルバスなどの熱媒体、電気を用いた加熱方式が好適に用いられる。 Examples of the heating means in the step B include a heat medium such as an oil bath, a heating method using electricity, microwaves, and ultrasonic waves. From the viewpoint of production cost, a heating method using a heat medium such as an oil bath or electricity is preferably used.

工程Bでは、複合体粒子の分散性を改善したり、酸化を防止するための防錆剤等の機能を付与したりするために、公知の分散剤や機能付与のための添加剤を添加しても良い。 In step B, in order to improve the dispersibility of the composite particles and to impart a function such as a rust preventive for preventing oxidation, a known dispersant or an additive for imparting the function is added. You may.

<接合材>
本発明の接合材は、前記複合体粒子の含有量が30〜90重量%である。この範囲であれば、前記複合体粒子の特長である、熱伝導率が高く、酸化による劣化が起きにくい接合材が得られる。特に、コア層金属(II)粒子が銅粒子であり、被覆層金属(I)がニッケルである、ニッケル被覆銅粒子では、その効果が顕著であり好ましい。
<Joint material>
The bonding material of the present invention has a content of the composite particles of 30 to 90% by weight. Within this range, a bonding material having high thermal conductivity and less likely to be deteriorated by oxidation, which is a feature of the composite particles, can be obtained. In particular, nickel-coated copper particles in which the core layer metal (II) particles are copper particles and the coating layer metal (I) is nickel are preferable because the effect is remarkable.

前記接合材は、さらに、任意成分として、沸点100〜350℃の範囲内にある有機溶媒を含有することができる。接合材に含有される溶媒の沸点は、実用上の観点から、150〜260℃の範囲内が好ましい。使用する有機溶媒の沸点が100℃未満であると、長期安定性に欠ける傾向があり、350℃を超えると、加熱時に揮発せずに、接合層中に残炭が生じ、粒子どうしの焼結や金属間化合物の形成を阻害する傾向がある。接合材は、高沸点の有機溶媒を添加後、濃縮し、ペーストの形態とすることが好ましい。 The bonding material can further contain, as an optional component, an organic solvent having a boiling point in the range of 100 to 350 ° C. The boiling point of the solvent contained in the bonding material is preferably in the range of 150 to 260 ° C. from the practical point of view. If the boiling point of the organic solvent used is less than 100 ° C, it tends to lack long-term stability, and if it exceeds 350 ° C, residual carbon is generated in the bonding layer without volatilizing during heating, and the particles are sintered together. And tends to inhibit the formation of intermetallic compounds. The bonding material is preferably in the form of a paste after adding an organic solvent having a high boiling point and concentrating the bonding material.

沸点が100〜350℃の範囲内にある有機溶媒として、例えば、アルコール系、芳香族系、炭化水素系、エステル系、ケトン系、エーテル系の溶媒が使用できる。アルコール系溶媒の例としては、1−ヘプタノール、1−オクタノール、2−オクタノール、2−エチル−1−ヘキサノール、1−ノナノール、3,5,5−トリメチル−1−ヘキサノール、1−デカノール、1−ウンデカノール、イソボルニルシクロヘキサノールなどの炭素数7以上の脂肪族アルコール類、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、テトラメチレングリコール、メチルトリグリコール等の多価アルコール類、α−テルピネオール、β−テルピネオール、γ−テルピネオール等のテルピネオール類、さらにエチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、メチルメトキシブタノール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、2−フェノキシエタノール、1−フェノキシ−2−プロパノール等のエーテル基を有するアルコール類を挙げることができる。また、炭化水素系の溶媒として、例えば、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、ペンタデカンなどを挙げることができる。 As the organic solvent having a boiling point in the range of 100 to 350 ° C., for example, alcohol-based, aromatic-based, hydrocarbon-based, ester-based, ketone-based, and ether-based solvents can be used. Examples of alcohol-based solvents include 1-heptanol, 1-octanol, 2-octanol, 2-ethyl-1-hexanol, 1-nonanol, 3,5,5-trimethyl-1-hexanol, 1-decanol, 1-. Aliper alcohols with 7 or more carbon atoms such as undecanol and isobornylcyclohexanol, ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, trimethylene glycol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butane Polyhydric alcohols such as diol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, tetramethylene glycol, methyltriglycol, terpineols such as α-terpineol, β-terpineol, γ-terpineol, and ethylene glycol mono. Propyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monohexyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, methylmethoxybutanol, diethylene glycol, dipropylene glycol, 2-phenoxyethanol, 1-phenoxy-2-propanol Alcohols having an ether group such as, etc. can be mentioned. Further, examples of the hydrocarbon solvent include octane, nonane, decane, undecane, dodecane, tridecane, tetradecane, pentadecane and the like.

前記接合材における有機溶媒の含有量は、2〜40重量%であることが好ましく、4〜30重量%であることがより好ましく、5〜15重量%がさらに好ましい。接合材における有機溶媒の含有量が2重量%未満であると、流動性が低下して接合材としての使用性が低下する傾向にある。一方、有機溶媒の含有量が40重量%を超えると、例えば塗布などを複数回繰り返す必要が生じてムラの原因となり、また十分な接合強度が得られない傾向にある。 The content of the organic solvent in the bonding material is preferably 2 to 40% by weight, more preferably 4 to 30% by weight, still more preferably 5 to 15% by weight. If the content of the organic solvent in the bonding material is less than 2% by weight, the fluidity tends to decrease and the usability as the bonding material tends to decrease. On the other hand, if the content of the organic solvent exceeds 40% by weight, for example, it is necessary to repeat coating a plurality of times, which causes unevenness, and there is a tendency that sufficient bonding strength cannot be obtained.

また、接合材は、任意成分として、有機バインダーを含有することができる。有機バインダーは、複合体粒子どうし又は複合体粒子と他の粒子とを連結させ、広範囲のネットワーク構造を作ることにより、高い接合強度を有する塊状の接合層の形成に寄与する。 In addition, the bonding material may contain an organic binder as an optional component. The organic binder contributes to the formation of a massive bonding layer having high bonding strength by connecting the composite particles or the composite particles to other particles to form a wide-ranging network structure.

前記有機バインダーとしては、有機溶媒に溶解可能なバインダーであれば特に制限なく使用できるが、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリエチレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ナイロン樹脂、アセタール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂等の熱可塑性樹脂を挙げることができる。これらの中でも、ポリビニルアセタール樹脂が好ましく、特に、分子内に、アセタール基のユニットと、アセチル基のユニットと、水酸基のユニットとを有するポリビニルアセタール樹脂がより好ましい。 The organic binder can be used without particular limitation as long as it is soluble in an organic solvent. For example, a thermosetting resin such as a phenol resin, an epoxy resin, an unsaturated polyester resin, a urea resin, or a melamine resin, or polyethylene. Examples thereof include thermoplastic resins such as resins, acrylic resins, methacrylic resins, nylon resins, acetal resins, and polyvinyl acetal resins. Among these, a polyvinyl acetal resin is preferable, and a polyvinyl acetal resin having an acetal group unit, an acetyl group unit, and a hydroxyl group unit in the molecule is more preferable.

また、前記有機バインダーは、複合体粒子や他の粒子の沈降を抑制し、十分な分散状態に維持するため、分子量が30000以上のものが好ましく、100000以上のものがより好ましい。 Further, the organic binder preferably has a molecular weight of 30,000 or more, and more preferably 100,000 or more, in order to suppress sedimentation of composite particles and other particles and maintain a sufficiently dispersed state.

また、前記有機バインダーは、例えば、積水化学工業社製ポリビニルアセタール樹脂(エスレックBH−A;商品名)などの市販品を好ましく用いることができる。 Further, as the organic binder, for example, a commercially available product such as a polyvinyl acetal resin (Eslek BH-A; trade name) manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd. can be preferably used.

