TWI737643B - 接合用組成物及電子零件接合體 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種接合用組成物，其可藉由比較低的溫度下的接合而獲得高接合強度，並且維持朝被接合界面的充分的擴展，並可抑制焊點的形成。本發明是有關於一種接合用組成物，其將無機粒子作為主成分，將有機成分作為副成分，所述接合用組成物的特徵在於：藉由昇溫而產生黏度下降，於黏度下降之後無機粒子彼此燒結。該接合用組成物的大致25℃下的黏度較佳為於剪切速度10s-1下為10Pa．s~50Pa．s。

Description

接合用組成物及電子零件接合體
本發明是有關於一種將無機粒子作為主成分，將有機成分作為副成分的接合用組成物。
為了將金屬零件與金屬零件機械性接合及/或電性接合及/或熱接合，自先前以來使用焊料、導電性黏著劑、銀膏及各向異性導電性膜等。該些導電性黏著劑、銀膏及各向異性導電性膜等不僅用於將金屬零件接合的情況，有時亦用於將陶瓷零件或樹脂零件等接合的情況。例如可列舉：發光二極體(Light Emitting Diode，LED)等發光元件對於基板的接合、半導體晶片對於基板的接合、以及該些基板的進而對於散熱構件的接合等。
其中，含有焊料以及包含金屬的導電填料的黏著劑、膏及膜用於需要電性連接的部分的接合。進而，金屬通常導熱性高，因此該些含有焊料以及導電填料的黏著劑、膏及膜有時亦用於提昇散熱性。
尤其當使用LED等發光元件來製作高亮度的照明設備或發光設備時，存在發熱量上昇的傾向。此外，因接合時的外部加熱而導致LED等發光元件的溫度上昇，因此必須儘可能降低接 合溫度，藉此防止接合時的元件的損傷。就該些觀點而言，殷切期望一種能夠以低接合溫度確保充分的接合強度，並且具有充分的散熱特性的接合材。
對此，作為高溫焊料的代替材料，開發有使用以銀、金等貴金屬為中心的金屬奈米粒子的接合材。例如於專利文獻1(日本專利特開2008-178911號公報)中揭示有一種接合用組成物，其特徵在於：包括平均粒徑為1nm以上、50μm以下的選自金屬氧化物、金屬碳酸鹽、或羧酸金屬鹽的粒子中的一種以上的金屬粒子前驅物與包含有機物的還原劑，且於接合用材料中的總質量份中，金屬粒子前驅物的含量超過50質量份、且為99質量份以下，關於該接合用材料，揭示了藉由將還原劑的加熱至400℃為止的熱重量減少設為99%以上，可實現良好的金屬接合。
此處，當將接合用組成物實際用於LED等的接合時，必須考慮接合用組成物的塗佈的容易性及被接合界面上的接合用組成物的擴展等，但於所述專利文獻1中所記載的接合材中，對於該觀點未充分地進行研究。
另外，要求LED具有優異的發光效率及長壽命，但該些特性亦依存於對於基板的接合狀態。更具體而言，若於接合部中形成焊點(fillet)，則因該焊點而阻礙LED的發光，並且因焊點的經時的變色而難以長時間維持發光強度。但是，於所述專利文獻1中所記載的接合材中，完全未考慮到該焊點的形成。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2008-178911號公報
鑒於如以上般的狀況，本發明的目的在於提供一種接合用組成物，其可藉由比較低的溫度下的接合而獲得高接合強度，並且維持朝被接合界面的充分的擴展，並可抑制焊點的形成。
本發明者為了達成所述目的而對接合用組成物的組成及黏度等反覆努力研究，結果發現關於將無機粒子作為主成分，將有機成分作為副成分的接合用組成物，藉由昇溫而黏度適當地下降等在達成所述目的方面極其有效，從而完成了本發明。
即，本發明提供一種接合用組成物，其將無機粒子作為主成分，將有機成分作為副成分，所述接合用組成物的特徵在於：藉由昇溫而產生黏度下降，於所述黏度下降之後所述無機粒子彼此燒結。
此處，所謂「主成分」，表示含量大概為80質量%~99質量%的成分，所謂「副成分」，表示含量大概為1質量%~20質量%的成分。根據情況不同，亦存在主成分及/或副成分分別存在多種的情況。
於此種本發明的接合用組成物中，於昇溫過程中產生黏度下降，於藉由該黏度下降而接合用組成物潤濕擴展至所期望的被接 合面整體後，作為主成分的無機粒子燒結，藉此可廣範圍地形成無未接合部的良好的接合層。此外，藉由接合用組成物適度地潤濕擴展，可抑制焊點的形成。
另外，本發明的接合用組成物中，大致25℃下的黏度較佳為於剪切速度10s-1下為10Pa．s~50Pa．s。藉由將大致25℃下的黏度設為於剪切速度10s-1下為10Pa．s以上，可抑制因接合用組成物的過高的流動性而於晶片安裝時接合用組成物滲出從而形成焊點的情況。另外，藉由將大致25℃下的黏度設為於剪切速度10s-1下為50Pa．s以下，可防止接合用組成物凝固(流動性不足)而塗佈變困難的情況。
另外，本發明的接合用組成物中，大致60℃下的黏度較佳為於剪切速度10s-1下為1Pa．s~10Pa．s。藉由將大致60℃下的黏度設為於剪切速度10s-1下為1Pa．s以上，可抑制昇溫至接合溫度的過程中接合用組成物的流動性過度變高而自被接合界面滲出從而形成焊點的情況。另外，藉由將大致60℃下的黏度設為於剪切速度10s-1下為10Pa．s以下，可抑制因接合用組成物的流動性不足而接合用組成物未擴展至被接合面整體從而形成未接合部的情況。
構成本發明的接合用組成物的無機粒子的粒徑適當的是如產生熔點下降般的奈米尺寸，理想的是1nm~200nm，視需要亦可添加微米尺寸的粒子。於此情況下，在微米尺寸的粒子的周圍，奈米尺寸的粒子的熔點下降，藉此達成接合。