また、接合材における前記有機バインダーの配合量は、接合材中の全粒子量に対して、0.05〜5.0重量%の範囲内であることが好ましく、より好ましくは0.1〜2.5重量%の範囲内であり、更に好ましくは0.3〜1.5重量%の範囲内であり、特に好ましくは0.5〜1.2重量%の範囲内である。ここで、前記範囲を上回ると、複合体粒子どうし又は複合体粒子と他の粒子との間の焼結が不十分になる傾向にあり、前記範囲を下回ると、配合の効果が得られない傾向にある。 The blending amount of the organic binder in the bonding material is preferably in the range of 0.05 to 5.0% by weight, more preferably 0.1 to 2 with respect to the total amount of particles in the bonding material. It is in the range of 5.5% by weight, more preferably in the range of 0.3 to 1.5% by weight, and particularly preferably in the range of 0.5 to 1.2% by weight. Here, if it exceeds the above range, the sintering between the composite particles or between the composite particles and other particles tends to be insufficient, and if it is below the above range, the effect of blending tends not to be obtained. It is in.

上記接合材は、上記成分以外に、任意成分として、例えば増粘剤、チキソ剤、レベリング剤、界面活性剤などを含むことができる。 In addition to the above components, the bonding material may contain, for example, a thickener, a thixotropy, a leveling agent, a surfactant, or the like as optional components.

<接合方法>
前記接合材を、被接合部材の間に介在させて、加熱することにより、被接合部材の間に接合層を形成し、被接合部材どうしを接合することができる。焼成条件として、還元性ガス雰囲気下でもよく、温度は例えば100℃〜500℃の範囲内、好ましくは200〜400℃の範囲内、より好ましくは230〜350℃の範囲内の温度で加熱してもよい。ここで、「還元性ガス雰囲気下」とは、水素ガスを含む雰囲気下、ギ酸を含む雰囲気下が挙げられる。好ましくは、還元効率の良い、水素ガスを含む雰囲気下である。
この接合方法(以下「本接合方法」という。)において、成分Bどうし、又は成分Bと成分Aとの間の焼結を進行させるためには、成分B及び成分Aの金属表面を露出させることが必要であると考えられる。これらの表面に存在する有機物を揮発又は分解させ、かつ、不動態層を除去する加熱温度は、200℃以上が好ましく、250℃以上がより好ましい。一方、加熱温度が500℃を超えると、被接合部材として半導体デバイスを用いる場合、半導体デバイス周辺にダメージを与える場合がある。
<Joining method>
By interposing the bonding material between the members to be bonded and heating the members, a bonding layer can be formed between the members to be bonded and the members to be bonded can be bonded to each other. The firing conditions may be a reducing gas atmosphere, and the temperature may be, for example, in the range of 100 ° C. to 500 ° C., preferably in the range of 200 to 400 ° C., more preferably in the range of 230 to 350 ° C. May be good. Here, the “reducing gas atmosphere” includes an atmosphere containing hydrogen gas and an atmosphere containing formic acid. Preferably, it is in an atmosphere containing hydrogen gas, which has good reduction efficiency.
In this joining method (hereinafter referred to as "main joining method"), in order to proceed with sintering between components B or between component B and component A, the metal surfaces of component B and component A are exposed. Is considered necessary. The heating temperature for volatilizing or decomposing the organic substances present on these surfaces and removing the passivation layer is preferably 200 ° C. or higher, more preferably 250 ° C. or higher. On the other hand, if the heating temperature exceeds 500 ° C., when a semiconductor device is used as the member to be joined, the periphery of the semiconductor device may be damaged.

本接合方法は、例えば、ペースト状の接合材を一対の被接合部材の片方又は両方の被接合面に塗布する工程(塗布工程)、被接合面どうしを貼り合せ、好ましくは温度200〜400℃の範囲内、より好ましくは250〜400℃の範囲内、更に好ましくは250〜350℃の範囲内で加熱することにより、接合材を焼結させる工程(焼成工程)を含むことができる。 In this bonding method, for example, a step of applying a paste-like bonding material to one or both bonded surfaces of a pair of members to be bonded (coating step), bonding the bonded surfaces to each other, preferably at a temperature of 200 to 400 ° C. The step of sintering the bonding material (baking step) can be included by heating in the range of, more preferably in the range of 250 to 400 ° C., still more preferably in the range of 250 to 350 ° C.

塗布工程では、例えばスプレー塗布、インクジェット塗布、印刷等の方法を採用できる。接合材は、目的に応じて、例えばパターン状、アイランド状、メッシュ状、格子状、ストライプ状など任意の形状に塗布することができる。塗布工程では、塗布膜の厚みが50〜200μmの範囲内となるように、接合材を塗布することが好ましい。このような厚みで塗布をすることで、接合部分の欠陥を少なくできるため、電気抵抗の上昇や接合強度の低下を防止できる。 In the coating step, for example, methods such as spray coating, inkjet coating, and printing can be adopted. The bonding material can be applied to any shape such as a pattern shape, an island shape, a mesh shape, a lattice shape, and a stripe shape, depending on the purpose. In the coating step, it is preferable to apply the bonding material so that the thickness of the coating film is within the range of 50 to 200 μm. By applying with such a thickness, defects in the joint portion can be reduced, so that it is possible to prevent an increase in electrical resistance and a decrease in joint strength.

また、焼成工程では、被接合部材どうしを、加圧下又は無加圧下で行う。加圧下で行う場合、好ましくは10MPa以下、より好ましくは1MPa以下で加圧する。10MPa以下の低圧下又は無加圧下で加圧することで、焼成工程を簡略化でき、さらには、加圧による被接合部材へのダメージを減らすことができる。 Further, in the firing step, the members to be joined are subjected to pressurization or no pressurization. When the pressure is applied, the pressure is preferably 10 MPa or less, more preferably 1 MPa or less. By pressurizing under a low pressure of 10 MPa or less or under no pressurization, the firing process can be simplified, and damage to the member to be joined due to the pressurization can be reduced.

本接合方法は、例えば、Si系、SiC系の半導体材料の接合や、電子部品の製造工程で利用できる。ここで、電子部品としては、主に半導体装置、エネルギー変換モジュール部品などを例示できる。電子部品が半導体装置である場合、例えば、半導体素子の裏面と基板との間、半導体電極と基板電極との間、半導体電極と半導体電極との間、パワーデバイス若しくはパワーモジュールと放熱部材との間などの接合に適用できる。 This joining method can be used, for example, in joining Si-based and SiC-based semiconductor materials and in the manufacturing process of electronic components. Here, examples of electronic components include mainly semiconductor devices and energy conversion module components. When the electronic component is a semiconductor device, for example, between the back surface of the semiconductor element and the substrate, between the semiconductor electrode and the substrate electrode, between the semiconductor electrode and the semiconductor electrode, and between the power device or the power module and the heat radiation member. It can be applied to joining such as.

電子部品を接合させる際は、接合強度を高めるため、予め被接合面の片方又は両方に、Au,Cu,Pd,Ni,Ag,Cr,Ti、又は、それらの合金などの材質の接触層を設けておくことが好ましい。また、被接合面の材質が、SiCもしくはSiあるいはそれらの表面の酸化膜である場合は、Ti,TiW,TiN,Cr,Ni、Pd,V、又は、それらの合金などの材質の接触層を設けておくことが好ましい。 When joining electronic components, in order to increase the joining strength, a contact layer made of a material such as Au, Cu, Pd, Ni, Ag, Cr, Ti, or an alloy thereof is previously applied to one or both of the surfaces to be joined. It is preferable to provide it. When the material of the surface to be bonded is SiC or Si or an oxide film on the surface thereof, a contact layer made of a material such as Ti, TiW, TiN, Cr, Ni, Pd, V, or an alloy thereof is used. It is preferable to provide it.

以上のとおり、本発明の複合体粒子は、空気中に晒される部位の大部分が被覆層金属(I)により構成されている。被覆層金属(I)が空気中で金属表面に酸化不動態膜を形成する金属種である場合、一定以上の酸化進行を抑えることができるため、材料が高温に晒された場合においても、材料の経時変化を防止し、高い信頼性を有する。また、接合層中に分散された複合体粒子が熱パスとなることで、接合層全体の熱伝導率が向上する。こうして、高信頼性と高熱伝導率を両立することが可能となる。
従って、本発明の接合材は、例えば、高温領域で使用する各用途について、特に好適に使用することができる。例えば、例えば、250℃以上の高温領域での駆動時の信頼性が必要となる、SiCを使用したパワー半導体チップと実装基板を接合するための接合材として、好適に使用することができる。その他、Siを使用した半導体チップと実装基板との接合や、LEDと電極との接合等にも使用することができる。
As described above, in the composite particles of the present invention, most of the parts exposed to the air are composed of the coating layer metal (I). When the coating layer metal (I) is a metal species that forms an oxidation passivation film on the metal surface in the air, it is possible to suppress the progress of oxidation above a certain level, so that even when the material is exposed to high temperatures, the material Prevents changes over time and has high reliability. Further, the composite particles dispersed in the bonding layer serve as a heat path, so that the thermal conductivity of the entire bonding layer is improved. In this way, it is possible to achieve both high reliability and high thermal conductivity.
Therefore, the bonding material of the present invention can be used particularly preferably for each application used in a high temperature region, for example. For example, it can be suitably used as a bonding material for bonding a power semiconductor chip using SiC and a mounting substrate, which requires reliability during driving in a high temperature region of 250 ° C. or higher. In addition, it can also be used for joining a semiconductor chip using Si to a mounting substrate, joining an LED to an electrode, and the like.

[接合体]
本実施の形態の接合体は、上記接合材により、半導体素子を構成する第一の金属層と、第二の金属層が接合されてなるものである。本実施の形態の接合体は、半導体モジュールであることが好ましく、例えば電力変換装置、電力制御装置、電力供給装置等に用いられるパワーデバイス用半導体モジュールであることがより好ましい。
[Joint]
The bonded body of the present embodiment is formed by bonding a first metal layer and a second metal layer constituting a semiconductor element with the bonding material. The junction of the present embodiment is preferably a semiconductor module, and more preferably a semiconductor module for a power device used in, for example, a power conversion device, a power control device, a power supply device, or the like.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。なお、以下の実施例において、特にことわりのない限り測定、評価は下記によるものである。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. In the following examples, the measurement and evaluation are as follows unless otherwise specified.

[平均粒子径の測定]
平均粒子径の測定は、SEMにより粒子または組成物乾燥体断面試料の写真を撮影して、その中から無作為に200個を抽出して画像解析によりそれぞれの面積を求め、真球に換算したときの粒子径を個数基準として一次粒子の平均粒子径を算出した。また、CV値(変動係数)は、(標準偏差)÷(平均粒子径)によって算出した。なお、CV値が小さいほど、粒子径がより均一であることを示す。
[Measurement of average particle size]
To measure the average particle size, a photograph of a cross-sectional sample of a dried particle or composition of a particle or composition was taken by SEM, 200 particles were randomly selected from the photograph, and the area of each was obtained by image analysis and converted into a true sphere. The average particle size of the primary particles was calculated based on the number of particles. The CV value (coefficient of variation) was calculated by (standard deviation) ÷ (average particle size). The smaller the CV value, the more uniform the particle size.

[被覆層厚みの測定]
SEMで粒子または組成物乾燥体断面試料の写真を測定し、その中から無作為に50箇所の2点間距離を測長し、その平均値を算出した。
[Measurement of coating layer thickness]
Photographs of cross-sectional samples of particles or compositions of dried bodies were measured by SEM, and the distances between two points at 50 points were randomly measured from the photographs, and the average value was calculated.

[熱伝導率の測定]
コア層金属粒子の評価の場合は銅板(10mm×10mm×厚さ1mm)/粒子焼結層(10mm×10mm×厚さ0.2mm)/銅板の積層試験片を、コア層金属酸化物粒子の評価の場合は金属酸化物板(10mm×10mm×厚さ1mm)/粒子焼結層(10mm×10mm×厚さ0.2mm)/金属酸化物板(10mm×10mm×厚さ1mm)の積層試験片を加圧焼成により作製した。焼成は、コア層金属粒子の場合は水素を3%体積混合した窒素ガスフロー下で加圧をしながら、300℃、30分で行った。コア層金属酸化物粒子の場合は大気雰囲気下で加圧をしながら、1350℃、2時間で行った。熱伝導率はNETZSCH社製 Xe フラッシュアナライザー LFA 447 Nanoflash を用いて測定した。
[Measurement of thermal conductivity]
In the case of evaluation of the core layer metal particles, a copper plate (10 mm × 10 mm × thickness 1 mm) / particle sintered layer (10 mm × 10 mm × thickness 0.2 mm) / copper plate laminated test piece is used as the core layer metal oxide particles. In the case of evaluation, a lamination test of a metal oxide plate (10 mm × 10 mm × thickness 1 mm) / particle sintered layer (10 mm × 10 mm × thickness 0.2 mm) / metal oxide plate (10 mm × 10 mm × thickness 1 mm) The pieces were prepared by pressure firing. In the case of core layer metal particles, calcination was carried out at 300 ° C. for 30 minutes while pressurizing under a nitrogen gas flow in which hydrogen was mixed in a volume of 3%. In the case of the core layer metal oxide particles, the temperature was 1350 ° C. for 2 hours while pressurizing in an air atmosphere. The thermal conductivity was measured using a NETZSCH Xe flash analyzer LFA 447 Nanoflash.

[合成例1]
オレイルアミン50gに酢酸ニッケル四水和物を20.6g加え、窒素気流下で、140℃に加熱して180分間保持することで錯化反応液1を得た(以上、錯化反応工程)。
[Synthesis Example 1]
20.6 g of nickel acetate tetrahydrate was added to 50 g of oleylamine, and the mixture was heated to 140 ° C. and held for 180 minutes under a nitrogen stream to obtain a complexing reaction solution 1 (the above is the complexing reaction step).

[実施例1]
65gの錯化反応液1に、窒素気流下で銅粒子(平均粒子径;0.54μm、FMC−05C;古河ケミカルズ株式会社製)を59.8g、有機金属化合物として、20%フェニルリチウム(PhLi)・ジブチルエーテル溶液を118mg加え、マントルヒーターにて、252℃まで加熱し、さらに252℃で5分間加熱することで、コア層金属(II)粒子が銅であり、被覆層金属(I)がニッケルである、銅−ニッケル複合体粒子Aスラリーが得られた。
得られた銅−ニッケル複合体粒子Aスラリーをトルエンで洗浄した後、静置して銅−ニッケル複合体粒子Aを沈降させた。
銅−ニッケル複合体粒子Aの平均粒子径は、0.55μmであり、被覆層の厚みは5nmであった。
ICP質量分析により測定したLi量は、銅−ニッケル複合体粒子A中に1.4mg/kgであった。
ヘキシルカルビトール50重量部とブチルトリグリコール50重量部の混合溶液、及び、バインダー樹脂としてポリビニルアセタール樹脂(エスレックBH−A;積水化学工業株式会社製)5重量部を混合した溶液を調製し、この溶液0.5gに対し、銅−ニッケル複合体粒子A5gを加え、攪拌、濃縮し、銅−ニッケル複合体粒子Aのペースト1を得た。原料仕込み比から計算したペースト1中の銅原子及びニッケル原子の重量比(Cu:Ni)は、92.5:7.5であった。
[Example 1]
59.8 g of copper particles (average particle size; 0.54 μm, FMC-05C; manufactured by Furukawa Chemicals Co., Ltd.) in 65 g of the complexing reaction solution 1 under a nitrogen stream, and 20% phenyllithium (PhLi) as an organometallic compound. ) ・ Add 118 mg of dibutyl ether solution, heat to 252 ° C with a mantle heater, and further heat at 252 ° C for 5 minutes to make the core layer metal (II) particles copper and the coating layer metal (I). A copper-nickel composite particle A slurry, which is nickel, was obtained.
The obtained copper-nickel composite particle A slurry was washed with toluene and then allowed to stand to precipitate the copper-nickel composite particle A.
The average particle size of the copper-nickel composite particles A was 0.55 μm, and the thickness of the coating layer was 5 nm.
The amount of Li measured by ICP mass spectrometry was 1.4 mg / kg in the copper-nickel composite particles A.
A mixed solution of 50 parts by weight of hexylcarbitol and 50 parts by weight of butyltriglycol and a mixed solution of 5 parts by weight of polyvinyl acetal resin (Eslek BHA; manufactured by Sekisui Chemical Industry Co., Ltd.) as a binder resin were prepared. 5 g of copper-nickel composite particles A was added to 0.5 g of the solution, and the mixture was stirred and concentrated to obtain a paste 1 of copper-nickel composite particles A. The weight ratio (Cu: Ni) of copper atoms and nickel atoms in the paste 1 calculated from the raw material charging ratio was 92.5: 7.5.