較佳為於所述無機粒子的表面的至少一部分上附著有所述有機成分(即，所述無機粒子的表面的至少一部分由包含所述有機成分的有機保護層包覆)。為了穩定地保管顯示出熔點下降能力的奈米尺寸的無機粒子，於無機粒子的表面的至少一部分上需要有機保護層。此處，胺因官能基以適度的強度吸附於無機粒子的表面，故可較佳地用作有機保護層。
若於大氣環境中將本發明的接合用組成物加熱至500℃左右為止，則有機物等氧化分解，大部分氣化而消失。當於大氣環境中，以昇溫速度10℃/min將接合用組成物自室溫加熱至500℃為止時的重量減少超過20質量%時，煅燒後有機物殘存於煅燒層(接合層)中而產生空隙，因此成為接合強度的下降及使煅燒層(接合層)的導電性下降的原因。相對於此，藉由將於大氣環境中，以昇溫速度10℃/min將接合用組成物自室溫加熱至500℃為止時的重量減少設為20質量%以下，可藉由200℃左右的低溫接合而獲得導電性高的煅燒層(接合層)。另一方面，若接合用組成物的重量減少過小，則膠體狀態下的分散穩定性受損，因此於大氣環境中，以昇溫速度10℃/min將接合用組成物自室溫加熱至500℃為止時的重量減少較佳為0.1質量%~20.0質量%，更佳為0.5質量%~18.0質量%。
另外，本發明的接合用組成物較佳為所述無機粒子為包含選自由金、銀、銅、鎳、鉍、錫及鉑族元素所組成的群組中的至少一種金屬的金屬粒子。若使用利用此種構成的接合用組成 物，則可獲得優異的接合強度或耐熱性。
另外，本發明的接合用組成物較佳為所述有機成分含有胺及/或羧酸。胺的一分子內的胺基具有比較高的極性，容易產生由氫鍵所引起的相互作用，但該些官能基以外的部分具有比較低的極性。進而，胺基分別容易顯示出鹼性的性質。因此，若於本發明的接合用組成物中，胺局部存在(附著)於無機粒子的表面的至少一部分上(即，若包覆無機粒子的表面的至少一部分)，則可使有機成分與無機粒子充分地親和，可防止無機粒子彼此的凝聚(提昇分散性)。即，胺因官能基以適度的強度吸附於無機粒子的表面，防止無機粒子彼此的相互的接觸，故有助於保管狀態下的無機粒子的穩定性。另外，可認為藉由在接合溫度下自無機粒子的表面移動及/或揮發，而促進無機粒子彼此的熔接或無機粒子與基材的接合。
另外，羧酸的一分子內的羧基具有比較高的極性，容易產生由氫鍵所引起的相互作用，但該些官能基以外的部分具有比較低的極性。進而，羧基容易顯示出酸性的性質。另外，若於本發明的接合用組成物中，羧酸局部存在(附著)於無機粒子的表面的至少一部分上(即，若包覆無機粒子的表面的至少一部分)，則可使有機成分與無機粒子充分地親和，可防止無機粒子彼此的凝聚(提昇分散性)。羧基容易配位於無機粒子的表面，可提高該無機粒子彼此的凝聚抑制效果。另外，藉由疏水基與親水基共存，亦存在飛躍性地提高接合用組成物與接合基材的潤濕性的效果。
另外，即便於視需要而添加分散媒的情況下，因有機成分發揮分散劑的作用，故分散媒中的無機粒子的分散狀態亦顯著提昇。即，根據本發明的接合用組成物，無機粒子難以凝聚，即便於塗膜中，無機粒子的分散性亦良好，並均勻地熔接而可獲得強的接合強度。
此處，更具體而言，本發明的接合用組成物為將包含無機粒子與有機成分的膠體粒子作為主成分的組成物，但亦可為進而包含分散媒的膠體分散液。「分散媒」是使所述膠體粒子分散於分散液中者，但所述膠體粒子的構成成分的一部分亦可溶解於「分散媒」中。再者，所謂「主成分」，是指構成成分中的含量最多的成分。
進而，本發明的接合用組成物較佳為於使LED(發光二極體)晶片積層於塗佈有接合用組成物的基板上，並對所述接合用組成物進行煅燒，藉此使所述基板與所述LED(發光二極體)晶片接合的情況下，在所述基板與所述LED(發光二極體)晶片的大致整個界面上形成所述接合用組成物的煅燒層，且形成於所述LED(發光二極體)晶片的側面的所述接合用組成物的焊點的高度未滿10μm。
藉由形成於LED(發光二極體)晶片的側面的所述接合用組成物的焊點的高度未滿10μm，可極其有效地抑制由焊點的形成所引起的LED封裝體的發光效率的下降。此處，焊點的高度是 指自基板表面至形成於LED(發光二極體)晶片的側面的接合用組成物煅燒層的最高的位置的長度，可使用影像顯微鏡等容易地進行測定。
另外，本發明亦提供一種電子零件接合體，其於基板上接合有LED(發光二極體)晶片，所述電子零件接合體的特徵在於：在所述基板與所述LED(發光二極體)晶片的大致整個界面上形成將無機粒子作為主成分的接合用組成物的煅燒層，且形成於所述LED(發光二極體)晶片的側面的所述接合用組成物的焊點的高度未滿10μm。
藉由使用本發明的接合用組成物來將基板與LED(發光二極體)晶片接合，可獲得無焊點的電子零件接合體。此處，所謂無焊點，是指形成於LED(發光二極體)晶片的側面的接合用組成物的焊點的高度未滿10μm。
於本發明的電子零件接合體中，因焊點的高度未滿10μm，故由焊點所引起的LED發光的阻礙得到抑制，並且由焊點的經時的變色所引起的發光強度的變化得到抑制。其結果，本發明的電子零件接合體的LED具有優異的發光效率及長壽命。
根據本發明，可提供一種接合用組成物，其可藉由比較低的溫度下的接合而獲得高接合強度，並且維持朝被接合界面的充分的擴展，並可抑制焊點的形成。
以下，對本發明的接合用組成物的適宜的一實施形態進行詳細說明。再者，於以下的說明中，僅表示本發明的一實施形態，並不藉由該些來限定本發明，另外，有時省略重複的說明。
(1)接合用組成物
本實施形態的接合用組成物將無機粒子作為主成分，將有機成分作為副成分。以下對該些各成分進行說明。
(1-1)無機粒子
作為本實施形態的接合用組成物的無機粒子，並無特別限定，但較佳為包含離子化傾向比鋅小的(貴的)金屬的金屬粒子，其原因在於：可使利用本實施形態的接合用組成物所獲得的黏著層的導電性變得良好。