この銅−ニッケル複合体粒子Aのペースト1について、180℃で1時間、焼成を行ったほかは、上記熱伝導率測定用サンプルの作製方法と同じ方法で、焼成を行い、焼成体1を得た。焼成体1のSEM(倍率10万倍)画像を図1に示す。焼成体1は、銅−ニッケル複合体粒子間の界面が消失しており、銅−ニッケル複合体粒子同士が接合していることが確認された。 The paste 1 of the copper-nickel composite particles A was fired at 180 ° C. for 1 hour, and fired in the same manner as the above-mentioned method for preparing a sample for measuring thermal conductivity to obtain a fired body 1. It was. An SEM (magnification 100,000 times) image of the fired body 1 is shown in FIG. In the fired body 1, the interface between the copper-nickel composite particles disappeared, and it was confirmed that the copper-nickel composite particles were bonded to each other.

[合成例2]
オレイルアミン200gに酢酸ニッケル四水和物を82.3g加え、窒素気流下で、140℃に加熱して180分間保持することで錯化反応液2を得た(以上、錯化反応工程)。
[Synthesis Example 2]
82.3 g of nickel acetate tetrahydrate was added to 200 g of oleylamine, and the mixture was heated to 140 ° C. and held for 180 minutes under a nitrogen stream to obtain a complexing reaction solution 2 (the above is the complexing reaction step).

[実施例2]
282gの錯化反応液2に、窒素気流下で銅粒子(平均粒子径;2.5μm、FMC−10C;古河ケミカルズ株式会社製)を45.3g、有機金属化合物として、20%フェニルリチウム(PhLi)・ジブチルエーテル溶液を352mg加え、マントルヒーターにて、252℃まで加熱し、さらに252℃で5分間加熱することで、コア層金属(II)粒子が銅であり、被覆層金属(I)がニッケルである、銅−ニッケル複合体粒子Bスラリーが得られた。同時に、スラリー中にニッケル粒子Bが生成した。
得られた銅−ニッケル複合体粒子Bスラリーをトルエンで洗浄した後、静置して銅−ニッケル複合体粒子Bを沈降させた。
銅−ニッケル複合体粒子Bの被覆層の厚みは10nm、また、ニッケル粒子Bの平均粒子径は61nmであった。
ヘキシルカルビトール50重量部とブチルトリグリコール50重量部の混合溶液、及び、バインダー樹脂としてポリビニルアセタール樹脂(エスレックBH−A;積水化学工業株式会社製)5重量部を混合した溶液を調製し、この溶液0.5gに対し、銅−ニッケル複合体粒子Bとニッケル粒子Bとの混合物4.5gを加え、攪拌、濃縮し、銅−ニッケル複合体粒子Bのペースト2を得た。原料仕込み比から計算したペースト2中の銅原子及びニッケル原子の重量比(Cu:Ni)は、70.0:30.0であった。
ICP質量分析により測定したLi量は、銅−ニッケル複合体粒子Bとニッケル粒子Bとの混合物中に、11.3mg/kgであった。
[Example 2]
45.3 g of copper particles (average particle size; 2.5 μm, FMC-10C; manufactured by Furukawa Chemicals Co., Ltd.) in 282 g of complexing reaction solution 2 under a nitrogen stream, and 20% phenyllithium (PhLi) as an organometallic compound. ) ・ Add 352 mg of dibutyl ether solution, heat to 252 ° C with a mantle heater, and further heat at 252 ° C for 5 minutes to make the core layer metal (II) particles copper and the coating layer metal (I). A copper-nickel composite particle B slurry, which is nickel, was obtained. At the same time, nickel particles B were formed in the slurry.
The obtained copper-nickel composite particle B slurry was washed with toluene and then allowed to stand to allow the copper-nickel composite particle B to settle.
The thickness of the coating layer of the copper-nickel composite particles B was 10 nm, and the average particle diameter of the nickel particles B was 61 nm.
A mixed solution of 50 parts by weight of hexylcarbitol and 50 parts by weight of butyltriglycol and a mixed solution of 5 parts by weight of polyvinyl acetal resin (Eslek BHA; manufactured by Sekisui Chemical Industry Co., Ltd.) as a binder resin were prepared. 4.5 g of a mixture of copper-nickel composite particles B and nickel particles B was added to 0.5 g of the solution, and the mixture was stirred and concentrated to obtain a paste 2 of copper-nickel composite particles B. The weight ratio (Cu: Ni) of copper atoms and nickel atoms in the paste 2 calculated from the raw material charging ratio was 70.0: 30.0.
The amount of Li measured by ICP mass analysis was 11.3 mg / kg in the mixture of the copper-nickel composite particles B and the nickel particles B.

この銅−ニッケル複合体粒子Bのペースト2について、実施例1と同じ方法で、焼成体2を得た。焼成体2は、銅−ニッケル複合体粒子B間の界面が消失しており、銅−ニッケル複合体粒子B同士が接合していることが確認された。また、銅−ニッケル複合体粒子B−ニッケル粒子B間の接合も確認された。 For the paste 2 of the copper-nickel composite particles B, a fired body 2 was obtained in the same manner as in Example 1. In the fired body 2, the interface between the copper-nickel composite particles B disappeared, and it was confirmed that the copper-nickel composite particles B were bonded to each other. In addition, bonding between copper-nickel composite particles B-nickel particles B was also confirmed.

[合成例3]
オレイルアミン50.9gに酢酸ニッケル四水和物を20.6g加え、窒素気流下で、140℃に加熱して180分間保持することで錯化反応液3を得た(以上、錯化反応工程)。
[Synthesis Example 3]
20.6 g of nickel acetate tetrahydrate was added to 50.9 g of oleylamine, and the mixture was heated to 140 ° C. and held for 180 minutes under a nitrogen stream to obtain a complexing reaction solution 3 (the above is the complexing reaction step). ..

[実施例3]
65gの錯化反応液3に、窒素気流下で銅粒子(平均粒子径;2.5μm、Cu−HWQ;福田金属箔工業株式会社製)を19.3g、有機金属化合物として、20%フェニルリチウム(PhLi)・ジブチルエーテル溶液を126mg加え、マントルヒーターにて、252℃まで加熱し、さらに252℃で5分間加熱することで、コア層金属(II)粒子が銅であり、被覆層金属(I)がニッケルである、銅−ニッケル複合体粒子Cスラリーが得られた。同時に、スラリー中にニッケル粒子Cが生成した。
得られた銅−ニッケル複合体粒子Cスラリーをトルエンで洗浄した後、静置して銅−ニッケル複合体粒子Cを沈降させた。
銅−ニッケル複合体粒子Cの被覆層の厚みは12nm、また、ニッケル粒子Cの平均粒子径は56nmであった。
ヘキシルカルビトール50重量部とブチルトリグリコール50重量部の混合溶液、及び、バインダー樹脂としてポリビニルアセタール樹脂(エスレックBH−A;積水化学工業株式会社製)5重量部を混合した溶液を調製し、この溶液0.5gに対し、銅−ニッケル複合体粒子Cとニッケル粒子Cとの混合物4.5gを加え、攪拌、濃縮し、銅−ニッケル複合体粒子Cのペースト3を得た。原料仕込み比から計算したペースト3中の銅原子及びニッケル原子の重量比(Cu:Ni)は、70.0:30.0であった。
ICP質量分析により測定したLi量は、銅−ニッケル複合体粒子Cとニッケル粒子Cとの混合物中に、2.0mg/kgであった。
[Example 3]
19.3 g of copper particles (average particle size; 2.5 μm, Cu-HWQ; manufactured by Fukuda Metal Foil Industry Co., Ltd.) in 65 g of complex reaction solution 3 under a nitrogen stream, and 20% phenyllithium as an organometallic compound. By adding 126 mg of the (PhLi) dibutyl ether solution, heating to 252 ° C with a mantle heater, and further heating at 252 ° C for 5 minutes, the core layer metal (II) particles are copper and the coating layer metal (I). ) Is nickel, a copper-nickel composite particle C slurry was obtained. At the same time, nickel particles C were formed in the slurry.
The obtained copper-nickel composite particle C slurry was washed with toluene and then allowed to stand to precipitate the copper-nickel composite particle C.
The thickness of the coating layer of the copper-nickel composite particles C was 12 nm, and the average particle diameter of the nickel particles C was 56 nm.
A mixed solution of 50 parts by weight of hexylcarbitol and 50 parts by weight of butyltriglycol and a mixed solution of 5 parts by weight of polyvinyl acetal resin (Eslek BHA; manufactured by Sekisui Chemical Industry Co., Ltd.) as a binder resin were prepared. 4.5 g of a mixture of copper-nickel composite particles C and nickel particles C was added to 0.5 g of the solution, and the mixture was stirred and concentrated to obtain a paste 3 of copper-nickel composite particles C. The weight ratio (Cu: Ni) of copper atoms and nickel atoms in the paste 3 calculated from the raw material charging ratio was 70.0: 30.0.
The amount of Li measured by ICP mass analysis was 2.0 mg / kg in the mixture of copper-nickel composite particles C and nickel particles C.

この銅−ニッケル複合体粒子Cのペースト3について、実施例1と同じ方法で、焼成体3を得た。焼成体3は、銅−ニッケル複合体粒子C間の界面が消失しており、銅−ニッケル複合体粒子C同士が接合していることが確認された。また、銅−ニッケル複合体粒子C−ニッケル粒子C間の接合も確認された。 For the paste 3 of the copper-nickel composite particles C, a fired body 3 was obtained in the same manner as in Example 1. In the fired body 3, the interface between the copper-nickel composite particles C disappeared, and it was confirmed that the copper-nickel composite particles C were bonded to each other. In addition, bonding between copper-nickel composite particles C and nickel particles C was also confirmed.

[合成例4]
オレイルアミン200gに酢酸ニッケル四水和物を82.3g加え、窒素気流下で、140℃に加熱して180分間保持することで錯化反応液4を得た(以上、錯化反応工程)。
[Synthesis Example 4]
82.3 g of nickel acetate tetrahydrate was added to 200 g of oleylamine, and the mixture was heated to 140 ° C. and held for 180 minutes under a nitrogen stream to obtain a complexing reaction solution 4 (the above is the complexing reaction step).

[実施例4]
282gの錯化反応液4に、窒素気流下で銅粒子(平均粒子径;15μm、MA−CJU;三井金属鉱業株式会社製)を45.3g、有機金属化合物として、20%フェニルリチウム(PhLi)・ジブチルエーテル溶液を226mg加え、マントルヒーターにて、252℃まで加熱し、さらに252℃で5分間加熱することで、コア層金属(II)粒子が銅であり、被覆層金属(I)がニッケルである、銅−ニッケル複合体粒子Dスラリーが得られた。同時に、スラリー中にニッケル粒子Dが生成した。
得られた銅−ニッケル複合体粒子Dスラリーをトルエンで洗浄した後、静置して銅−ニッケル複合体粒子Dを沈降させた。
銅−ニッケル複合体粒子Dの被覆層の厚みは15nm、また、同時に生成したニッケル粒子Dの平均粒子径は69nmであった。
ヘキシルカルビトール50重量部とブチルトリグリコール50重量部の混合溶液、及び、バインダー樹脂としてポリビニルアセタール樹脂(エスレックBH−A;積水化学工業株式会社製)5重量部を混合した溶液を調製し、この溶液0.5gに対し、銅−ニッケル複合体粒子D粒子とニッケル粒子Dとの混合物4.5gを加え、攪拌、濃縮し、銅−ニッケル複合体粒子Dのペースト4を得た。原料仕込み比から計算したペースト4中の銅原子及びニッケル原子の重量比(Cu:Ni)は、70.0:30.0であった。
ICP質量分析により測定したLi量は、銅−ニッケル複合体粒子D粒子とニッケル粒子Dとの混合物中に、2.3mg/kgであった。
[Example 4]
In 282 g of the complexing reaction solution 4, 45.3 g of copper particles (average particle size; 15 μm, MA-CJU; manufactured by Mitsui Metal Mining Co., Ltd.) under a nitrogen stream, and 20% phenyllithium (PhLi) as an organometallic compound. -Add 226 mg of dibutyl ether solution, heat to 252 ° C with a mantle heater, and further heat at 252 ° C for 5 minutes to make the core layer metal (II) particles copper and the coating layer metal (I) nickel. A copper-nickel composite particle D slurry was obtained. At the same time, nickel particles D were formed in the slurry.
The obtained copper-nickel composite particle D slurry was washed with toluene and then allowed to stand to precipitate the copper-nickel composite particle D.
The thickness of the coating layer of the copper-nickel composite particles D was 15 nm, and the average particle diameter of the nickel particles D produced at the same time was 69 nm.
A mixed solution of 50 parts by weight of hexylcarbitol and 50 parts by weight of butyltriglycol and a mixed solution of 5 parts by weight of polyvinyl acetal resin (Eslek BHA; manufactured by Sekisui Chemical Industry Co., Ltd.) as a binder resin were prepared. To 0.5 g of the solution, 4.5 g of a mixture of copper-nickel composite particles D particles and nickel particles D was added, and the mixture was stirred and concentrated to obtain a paste 4 of copper-nickel composite particles D. The weight ratio (Cu: Ni) of copper atoms and nickel atoms in the paste 4 calculated from the raw material charging ratio was 70.0: 30.0.
The amount of Li measured by ICP mass analysis was 2.3 mg / kg in the mixture of the copper-nickel composite particle D particles and the nickel particles D.

この銅−ニッケル複合体粒子Dのペースト4について、実施例1と同じ方法で、焼成体4を得た。焼成体4は、銅−ニッケル複合体粒子D間の界面が消失しており、銅−ニッケル複合体粒子D同士が接合していることが確認された。また、銅−ニッケル複合体粒子D−ニッケル粒子D間の接合も確認された。 For the paste 4 of the copper-nickel composite particles D, a fired body 4 was obtained in the same manner as in Example 1. In the fired body 4, the interface between the copper-nickel composite particles D disappeared, and it was confirmed that the copper-nickel composite particles D were bonded to each other. In addition, bonding between copper-nickel composite particles D-nickel particles D was also confirmed.

[比較例1]
合成例4の錯化反応液4に有機金属化合物として、20%フェニルリチウム(PhLi)・ジブチルエーテル溶液を226mg加え、マントルヒーターにて、252℃まで加熱し、さらに252℃で5分間加熱することで、ニッケル粒子E(平均粒子径68nm)を得た。ヘキシルカルビトール50重量部とブチルトリグリコール50重量部の混合溶液、及び、バインダー樹脂としてポリビニルアセタール樹脂(エスレックBH−A;積水化学工業株式会社製)5重量部を混合した溶液を調製し、この溶液0.5gに対し、ニッケル粒子Eと銅粒子(平均粒子径;0.54μm、FMC−05C;古河ケミカルズ株式会社製)の混合物4.5gを加え、攪拌、濃縮し、ペースト5を得た。原料仕込み比から計算したペースト5中の銅原子及びニッケル原子の重量比(Cu:Ni)は、70.0:30.0であった。
[Comparative Example 1]
226 mg of a 20% phenyllithium (PhLi) dibutyl ether solution as an organometallic compound is added to the complexing reaction solution 4 of Synthesis Example 4, heated to 252 ° C. with a mantle heater, and further heated at 252 ° C. for 5 minutes. The nickel particles E (average particle diameter 68 nm) were obtained. A mixed solution of 50 parts by weight of hexylcarbitol and 50 parts by weight of butyltriglycol and a mixed solution of 5 parts by weight of polyvinyl acetal resin (Eslek BHA; manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) as a binder resin were prepared. To 0.5 g of the solution, 4.5 g of a mixture of nickel particles E and copper particles (average particle size; 0.54 μm, FMC-05C; manufactured by Furukawa Chemicals Co., Ltd.) was added, and the mixture was stirred and concentrated to obtain a paste 5. .. The weight ratio (Cu: Ni) of copper atoms and nickel atoms in the paste 5 calculated from the raw material charging ratio was 70.0: 30.0.