作為所述金屬，例如可列舉：金、銀、銅、鎳、鉍、錫、鐵以及鉑族元素(釕、銠、鈀、鋨、銥及鉑)中的至少一種。作為所述金屬，較佳為選自由金、銀、銅、鎳、鉍、錫或鉑族元素所組成的群組中的至少一種金屬的粒子，更佳為銅或離子化傾向比銅小的(貴)金屬，即金、鉑、銀及銅中的至少一種。該些金屬可單獨使用，亦可併用兩種以上來使用，作為併用的方法，有使用包含多種金屬的合金粒子的情況、或使用具有核-殼結構或多層結構的金屬粒子的情況。
例如，當使用銀粒子作為所述接合用組成物的無機粒子時，使用本實施形態的接合用組成物所形成的黏著層的導電率變得良好，但考慮到遷移的問題，可使用包含銀及其他金屬的接合用組成物，藉此使遷移難以產生。作為該「其他金屬」，較佳為所述離子化序列(ionization series)比氫貴的金屬，即金、銅、鉑、鈀。
本實施形態的接合用組成物中的無機粒子(或無機膠體粒子)的平均粒徑具有如產生熔點下降般的平均粒徑，例如只要是1nm~200nm即可，較佳為2nm~100nm。若無機粒子的平均粒徑為1nm以上，則可獲得能夠形成良好的黏著層的接合用組成物，無機粒子製造的成本不會變高而實用。另外，若為200nm以下，則無機粒子的分散性難以經時地變化，而較佳。
另外，視需要亦可併用而添加微米尺寸的無機粒子。於此種情況下，在微米尺寸的無機粒子的周圍，奈米尺寸的無機粒子的熔點下降，藉此可接合。
再者，本實施形態的接合用組成物中的無機粒子的粒徑可不固定。另外，存在接合用組成物含有後述的分散媒、高分子分散劑、樹脂成分、有機溶劑、增稠劑或表面張力調整劑等作為任意成分的情況，含有平均粒徑超過200nm的無機膠體粒子成分的情況，但只要是不產生凝聚，且不顯著損害本發明的效果的成分，則亦可含有所述具有超過200nm的平均粒徑的粒子成分。
此處，本實施形態的接合用組成物(無機膠體分散液) 中的無機粒子的粒徑可藉由動態光散射法、小角度X射線散射法、廣角X射線繞射法來測定。為了顯示出奈米尺寸的金屬粒子的熔點下降，適當的是藉由廣角X射線繞射法所求出的微晶直徑。例如於廣角X射線繞射法中，更具體而言，可使用理學電機(股份)製造的RINT-UltimaIII，藉由繞射法於2θ為30°~80°的範圍內進行測定。於此情況下，試樣只要以於中央部具有深度為0.1mm~1mm左右的凹陷的玻璃板上表面變得平坦的方式薄薄地拉伸來進行測定即可。另外，只要使用理學電機(股份)製造的JADE，將所獲得的繞射光譜的半寬度代入至下述的謝樂公式(Scherrer's equation)中，將藉此而算出的微晶直徑(D)設為粒徑即可。
D=Kλ/Bcosθ
此處，K：謝樂常數(0.9)，λ：X射線的波長，B：繞射線的半寬度，θ：布拉格角(Bragg angle)。
(1-2)有機成分
於本實施形態的接合用組成物中，附著於無機粒子的表面的至少一部分上的有機成分，即無機膠體粒子中的「有機成分」作為所謂的分散劑而與所述無機粒子一同實質性地構成無機膠體粒子。該有機成分的概念不包括如最初作為雜質而包含於金屬中的微量有機物，於後述的製造過程中混入並附著於金屬成分上的微 量有機物，於清洗過程中未完全去除的殘留還原劑、殘留分散劑等般，微量附著於無機粒子上的有機物等。再者，所述「微量」具體是指於無機膠體粒子中未滿1質量%。
所述有機成分是可包覆無機粒子來防止該無機粒子的凝聚，並且可形成無機膠體粒子的有機物，包覆的形態並無特別規定，但於本實施形態中，就分散性及導電性等的觀點而言，較佳為包含胺及羧酸。再者，亦可想到當該些有機成分與無機粒子化學式地結合或物理式地結合時，變化成陰離子或陽離子的情況，於本實施形態中，該些源自有機成分的離子或錯合物等亦包含於所述有機成分中。
作為胺，可為直鏈狀，亦可為支鏈狀，另外，亦可具有側鏈。例如可列舉：丁基胺、戊基胺、己基胺、辛基胺、十二基胺等烷基胺(直鏈狀烷基胺，亦可具有側鏈)，環戊基胺、環己基胺等環烷基胺，苯胺、烯丙基胺等一級胺，二丙基胺、二丁基胺、哌啶、六亞甲基亞胺等二級胺，三丙基胺、二甲基丙烷二胺、環己基二甲基胺、吡啶、喹啉等三級胺等。再者，列舉所述胺的理由在於以下方面：理想的是可作為接合材料於低溫(200℃~250℃)下煅燒。因此，作為分散劑，亦較佳為使用沸點低的分散劑以便於低溫下自粒子表面脫離．揮發(再者，下限較佳為200℃左右)。
所述胺亦可為例如含有羥基、羧基、烷氧基、羰基、酯基、巰基等胺以外的官能基的化合物。另外，所述胺分別可單獨 使用，亦可併用兩種以上。此外，為了容易引起自粒子表面的脫離．揮發，並發揮出低溫燒結性，常壓下的沸點較佳為300℃以下，更佳為250℃以下。
本實施形態的接合用組成物只要是無損本發明的效果的範圍，則除所述胺以外，亦可含有羧酸。羧酸的一分子內的羧基具有比較高的極性，容易產生由氫鍵所引起的相互作用，但該些官能基以外的部分具有比較低的極性。進而，羧基容易顯示出酸性的性質。另外，若於本實施形態的接合用組成物中，羧酸局部存在(附著)於無機粒子的表面的至少一部分上(即，若包覆無機粒子的表面的至少一部分)，則可使有機成分與無機粒子充分地親和，可防止無機粒子彼此的凝聚(提昇分散性)。
作為羧酸，可廣泛使用具有至少一個羧基的化合物，例如可列舉：甲酸、草酸、乙酸、己酸、丙烯酸、辛酸、油酸等。 羧酸的一部分的羧基可與金屬離子形成鹽。再者，關於該金屬離子，可包含兩種以上的金屬離子。
所述羧酸亦可為例如含有胺基、羥基、烷氧基、羰基、酯基、巰基等羧基以外的官能基的化合物。於此情況下，羧基的數量較佳為羧基以外的官能基的數量以上。另外，所述羧酸分別可單獨使用，亦可併用兩種以上。此外，為了容易引起自粒子表面的脫離．揮發，並發揮出低溫燒結性，常壓下的沸點較佳為300℃以下，更佳為250℃以下。另外，胺與羧酸形成醯胺。該醯胺基亦適度地吸附於銀粒子表面，因此於有機成分中亦可含有醯胺基。
本實施形態的接合用組成物中的無機膠體中的有機成分的含量較佳為0.5質量%~50質量%。若有機成分含量為0.5質量%以上，則存在所獲得的接合用組成物的儲存穩定性變良好的傾向；若為50質量%以下，則存在接合用組成物的導電性良好的傾向。有機成分的更佳的含量為0.5質量%~30質量%，進而更佳的含量為0.5質量%~15質量%。
作為併用胺與羧酸時的組成比(質量)，可於1/99~99/1的範圍內任意地選擇，但較佳為20/80~98/2，更佳為30/70~97/3。再者，胺或羧酸分別可使用多種胺或羧酸。
於本實施形態的接合用組成物中，除所述成分以外，為了賦予對應於使用目的的適度的黏性、密接性、乾燥性或印刷性等功能，亦可於無損本發明的效果的範圍內，添加分散媒、高分子分散劑、例如發揮作為黏合劑的作用的寡聚物成分、樹脂成分、有機溶劑(可使固體成分的一部分溶解或分散)、界面活性劑、增稠劑或表面張力調整劑等任意成分。作為所述任意成分，並無特別限定。
作為任意成分中的分散媒，可於無損本發明的效果的範圍內使用各種分散媒，例如可列舉烴及醇等。其中，分散媒的沸點較佳為200℃以上。其原因在於：若沸點低，則昇溫時分散媒揮發的時機變早，存在難以發生所欲達成的黏度下降的傾向。
作為烴，可列舉脂肪族烴、環狀烴、脂環式烴及不飽和烴等，分別可單獨使用，亦可併用兩種以上。
作為脂肪族烴，例如可列舉：十四烷、十八烷、七甲基壬烷、四甲基十五烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十三烷、甲基戊烷、正鏈烷烴、異鏈烷烴等飽和脂肪族烴或不飽和脂肪族烴。
作為環狀烴，例如可列舉：甲苯、二甲苯等。
作為脂環式烴，例如可列舉：檸檬烯、雙戊烯、萜品烯(terpinene)、薴烯(Nesol)、松油精(Cinene)、橘子香料、萜品油烯(terpinolene)、水芹烯、薄荷二烯、雲香烯、傘花烴、二氫傘花烴、石薺烯、薴(Kautschin)、白千層萜、蒎烯、松節油(turpentine)、薄荷烷、蒎烷、萜烯、環己烷等。
作為不飽和烴，例如可列舉：乙烯、乙炔、苯、1-己烯、1-辛烯、4-乙烯基環己烯、萜烯系醇、烯丙基醇、油醇、2-棕櫚油酸、岩芹酸、油酸、反油酸、天師酸、篦麻油酸、亞麻油酸、反亞麻油酸、次亞麻油酸、花生油酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、沒食子酸及水楊酸等。
該些之中，較佳為具有羥基的不飽和烴。羥基容易配位於無機粒子的表面上，可抑制該無機粒子的凝聚。作為具有羥基的不飽和烴，例如可列舉：萜烯系醇、烯丙基醇、油醇、天師酸、篦麻油酸、沒食子酸及水楊酸等。較佳為具有羥基的不飽和脂肪酸，例如可列舉：天師酸、篦麻油酸、沒食子酸及水楊酸等。
所述不飽和烴較佳為篦麻油酸。篦麻油酸具有羧基與羥基，吸附於無機粒子的表面來使該無機粒子均勻地分散，並且促 進無機粒子的熔接。
另外，醇為分子結構中含有1個以上的OH基的化合物，可列舉脂肪族醇、環狀醇及脂環式醇，分別可單獨使用，亦可併用兩種以上。另外，於無損本發明的效果的範圍內，OH基的一部分亦可衍生成乙醯氧基等。
作為脂肪族醇，例如可列舉：庚醇、辛醇(1-辛醇、2-辛醇、3-辛醇等)、壬醇、癸醇(1-癸醇等)、月桂醇、十四醇、十六醇、異十三醇、2-乙基-1-己醇、十八醇、十六碳烯醇、油醇等飽和C6-30脂肪族醇或不飽和C6-30脂肪族醇等。
作為環狀醇，例如可列舉：甲酚、丁香酚等。
進而，作為脂環式醇，例如可列舉：環己醇等環烷醇、萜品醇(包含α異構體、β異構體、γ異構體、或該些的任意的混合物)、二氫萜品醇等萜烯醇(單萜烯醇等)、二氫松脂醇、桃金孃烯醇、蘇伯樓醇(sobrerol)、薄荷醇、香旱芹醇、紫蘇醇、松香芹醇、馬鞭草烯醇、特魯索伏(Terusolve)(MTPH)等。
於本實施形態的接合用組成物中含有分散媒時的含量只要根據黏度等所期望的特性進行調整即可，接合用組成物中的分散媒的含量較佳為1質量%~30質量%。若分散媒的含量為1質量%~30質量%，則可獲得於容易用作接合用組成物的範圍內調整黏度的效果。分散媒的更佳的含量為1質量%~20質量%，進而更佳的含量為1質量%~15質量%。再者，若分散媒的含量過多，則有接合層中產生許多由分散媒的揮發所引起的孔隙之虞。
作為所述高分子分散劑，可使用市售的高分子分散劑。 作為市售的高分子分散劑，例如作為所述市售品，例如可列舉：索思帕(Solsperse)11200、索思帕(Solsperse)13940、索思帕(Solsperse)16000、索思帕(Solsperse)17000、索思帕(Solsperse)18000、索思帕(Solsperse)20000、索思帕(Solsperse)24000、索思帕(Solsperse)26000、索思帕(Solsperse)27000、索思帕(Solsperse)28000(日本路博潤(Lubrizol)(股份)製造)；迪斯普畢克(Disperbyk)142、迪斯普畢克(Disperbyk)160、迪斯普畢克(Disperbyk)161、迪斯普畢克(Disperbyk)162、迪斯普畢克(Disperbyk)163、迪斯普畢克(Disperbyk)166、迪斯普畢克(Disperbyk)170、迪斯普畢克(Disperbyk)180、迪斯普畢克(Disperbyk)182、迪斯普畢克(Disperbyk)184、迪斯普畢克(Disperbyk)190、迪斯普畢克(Disperbyk)2155(日本畢克化學(BYK Chemie．