この銅−ニッケル複合体粒子Eのペースト5について、実施例1と同じ方法で、焼成体5を得た。 For the paste 5 of the copper-nickel composite particles E, a fired body 5 was obtained in the same manner as in Example 1.

また、半田(スズ−銀−銅)を用いて同様の焼成体を作製した。 Further, a similar fired body was produced using solder (tin-silver-copper).

焼成体1〜5の熱伝導率が、半田(スズ−銀−銅)を用いた焼成体に比べて2倍以上の数値である場合を○(良好)、そうでない場合を×(不良)とした。結果を表1に示す。 When the thermal conductivity of the fired bodies 1 to 5 is more than twice as high as that of the fired body using solder (tin-silver-copper), it is evaluated as ○ (good), and when it is not, it is evaluated as × (bad). did. The results are shown in Table 1.

[合成例5]
オレイルアミン200gに酢酸ニッケル四水和物を82.3g加え、窒素気流下で、140℃に加熱して180分間保持することで錯化反応液5を得た(以上、錯化反応工程)。
[Synthesis Example 5]
82.3 g of nickel acetate tetrahydrate was added to 200 g of oleylamine, and the mixture was heated to 140 ° C. and held for 180 minutes under a nitrogen stream to obtain a complexing reaction solution 5 (the above is the complexing reaction step).

[実施例5]
282gの錯化反応液5に、窒素気流下で金属酸化物粒子としてイットリア安定化ジルコニア粒子(平均粒子径;40nm、TZ−8Y;東ソー株式会社製)を12.9g、有機金属化合物として、20%フェニルリチウム(PhLi)・ジブチルエーテル溶液を226mg加え、マントルヒーターにて、250℃まで加熱し、さらに250℃で10分間加熱することで、コア層金属酸化物(III)粒子がイットリア安定化ジルコニアであり、被覆層金属(I)がニッケルである、イットリア安定化ジルコニア−ニッケル複合体粒子Fスラリーが得られた。同時に、スラリー中にニッケル粒子Fが生成した。
得られたイットリア安定化ジルコニア−ニッケル複合体粒子Fスラリーをトルエンで洗浄した後、静置してイットリア安定化ジルコニア−ニッケル複合体粒子Fを沈降させた。
ヘキシルカルビトール50重量部とブチルトリグリコール50重量部の混合溶液、及び、バインダー樹脂としてポリビニルアセタール樹脂(エスレックBH−A;積水化学工業株式会社製)5重量部を混合した溶液を調製し、この溶液0.5gに対し、イットリア安定化ジルコニア−ニッケル複合体粒子F粒子とニッケル粒子Fとの混合物4.5gを加え、攪拌、濃縮し、イットリア安定化ジルコニア−ニッケル複合体粒子Fのペースト6を得た。原料仕込み比から計算したペースト6中のイットリア安定化ジルコニア(YSZ)及びニッケル原子の重量比(YSZ:Ni)は、40.0:60.0である。
[Example 5]
In 282 g of the complexing reaction solution 5, 12.9 g of yttria-stabilized zirconia particles (average particle size; 40 nm, TZ-8Y; manufactured by Toso Co., Ltd.) as metal oxide particles under a nitrogen stream, and 20 as an organic metal compound. Add 226 mg of% phenyllithium (PhLi) dibutyl ether solution, heat to 250 ° C with a mantle heater, and further heat at 250 ° C for 10 minutes to yttria-stabilized zirconia in the core layer metal oxide (III) particles. A yttria-stabilized zirconia-nickel composite particle F slurry was obtained in which the coating layer metal (I) was nickel. At the same time, nickel particles F were generated in the slurry.
The obtained yttria-stabilized zirconia-nickel composite particle F slurry was washed with toluene and then allowed to stand to precipitate the yttria-stabilized zirconia-nickel composite particle F.
A mixed solution of 50 parts by weight of hexylcarbitol and 50 parts by weight of butyltriglycol and a mixed solution of 5 parts by weight of polyvinyl acetal resin (Eslek BHA; manufactured by Sekisui Chemical Industry Co., Ltd.) as a binder resin were prepared. To 0.5 g of the solution, 4.5 g of a mixture of yttria-stabilized zirconia-nickel composite particles F particles and nickel particles F was added, stirred and concentrated to add paste 6 of yttria-stabilized zirconia-nickel composite particles F. Obtained. The weight ratio of yttria-stabilized zirconia (YSZ) and nickel atoms (YSZ: Ni) in the paste 6 calculated from the raw material charging ratio is 40.0: 60.0.

イットリア安定化ジルコニア−ニッケル複合体粒子Fの被覆層の厚みは20nm、また、ニッケル粒子Fの平均粒子径は50nmであった。 The thickness of the coating layer of the yttria-stabilized zirconia-nickel composite particles F was 20 nm, and the average particle diameter of the nickel particles F was 50 nm.

また、複合体粒子のコア層金属酸化物(III)粒子の主成分W1、複合体粒子の被覆層における原子数濃度にして50%以上を占める金属元素Z1の重量比率は、断面サンプルの透過型電子顕微鏡観察、エネルギー分散型X線解析、電子回折、及びICP発光分光分析結果から算出した。 Further, the weight ratio of the main component W1 of the core layer metal oxide (III) particles of the composite particles and the metal element Z1 accounting for 50% or more of the atomic number concentration in the coating layer of the composite particles is the transmission type of the cross-sectional sample. It was calculated from the results of electron microscope observation, energy dispersive X-ray analysis, electron diffraction, and ICP emission spectrum analysis.

このイットリア安定化ジルコニア−ニッケル複合体粒子Fのペースト6を、実施例1と同じ方法で焼成することで、焼成体6を得た。焼成体6の熱伝導率を測定した。 The paste 6 of the yttria-stabilized zirconia-nickel composite particles F was fired in the same manner as in Example 1 to obtain a fired body 6. The thermal conductivity of the fired body 6 was measured.

[実施例6〜12、比較例2〜4]
金属酸化物粒子と被覆層金属の種類、重量比率、被接合部材i,iiの種類を表2に示すように変更した以外は実施例5と同様にして焼成体を作製し、熱伝導率の評価を実施した。比較例は金属酸化物粒子に被覆をしない場合である。
[Examples 6 to 12, Comparative Examples 2 to 4]
A fired body was prepared in the same manner as in Example 5 except that the types of metal oxide particles and the coating layer metal, the weight ratio, and the types of the members to be joined i and ii were changed as shown in Table 2, and the thermal conductivity was changed. Evaluation was carried out. A comparative example is the case where the metal oxide particles are not coated.

熱伝導率が金属酸化物の物性値を超えている場合を○(良好)、超えていない場合を×(不良)と評価した。実施例5〜12、比較例2〜4の評価結果を、まとめて表2に示す。
なお、SiOは1.5W/mK、アルミナは32W/mK、YSZは3W/mKを物性値として使用した。
また、使用した金属酸化物粒子は、以下のとおりである。
YSZ粒子:実施例5と同じ
SiO粒子:平均粒子径;1.8μm、Aldrich社製
アルミナ粒子:平均粒子径;8.5μm、高純度化学社製
When the thermal conductivity exceeded the physical property value of the metal oxide, it was evaluated as ◯ (good), and when it did not exceed it, it was evaluated as × (poor). The evaluation results of Examples 5 to 12 and Comparative Examples 2 to 4 are summarized in Table 2.
In addition, 1.5 W / mK for SiO 2 , 32 W / mK for alumina, and 3 W / mK for YSZ were used as physical property values.
The metal oxide particles used are as follows.
YSZ particles: same as Example 5 SiO 2 particles: average particle size; 1.8 μm, manufactured by Aldrich Alumina particles: average particle size; 8.5 μm, manufactured by High Purity Chemicals Co., Ltd.

[実施例13]
282gの錯化反応液5に、窒素気流下で金属酸化物粒子としてイットリア安定化ジルコニア粒子(平均粒子径;40nm、TZ−8Y;東ソー株式会社製)を19.4g、有機金属化合物として、20%フェニルリチウム(PhLi)・ジブチルエーテル溶液を226mg加え、マントルヒーターにて、250℃まで加熱し、さらに250℃で10分間加熱することで、コア層金属酸化物(III)粒子がイットリア安定化ジルコニアであり、被覆層金属(I)がニッケルである、イットリア安定化ジルコニア−ニッケル複合体粒子Gスラリーが得られた。同時に、スラリー中にニッケル粒子Gが生成した。
得られたイットリア安定化ジルコニア−ニッケル複合体粒子Gスラリーをトルエンで洗浄した後、静置してイットリア安定化ジルコニア−ニッケル複合体粒子Gを沈降させた。
ヘキシルカルビトール50重量部とブチルトリグリコール50重量部の混合溶液、及び、バインダー樹脂としてポリビニルアセタール樹脂(エスレックBH−A;積水化学工業株式会社製)5重量部を混合した溶液を調製し、この溶液0.8gに対し、イットリア安定化ジルコニア−ニッケル複合体粒子G粒子とニッケル粒子Gとの混合物5.0g、Ni粉末(3−5μm、高純度化学製)0.8gとイットリア安定化ジルコニア粉末(0.5−0.7μm、東陽テクニカ製)0.8gを加え、攪拌、濃縮し、イットリア安定化ジルコニア−ニッケル複合体粒子Gのペースト7を得た。原料仕込み比から計算したペースト中のイットリア安定化ジルコニア(YSZ)及びニッケル原子の重量比(YSZ:Ni)は、50.0:50.0であった。
[Example 13]
In 282 g of the complexing reaction solution 5, 19.4 g of yttria-stabilized zirconia particles (average particle size; 40 nm, TZ-8Y; manufactured by Toso Co., Ltd.) as metal oxide particles under a nitrogen stream, and 20 as an organic metal compound. Add 226 mg of% phenyllithium (PhLi) dibutyl ether solution, heat to 250 ° C with a mantle heater, and further heat at 250 ° C for 10 minutes to yttria-stabilized zirconia in the core layer metal oxide (III) particles. A yttria-stabilized zirconia-nickel composite particle G slurry was obtained in which the coating layer metal (I) was nickel. At the same time, nickel particles G were generated in the slurry.
The yttria-stabilized zirconia-nickel composite particle G slurry was washed with toluene and then allowed to stand to precipitate the yttria-stabilized zirconia-nickel composite particle G.
A mixed solution of 50 parts by weight of hexylcarbitol and 50 parts by weight of butyltriglycol and a mixed solution of 5 parts by weight of polyvinyl acetal resin (Eslek BHA; manufactured by Sekisui Chemical Industry Co., Ltd.) as a binder resin were prepared. 5.0 g of a mixture of Itria-stabilized zirconia-nickel composite particle G particles and nickel particles G, 0.8 g of Ni powder (3-5 μm, manufactured by High Purity Chemicals) and Itria-stabilized zirconia powder with respect to 0.8 g of the solution. 0.8 g (0.5-0.7 μm, manufactured by Toyo Technica) was added, stirred and concentrated to obtain a paste 7 of Itria-stabilized zirconia-nickel composite particles G. The weight ratio of yttria-stabilized zirconia (YSZ) and nickel atoms (YSZ: Ni) in the paste calculated from the raw material charging ratio was 50.0: 50.0.

イットリア安定化ジルコニア−ニッケル複合体粒子Gの被覆層の厚みは21nm、また、ニッケル粒子Gの平均粒子径は52nmであった。 The thickness of the coating layer of the yttria-stabilized zirconia-nickel composite particles G was 21 nm, and the average particle diameter of the nickel particles G was 52 nm.

また、W1、Z1比率は、断面サンプルの透過型電子顕微鏡観察、エネルギー分散型X線解析、電子回折、及びICP発光分光分析結果から算出した。 The W1 and Z1 ratios were calculated from the results of transmission electron microscope observation of cross-sectional samples, energy dispersive X-ray analysis, electron diffraction, and ICP emission spectroscopic analysis.

このイットリア安定化ジルコニア−ニッケル複合体粒子Gのペースト7を、実施例1と同じ方法で焼成することで、焼成体7を得て、焼成体7の熱伝導率を測定した。被接合部材はイットリア安定化ジルコニア板を用いた。比較例として、金属酸化物粒子に被覆をしない場合を用いた。熱伝導率がYSZの物性値である3W/m・Kを基準とし、超えている場合を良好(○)、超えていない場合を不良(×)と評価した。結果を表3に示す。 The paste 7 of the yttria-stabilized zirconia-nickel composite particles G was fired in the same manner as in Example 1 to obtain a fired body 7, and the thermal conductivity of the fired body 7 was measured. An yttria-stabilized zirconia plate was used as the member to be joined. As a comparative example, a case where the metal oxide particles were not coated was used. Based on the physical property value of YSZ of 3 W / m · K, the thermal conductivity was evaluated as good (◯) when it exceeded, and poor (x) when it did not exceed it. The results are shown in Table 3.

以上、本発明の実施の形態を例示の目的で詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に制約されることはない。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail for the purpose of illustration, the present invention is not limited to the above embodiments.

本出願は、2017年9月29日に出願された日本国特許出願2017−191994号、及び、2017年12月28日に出願された日本国特許出願2017−254778号に基づく優先権を主張するものであり、当該出願の全内容をここに援用する。


This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2017-1994, filed September 29, 2017, and Japanese Patent Application No. 2017-254778 filed on December 28, 2017. The entire contents of the application are incorporated herein by reference.


Claims (23)