Japan)(股份)製造)；埃夫卡(EFKA)-46、埃夫卡(EFKA)-47、埃夫卡(EFKA)-48、埃夫卡(EFKA)-49(埃夫卡化學(EFKA Chemical)公司製造)；聚合物(Polymer)100、聚合物(Polymer)120、聚合物(Polymer)150、聚合物(Polymer)400、聚合物(Polymer)401、聚合物(Polymer)402、聚合物(Polymer)403、聚合物(Polymer)450、聚合物(Polymer)451、聚合物(Polymer)452、聚合物(Polymer)453(埃夫卡化學公司製造)；阿吉斯帕(Ajisper)PB711、阿吉斯帕(Ajisper)PA111、阿吉斯帕(Ajisper)PB811、阿吉斯帕(Ajisper)PW911(味之素(Ajinomoto)公司 製造)；弗洛蘭(Florene)DOPA-15B、弗洛蘭(Florene)DOPA-22、弗洛蘭(Florene)DOPA-17、弗洛蘭(Florene)TG-730W、弗洛蘭(Florene)G-700、弗洛蘭(Florene)TG-720W(共榮社化學工業(股份)製造)等。就低溫燒結性及分散穩定性的觀點而言，較佳為使用索思帕(Solsperse)11200、索思帕(Solsperse)13940、索思帕(Solsperse)16000、索思帕(Solsperse)17000、索思帕(Solsperse)18000、索思帕(Solsperse)28000、迪斯普畢克(Disperbyk)142或迪斯普畢克(Disperbyk)2155。
高分子分散劑的含量較佳為0.1質量%~15質量%。若高分子分散劑的含量為0.1%以上，則所獲得的接合用組成物的分散穩定性變得良好，但當含量過多時，接合性會下降。就此種觀點而言，高分子分散劑的更佳的含量為0.03質量%~3質量%，進而更佳的含量為0.05質量%~2質量%。
作為樹脂成分，例如可列舉聚酯系樹脂、封閉型異氰酸酯等聚胺基甲酸酯系樹脂、聚丙烯酸酯系樹脂、聚丙烯醯胺系樹脂、聚醚系樹脂、三聚氰胺系樹脂或萜烯系樹脂等，該些分別可單獨使用，亦可併用兩種以上。
作為有機溶劑，除作為所述分散媒所列舉者以外，例如可列舉甲醇，乙醇，正丙醇，2-丙醇，1,3-丙二醇，1,2-丙二醇，1,4-丁二醇，1,2,6-己三醇，1-乙氧基-2-丙醇，2-丁氧基乙醇，乙二醇，二乙二醇，三乙二醇，重量平均分子量為200以上、1,000以下的範圍內的聚乙二醇，丙二醇，二丙二醇，三丙二醇，重量 平均分子量為300以上、1,000以下的範圍內的聚丙二醇，N,N-二甲基甲醯胺，二甲基亞碸，N-甲基-2-吡咯啶酮，N,N-二甲基乙醯胺，甘油或丙酮等，該些分別可單獨使用，亦可併用兩種以上。
作為增稠劑，可列舉例如黏土、膨土或鋰膨潤石等黏土礦物，例如聚酯系乳液樹脂、丙烯酸系乳液樹脂、聚胺基甲酸酯系乳液樹脂或嵌段異氰酸酯等的乳液，甲基纖維素、羧基甲基纖維素、羥基乙基纖維素、羥基丙基纖維素、羥基丙基甲基纖維素等纖維素衍生物，三仙膠或瓜爾膠等多糖類等，該些分別可單獨使用，亦可併用兩種以上。
亦可添加與所述有機成分不同的界面活性劑。於多成分溶媒系的無機膠體分散液中，容易產生由乾燥時的揮發速度的不同所引起的被膜表面的粗糙及固體成分的偏集。藉由將界面活性劑添加至本實施形態的接合用組成物中，可抑制該些不利狀況，並獲得可形成均勻的導電性被膜的接合用組成物。
作為可用於本實施形態的界面活性劑，並無特別限定，可使用陰離子性界面活性劑、陽離子性界面活性劑、非離子性界面活性劑的任一種，例如可列舉烷基苯磺酸鹽、四級銨鹽等。較佳為氟系界面活性劑，其原因在於：能夠以少量的添加量獲得效果。
再者，將有機成分量調整成規定的範圍的方法簡便的是進行加熱來調整。另外，可藉由調整製作無機粒子時所添加的有機成分的量來進行，亦可改變無機粒子製備後的清洗條件或次 數。加熱可藉由烘箱或蒸發器等來進行，亦可於減壓下進行。當於常壓下進行時，可於大氣中進行，亦可於惰性環境中進行。進而，為了微調整有機成分量，亦可於其後添加所述胺(及羧酸)。
於本實施形態的接合用組成物中，含有無機粒子進行膠體化而成的無機膠體粒子作為主成分，但關於所述無機膠體粒子的形態，例如可列舉有機成分附著於無機粒子的表面的一部分上所構成的無機膠體粒子；將所述無機粒子作為核、且其表面由有機成分包覆所構成的無機膠體粒子；該些混合存在所構成的無機膠體粒子等，並無特別限定。其中，較佳為將無機粒子作為核、且其表面由有機成分包覆所構成的無機膠體粒子。所屬領域中具有通常知識者可使用該領域中的眾所周知的技術來適宜製備具有所述形態的無機膠體粒子。
本實施形態的接合用組成物是將包含無機粒子與有機成分的膠體粒子作為主成分的流動體，除無機粒子、構成無機膠體粒子的有機成分以外，亦可含有不構成無機膠體粒子的有機成分、分散媒或殘留還原劑等。
於本實施形態的接合用組成物中，於昇溫過程中產生黏度下降，於藉由該黏度下降而接合用組成物潤濕擴展至所期望的被接合面整體後，作為主成分的無機粒子燒結，藉此可廣範圍地形成無未接合部的良好的接合層。此外，藉由接合用組成物適度地潤濕擴展，可抑制焊點的形成。
進而，即便由於對被接合面的塗佈量的不均而存在安裝 被接合材時未潤濕擴展有接合用組成物的區域，亦會藉由因昇溫所引起的黏度下降而潤濕擴展，因此可減小塗佈量對接合特性造成的影響。
本實施形態的接合用組成物中，大致25℃下的黏度較佳為於剪切速度10s-1下為10Pa．s~50Pa．s。藉由將大致25℃下的黏度設為於剪切速度10s-1下為10Pa．s以上，可抑制因接合用組成物的過高的流動性而於晶片安裝時接合用組成物滲出從而形成焊點的情況。另外，藉由將大致25℃下的黏度設為於剪切速度10s-1下為50Pa．s以下，可防止接合用組成物凝固(流動性不足)而塗佈變困難的情況。