下記の工程A及びB;
A)金属塩及び還元剤を混合して金属錯化反応液を得る工程、
B)前記金属錯化反応液を加熱して、該金属錯化反応液中の金属イオンを還元し、複合体粒子のスラリーを得る工程、
を含み、
前記工程Aから、前記工程Bにおいて前記金属錯化反応液を加熱するまでの間のいずれかのタイミングで、平均粒子径が0.03〜50μmの金属粒子又は金属酸化物粒子、及び、アルカリ金属系有機金属化合物又はアルカリ土類金属系有機金属化合物から選ばれる有機金属化合物を添加することを特徴とする、複合体粒子の製造方法。
The following steps A and B;
A) A step of mixing a metal salt and a reducing agent to obtain a metal complexing reaction solution,
B) A step of heating the metal complexing reaction solution to reduce metal ions in the metal complexing reaction solution to obtain a slurry of composite particles.
Including
Metal particles or metal oxide particles having an average particle diameter of 0.03 to 50 μm, and an alkali metal at any timing between the step A and the heating of the metal complexing reaction solution in the step B. A method for producing a composite particle, which comprises adding an organometallic compound selected from an organometallic compound or an alkaline earth metal-based organometallic compound.
前記有機金属化合物が、求核性を有するものである、請求項1に記載の複合体粒子の製造方法。 The method for producing composite particles according to claim 1, wherein the organometallic compound has nucleophilicity. 前記有機金属化合物が、有機マグネシウムハロゲン化物又は有機リチウムである、請求項2に記載の複合体粒子の製造方法。 The method for producing composite particles according to claim 2, wherein the organometallic compound is an organomagnesium halide or an organolithium. 前記金属粒子が、アルミニウム、チタン、鉄、マンガン、クロム、ニッケル、コバルト、ジルコニウム、スズ、タングステン、モリブデン、バナジウム、銅、銀、金、白金から選ばれる1以上の金属を原子数濃度にして50%以上含有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の複合体粒子の製造方法。 The metal particles consist of one or more metals selected from aluminum, titanium, iron, manganese, chromium, nickel, cobalt, zirconium, tin, tungsten, molybdenum, vanadium, copper, silver, gold, and platinum, with an atomic number concentration of 50. The method for producing a composite particle according to any one of claims 1 to 3, which contains% or more. 前記金属酸化物粒子が、アルミナ、二酸化ケイ素、ジルコニア、安定化ジルコニア、セリア、ドープトセリア、ランタンガレート、バリウムセレートから選ばれる1以上の金属酸化物を主成分とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の複合体粒子の製造方法。 Any of claims 1 to 3, wherein the metal oxide particles contain one or more metal oxides selected from alumina, silicon dioxide, zirconia, stabilized zirconia, ceria, doped ceria, lanthanum gallate, and barium cerate as main components. The method for producing a composite particle according to item 1. 前記金属塩が、銀塩、ニッケル塩、銅塩又はコバルト塩である請求項1〜5のいずれか1項に記載の複合体粒子の製造方法。 The method for producing composite particles according to any one of claims 1 to 5, wherein the metal salt is a silver salt, a nickel salt, a copper salt or a cobalt salt. コア層金属(II)粒子又はコア層金属酸化物(III)粒子と、
前記コア層金属(II)粒子又は前記コア層金属酸化物(III)粒子を被覆し、前記コア層金属(II)粒子又は前記コア層金属酸化物(III)粒子の主成分とは異なる金属種を主成分として含有する被覆層金属(I)とを、
含有する複合体粒子であって、
ICP質量分析法によるアルカリ金属又はアルカリ土類金属の含有量が、複合体粒子中に、0.1mg/kg以上、2,000mg/kg以下である複合体粒子。
With core layer metal (II) particles or core layer metal oxide (III) particles,
A metal species that coats the core layer metal (II) particles or the core layer metal oxide (III) particles and is different from the main component of the core layer metal (II) particles or the core layer metal oxide (III) particles. With a coating layer metal (I) containing as a main component,
It is a complex particle containing
Complex particles in which the content of alkali metal or alkaline earth metal by ICP mass spectrometry is 0.1 mg / kg or more and 2,000 mg / kg or less in the composite particles.
コア層金属(II)粒子又はコア層金属酸化物(III)粒子と、
前記コア層金属(II)粒子又は前記コア層金属酸化物(III)粒子を被覆し、前記コア層金属(II)粒子又は前記コア層金属酸化物(III)粒子の主成分とは異なる金属種を主成分として含有する被覆層金属(I)とを、
含有する複合体粒子を含有する複合体粒子組成物であって、
ICP質量分析法によるアルカリ金属又はアルカリ土類金属の含有量が、組成物全体における被覆層金属(I)の主成分の元素の含有量に対して、0.1mg/kg以上、2,000mg/kg以下である複合体粒子組成物。
With core layer metal (II) particles or core layer metal oxide (III) particles,
A metal species that coats the core layer metal (II) particles or the core layer metal oxide (III) particles and is different from the main component of the core layer metal (II) particles or the core layer metal oxide (III) particles. With a coating layer metal (I) containing as a main component,
A composite particle composition containing complex particles containing
The content of alkali metal or alkaline earth metal by ICP mass spectrometry is 0.1 mg / kg or more and 2,000 mg / kg with respect to the content of the main component element of the coating layer metal (I) in the entire composition. A composite particle composition of kg or less.
平均一次粒子径が10〜150nmである他の粒子aを含み、
前記複合体粒子の被覆層における原子数濃度にして50%以上を占める金属元素と、前記他の粒子aにおける原子数濃度にして50%以上を占める金属元素とが、同じ金属元素Z1である、請求項8に記載の複合体粒子組成物。
It contains other particles a having an average primary particle diameter of 10 to 150 nm.
The metal element having an atomic number concentration of 50% or more in the coating layer of the composite particles and the metal element having an atomic number concentration of 50% or more in the other particles a are the same metal element Z1. The complex particle composition according to claim 8.
平均一次粒子径が0.03〜50μmである他の粒子bを含み、
前記複合体粒子の被覆層における原子数濃度にして50%以上を占める金属元素と、前記他の粒子bにおける原子数濃度にして50%以上を占める金属元素とが、同じ金属元素Z1である、請求項8又は9に記載の複合体粒子組成物。
Contains other particles b having an average primary particle size of 0.03 to 50 μm.
The metal element having an atomic number concentration of 50% or more in the coating layer of the composite particles and the metal element having an atomic number concentration of 50% or more in the other particles b are the same metal element Z1. The composite particle composition according to claim 8 or 9.
平均一次粒子径が0.03〜50μmである他の粒子cを含み、
前記複合体粒子のコア層の主成分と、前記他の粒子cの主成分が同一である、請求項8から10のいずれか1項に記載の複合体粒子組成物。
Includes other particles c with an average primary particle size of 0.03-50 μm,
The composite particle composition according to any one of claims 8 to 10, wherein the main component of the core layer of the composite particle and the main component of the other particle c are the same.
前記複合体粒子のコア層金属(II)粒子における原子数濃度にして50%以上を占める金属元素Y1と、前記金属元素Z1との重量比(Y1:Z1)が、95:5〜50:50であることを特徴とする、請求項9又は10に記載の複合体粒子組成物。 The weight ratio (Y1: Z1) of the metal element Y1 accounting for 50% or more of the atomic number concentration in the core layer metal (II) particles of the composite particles to the metal element Z1 is 95: 5 to 50:50. The composite particle composition according to claim 9 or 10, wherein the composite particle composition is characterized by the above. 前記コア層金属(II)粒子の主成分が、金、白金、銀、ニッケル、銅又はコバルトである請求項12に記載の複合体粒子組成物。 The composite particle composition according to claim 12, wherein the main component of the core layer metal (II) particles is gold, platinum, silver, nickel, copper or cobalt. 前記金属元素Y1が銅であり、前記金属元素Z1がニッケルである、請求項13に記載の複合体粒子組成物。 The composite particle composition according to claim 13, wherein the metal element Y1 is copper and the metal element Z1 is nickel. 前記複合体粒子のコア層金属酸化物(III)粒子の主成分W1と、金属元素Z1の重量比(W1:Z1)が、90:10〜10:90であることを特徴とする、請求項9又は10に記載の複合体粒子組成物。 The claim is characterized in that the weight ratio (W1: Z1) of the main component W1 of the core layer metal oxide (III) particles of the composite particles and the metal element Z1 is 90:10 to 10:90. 9 or 10 of the complex particle composition. 前記コア層金属酸化物(III)粒子が、アルミナ、二酸化ケイ素、ジルコニア、安定化ジルコニア、セリア、ドープトセリア、ランタンガレート、バリウムセレートを主成分とする、請求項15に記載の複合体粒子組成物。 The composite particle composition according to claim 15, wherein the core layer metal oxide (III) particles contain alumina, silicon dioxide, zirconia, stabilized zirconia, ceria, doped toceria, lanthanum gallate, and barium serate as main components. .. 前記コア層金属酸化物(III)粒子の主成分W1がイットリア安定化ジルコニアであり、前記金属元素Z1がニッケルである、請求項16に記載の複合体粒子組成物。 The composite particle composition according to claim 16, wherein the main component W1 of the core layer metal oxide (III) particles is yttria-stabilized zirconia, and the metal element Z1 is nickel. 請求項7に記載の複合体粒子及び沸点が100〜350℃の範囲内にある有機溶媒を含有し、前記有機溶媒の含有量が2〜40重量%の範囲内である接合材。 A bonding material containing the composite particles according to claim 7 and an organic solvent having a boiling point in the range of 100 to 350 ° C., and the content of the organic solvent is in the range of 2 to 40% by weight. さらに、全粒子量に対して、0.05〜5.0重量%の範囲内で有機バインダーを含有する、請求項18に記載の接合材。 The bonding material according to claim 18, further containing an organic binder in the range of 0.05 to 5.0% by weight based on the total amount of particles. 請求項18又は19の接合材を、被接合部材の間に介在させて加熱することにより、被接合部材の間に接合層を形成し、被接合部材同士を接合する接合方法。 A joining method in which a joining layer according to claim 18 or 19 is interposed between the members to be joined and heated to form a joining layer between the members to be joined, and the members to be joined are joined to each other. 加熱温度が100℃〜500℃の範囲内であり、処理雰囲気が還元性ガス雰囲気である、請求項20に記載の接合方法。 The joining method according to claim 20, wherein the heating temperature is in the range of 100 ° C. to 500 ° C., and the treatment atmosphere is a reducing gas atmosphere. 請求項18又は19に記載の接合材により、第一の被接合部材と、第二の被接合部材が接合されてなる接合体。 A joined body formed by joining a first member to be joined and a second member to be joined by the joining material according to claim 18 or 19. 第一の被接合部材が半導体素子を構成する第一の金属層であり、第二の被接合部材が第二の金属層である、請求項22に記載の接合体。

The bonded body according to claim 22, wherein the first member to be bonded is a first metal layer constituting a semiconductor element, and the second member to be bonded is a second metal layer.

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