另外，本實施形態的接合用組成物中，大致60℃下的黏度較佳為於剪切速度10s-1下為1Pa．s~10Pa．s。藉由將大致60℃下的黏度設為於剪切速度10s-1下為1Pa．s以上，可抑制昇溫至接合溫度的過程中接合用組成物的流動性過度變高而自被接合界面滲出從而形成焊點的情況。另外，藉由將大致60℃下的黏度設為於剪切速度10s-1下為10Pa．s以下，可抑制因接合用組成物的流動性不足而接合用組成物未擴展至被接合面整體從而形成未接合部的情況。再者，若被覆粒子表面的分散劑的量過少，則粒子彼此容易凝聚，接合用組成物的黏度變高。另外，若被覆粒子表面的分散劑的量過多，則粒子的分散性提高，接合用組成物的流動性變高。
另外，於本實施形態的接合用組成物中，較佳為將觸變 比(於剪切速度1s-1下測定時的大致25℃下的黏度除以於剪切速度10s-1下測定時的大致25℃下的黏度所得的值)設為3以上。 藉由將該觸變比設為3以上，可防止接合用組成物於塗佈後時間點大範圍地潤濕擴展，並可抑制焊點的形成。
另外，較佳為將觸變比(於剪切速度1s-1下測定時的大致25℃下的黏度除以於剪切速度10s-1下測定時的大致25℃下的黏度所得的值)設為7以下。藉由將該觸變比設為7以下，可防止接合用組成物的塗佈形狀變形，當安裝LED等的晶片時可抑制由接合用組成物不均勻地擴展所引起的焊點的形成。
本發明的接合用組成物較佳為用於LED(發光二極體)晶片與基板的接合。如上所述，藉由使用本發明的接合用組成物，可抑制焊點的形成，因此可有效地抑制由焊點的形成所引起的LED封裝體的發光效率的下降。
進而，本發明的接合用組成物較佳為於使LED(發光二極體)晶片積層於塗佈有接合用組成物的基板上，並對所述接合用組成物進行煅燒，藉此使所述基板與所述LED(發光二極體)晶片接合的情況下， 在所述基板與所述LED(發光二極體)晶片的大致整個界面上形成所述接合用組成物的煅燒層，且 形成於所述LED(發光二極體)晶片的側面的所述接合用組成物的焊點的高度未滿10μm。
藉由形成於LED(發光二極體)晶片的側面的所述接合 用組成物的焊點的高度未滿10μm，可極其有效地抑制由焊點的形成所引起的LED封裝體的發光效率的下降。
再者，藉由使用本發明的接合用組成物，可不論晶片的尺寸及形狀、接合用組成物的煅燒層的厚度如何而抑制焊點的高度。此處，例如可將晶片的尺寸(面積)設為0.2mm×0.2mm~2.0mm×2.0mm，並可將煅燒層的厚度設為1μm~50μm。
作為將接合用組成物塗佈於基材上的方法，例如可自浸漬、網版印刷、噴霧方式、棒塗法、旋塗法、噴墨法、分注器法、針式轉印法、利用毛刷的塗佈方式、流延法、柔版法、凹版法、平版法、轉印法、親疏水圖案法、或注射器法等中適宜選擇來採用。
黏度的調整可藉由調整無機粒子的粒徑、調整有機物的含量、調整分散媒等其他成分的添加量、調整各成分的調配比、添加增稠劑等來進行。接合用組成物的黏度例如可藉由錐板型黏度計(例如安東帕(Anton Paar)公司製造的流變計MCR301)來測定。
(1-3)接合用組成物的重量減少
本實施形態的接合用組成物藉由控制各狀況下的重量減少，亦使作為接合用組成物的特性最佳化。
本實施形態的接合用組成物較佳為於室溫的大氣中放置6小時時的重量減少為0.5質量%以下，且較佳為於大氣環境中，以昇溫速度10℃/min自室溫加熱至100℃為止時的重量減少 為3.0質量%以下。
當將接合用組成物於室溫的大氣中放置6小時時的重量減少超過0.5質量%時，因成分的揮發而導致黏度上昇，並成為接合用組成物的操作性劣化的原因。再者，為了將接合用組成物的印刷性保持得長，更佳為將於室溫的大氣中放置6小時時的重量減少設為0.3質量%以下。
將接合用組成物於室溫的大氣中放置6小時時的重量減少主要由有機物及用作分散劑的有機物等的揮發引起，因此減少殘存於接合用組成物中的低沸點成分的含量。例如，可藉由利用蒸發器進行去除等處理來較佳地控制。
另外，當於大氣環境中，以昇溫速度10℃/min將接合用組成物自室溫加熱至100℃為止時的重量減少大於3.0質量%時，於室溫下成分強烈地揮發且黏度變化，因此接合用組成物的操作性變差。此處，於大氣環境中，以昇溫速度10℃/min將接合用組成物自室溫加熱至100℃為止時的重量減少更佳為2.0質量%以下，進而更佳為1.0質量%以下。
以昇溫速度10℃/min將接合用組成物自室溫加熱至100℃為止時的重量減少主要由SP值(溶解度參數，Solubility Parameter)為10以上的有機物及用作分散劑的有機物引起，而減少殘存於接合用組成物中的低沸點成分的含量。例如，可藉由利用蒸發器進行去除等處理來較佳地控制。
進而，接合用組成物較佳為於大氣環境中，以昇溫速度 10℃/min將所述接合用組成物自室溫加熱至500℃為止時的重量減少為20.0質量%以下。
如上所述，若於大氣環境中將接合用組成物加熱至500℃為止，則有機物等氧化分解，大部分氣化而消失。當於大氣環境中，以昇溫速度10℃/min將接合用組成物自室溫加熱至500℃為止時的重量減少超過20質量%時，煅燒後有機物殘存於煅燒層(接合層)中而產生空隙，因此成為接合強度的下降及使煅燒層(接合層)的導電性下降的原因。相對於此，藉由將於大氣環境中，以昇溫速度10℃/min將接合用組成物自室溫加熱至500℃為止時的重量減少設為20質量%以下，可藉由200℃左右的低溫接合而獲得導電性高的煅燒層(接合層)。另一方面，若接合用組成物的重量減少過小，則膠體狀態下的分散穩定性受損，因此於大氣環境中，以昇溫速度10℃/min將接合用組成物自室溫加熱至500℃為止時的重量減少較佳為0.1質量%以上，更佳為0.5質量%~18.0質量%。
以昇溫速度10℃/min將接合用組成物自室溫加熱至500℃為止時的重量減少主要由接合用組成物中所含有的所有有機成分引起，可藉由控制用作材料的有機成分的種類及量來較佳地控制。
(2)接合用組成物的製造
為了製造本實施形態的接合用組成物，而製備由作為副成分的有機成分包覆的作為主成分的無機粒子(無機膠體粒子)。
再者，有機成分量及重量減少的調整方法並無特別限定，但簡便的是進行加熱及減壓來調整。另外，可藉由調整製作無機粒子時所添加的有機成分的量來進行，亦可改變無機粒子調整後的清洗條件或次數。加熱可藉由烘箱或蒸發器等來進行。加熱溫度只要是50℃~300℃左右的範圍即可，加熱時間只要是幾分鐘~幾小時即可。藉由於減壓下進行加熱，能夠以更低的溫度進行有機物量的調整。當於常壓下進行時，可於大氣中進行，亦可於惰性環境中進行。進而，為了有機成分量的微調整，亦可於其後添加胺或羧酸。
所述調整的結果，藉由將於室溫的大氣中將接合用組成物放置6小時時的重量減少設為0.5質量%以下，將於大氣環境中，以昇溫速度10℃/min自室溫加熱至100℃為止時的重量減少設為3.0質量%以下，可獲得本實施形態的接合用組成物。另外，較佳為將於大氣環境中，以昇溫速度10℃/min將接合用組成物自室溫加熱至500℃為止時的重量減少設為20.0質量%以下。
作為製備本實施形態的由有機成分包覆的無機粒子的方法，並無特別限定，例如可列舉：製備含有無機粒子的分散液，繼而進行該分散液的清洗的方法等。作為製備含有無機粒子的分散液的步驟，例如只要如下述般使溶解於溶媒中的金屬鹽(或金屬離子)還原即可，作為還原程序，只要採用基於化學還原法的程序即可。
即，如上所述的由有機成分包覆的無機粒子可藉由使含 有構成無機粒子的金屬的金屬鹽、作為分散劑的有機物、及溶媒(基本上為甲苯等有機系，但可含有水)的原料液(成分的一部分可不溶解而分散)還原來製備。
藉由該還原，可獲得作為分散劑的有機成分附著於無機粒子的表面的至少一部分上的無機膠體粒子。該無機膠體粒子可直接作為本實施形態的接合用組成物來提供，但視需要亦可於後述的步驟中將其添加至分散媒中，藉此作為包含無機膠體分散液的接合用組成物來獲得。
作為用以獲得由有機物包覆的無機粒子的起始材料，可使用各種公知的金屬鹽或其水合物，可列舉：例如硝酸銀、硫酸銀、氯化銀、氧化銀、乙酸銀、草酸銀、甲酸銀、亞硝酸銀、氯酸銀、硫化銀等銀鹽；例如氯金酸、氯化金鉀、氯化金鈉等金鹽；例如氯鉑酸、氯化鉑、氧化鉑、氯鉑酸鉀等鉑鹽；例如硝酸鈀、乙酸鈀、氯化鈀、氧化鈀、硫酸鈀等鈀鹽等，但只要是可溶解於適當的分散媒中、且可還原者，則並無特別限定。另外，該些可單獨使用，亦可併用多種。
另外，於所述原料液中使該些金屬鹽還原的方法並無特別限定，例如可列舉：使用還原劑的方法，照射紫外線等光、電子束、超音波或熱能的方法等。其中，就容易操作的觀點而言，較佳為使用還原劑的方法。
作為所述還原劑，可列舉：例如二甲基胺基乙醇、甲基二乙醇胺、三乙醇胺、菲尼酮、肼等胺化合物；例如硼氫化鈉、 碘化氫、氫氣等氫化合物；例如一氧化碳、亞硫酸等氧化物；例如硫酸亞鐵、氧化鐵、反丁烯二酸鐵、乳酸鐵、草酸鐵、硫化鐵、乙酸錫、氯化錫、二磷酸錫、草酸錫、氧化錫、硫酸錫等低原子價金屬鹽；例如乙二醇、甘油、甲醛、對苯二酚、五倍子酚、丹寧、丹寧酸、水楊酸、D-葡萄糖等糖等，但只要是可溶解於分散媒中而使所述金屬鹽還原者，則並無特別限定。當使用所述還原劑時，亦可添加光及/或熱來促進還原反應。
作為使用所述金屬鹽、有機成分、溶媒及還原劑，製備由有機物包覆的金屬粒子(無機粒子)的具體的方法，例如可列舉如下的方法等：使所述金屬鹽溶解於有機溶媒(例如甲苯等)中來製備金屬鹽溶液，向該金屬鹽溶液中添加作為分散劑的有機物，繼而向其中緩慢地滴加溶解有還原劑的溶液。
於以所述方式獲得的含有由作為分散劑的有機成分包覆的無機粒子的分散液中，除無機粒子以外，存在金屬鹽的抗衡離子、還原劑的殘留物或分散劑，而存在溶液整體的電解質濃度高的傾向。此種狀態的溶液因電導度高，故產生無機粒子的凝析，且容易沈澱。或者，即便不沈澱，若金屬鹽的抗衡離子、還原劑的殘留物、或分散所需的量以上的過剩的分散劑殘留，則存在使導電性惡化之虞。因此，對含有所述無機粒子的溶液進行清洗來去除多餘的殘留物，藉此可確實地獲得由有機物包覆的無機粒子。
作為所述清洗方法，例如可列舉：將含有由有機成分包覆的無機粒子的分散液靜置一定時間，將所產生的上清液去除 後，反覆進行添加醇(甲醇等)並再次進行攪拌的操作數次，進而靜置一定時間後將所產生的上清液去除步驟的方法；進行離心分離來代替所述靜置的方法；利用超過濾裝置或離子交換裝置等進行脫鹽的方法等。藉由此種清洗來去除有機溶媒，藉此可獲得本實施形態的由有機成分包覆的無機粒子。
本實施形態之中，無機膠體分散液可藉由將以上所獲得的由有機成分包覆的無機粒子與所述本實施形態中所說明的分散媒混合而獲得。所述由有機成分包覆的無機粒子與分散媒的混合方法並無特別限定，可使用攪拌機或攪拌器等並藉由先前公知的方法來進行。亦可利用如鏟子般者進行攪拌，然後接觸適當的輸出功率的超音波均質機。即，本發明的接合用組成物是對無機粒子(膠體)進行清洗，並添加分散媒進行膏化，其後進行減壓乾燥來製備。
藉由無機粒子、分散媒、其他有機物等的種類及添加量或減壓乾燥步驟等，可將接合用組成物的大致25℃下的黏度於剪切速度10s-1下設為10Pa．s~50Pa．s，另外，可將大致60℃下的黏度於剪切速度10s-1下設為1Pa．s~10Pa．s。
進而，藉由無機粒子、分散媒、其他有機物等的種類及添加量或減壓乾燥步驟等，可將接合用組成物的以於剪切速度1s-1下所測定的大致25℃下的黏度除以於剪切速度10s-1下所測定的大致25℃下的黏度所得的值來定義的觸變比設為3~7。
再者，當獲得含有多種金屬的無機膠體分散液時，作為 其製造方法，並無特別限定，例如當製造包含銀與其他金屬的無機膠體分散液時，於所述由有機物包覆的無機粒子的製備中，可分別製造含有無機粒子的分散液與含有其他無機粒子的分散液，其後進行混合，亦可將銀離子溶液與其他金屬離子溶液混合，其後進行還原。
(3)接合方法
若使用本實施形態的接合用組成物，則於伴隨加熱的構件彼此的接合中能夠以比較低的接合溫度獲得高接合強度。即，可藉由如下步驟而將第1被接合構件與第2被接合構件接合：將所述接合用組成物塗佈在第1被接合構件(LED(發光二極體)晶片)與第2被接合構件(基板)之間的接合用組成物塗佈步驟、及於所期望的溫度(例如300℃以下，較佳為150℃~200℃)下對塗佈在第1被接合構件與第2被接合構件之間的接合用組成物進行煅燒來接合的接合步驟。此時，亦可進行加壓，但即便不特別進行加壓亦可獲得充分的接合強度亦為本發明的優點之一。另外，當進行煅燒時，亦可階段性地提高或降低溫度。另外，亦可事先將界面活性劑或表面活化劑等塗佈於被接合構件表面上。
另外，若使用本實施形態的接合用組成物，則即便於朝被接合面上塗佈接合用組成物後，至利用加熱的接合步驟為止的時間長的情況下，亦可獲得良好的接合體。因此，本實施形態的接合用組成物可較佳地用於電子設備等的量產線。
本發明者反覆進行了努力研究，結果發現若使用所述本 實施形態的接合用組成物而作為所述接合用組成物塗佈步驟中的接合用組成物，則能夠以高接合強度更確實地將第1被接合構件與第2被接合構件接合(可獲得接合體)，並且極其有效地抑制焊點的形成。
此處，本實施形態的接合用組成物的「塗佈」的概念包括將接合用組成物塗佈成面狀的情況，亦包括塗佈(描繪)成線狀的情況。包含經塗佈、藉由加熱進行煅燒前的狀態的接合用組成物的塗膜的形狀可設為所期望的形狀。因此，於利用加熱的煅燒後的本實施形態的接合體中，接合用組成物的概念包括面狀的接合層及線狀的接合層的任一者，該些面狀的接合層及線狀的接合層可連續，亦可不連續，亦可包含連續的部分與不連續的部分。
作為可用於本實施形態的第1被接合構件及第2被接合構件，只要是可塗佈接合用組成物並藉由加熱進行煅燒來接合者即可，並無特別限制，但較佳為具備不會因接合時的溫度而受到損傷的程度的耐熱性的構件。
作為構成此種被接合構件的材料，例如可列舉聚醯胺(Polyamide，PA)，聚醯亞胺(Polyimide，PI)，聚醯胺醯亞胺(Polyamide imide，PAI)，聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate，PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(Polybutylene terephthalate，PBT)、聚萘二甲酸乙二酯(Polyethylene naphthalate，PEN)等聚酯，聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)，聚醚碸(Polyethersulfone，PES)，乙烯系樹脂，氟樹脂，液晶聚合 物，陶瓷，玻璃或金屬等，其中，較佳為金屬製的被接合構件。 較佳為金屬製的被接合構件的原因在於：耐熱性優異，並且與無機粒子為金屬的本發明的接合用組成物的親和性優異。
另外，被接合構件例如可為板狀或條狀等各種形狀，可為剛性，亦可為柔性。基材的厚度亦可適宜選擇。為了黏著性或密接性的提昇或其他目的，亦可使用形成有表面層的構件或實施了親水化處理等表面處理的構件。
於將接合用組成物塗佈於被接合構件上的步驟中，可使用各種方法，如上所述般，例如可自浸漬、網版印刷、噴霧式、棒塗式、旋塗式、噴墨式、分注器式、針式轉印法、利用毛刷的塗佈方式、流延式、柔版式、凹版式、或注射器式等中適宜選擇來使用。
可於不損傷被接合構件的範圍內，將如所述般進行塗佈後的塗膜加熱至例如300℃以下的溫度，藉此進行煅燒，而獲得本實施形態的接合體。於本實施形態中，如先前所述般，因使用本實施形態的接合用組成物，故可獲得對於被接合構件而具有優異的密接性的接合層，並可更確實地獲得強的接合強度。
於本實施形態中，當接合用組成物含有黏合劑成分時，就接合層的強度提昇及被接合構件間的接合強度提昇等的觀點而言，亦對黏合劑成分進行燒結，但有時為了應用於各種印刷法，亦可將調整接合用組成物的黏度作為黏合劑成分的主要目的，並控制煅燒條件來將黏合劑成分全部去除。
進行所述煅燒的方法並無特別限定，例如可使用先前公知的烘箱等，以塗佈或描繪於被接合構件上的所述接合用組成物的溫度變成例如300℃以下的方式進行煅燒，藉此進行接合。所述煅燒的溫度的下限未必受到限定，較佳為可將被接合構件彼此接合、且無損本發明的效果的範圍的溫度。此處，於所述煅燒後的接合用組成物中，就獲得儘可能高的接合強度這一點而言，以有機物的殘存量少為宜，但亦可於無損本發明的效果的範圍內殘存有機物的一部分。
再者，於本發明的接合用組成物中包含有機物，但與現有的例如利用環氧樹脂等的熱硬化不同，並非藉由有機物的作用來獲得煅燒後的接合強度，而是藉由如所述般進行了熔接的無機粒子的熔接來獲得充分的接合強度。因此，即便於接合後，放置在比接合溫度高的溫度的使用環境中，且殘存的有機物劣化或分解．消失的情況下，亦不存在接合強度下降之虞，因此耐熱性優異。
根據本實施形態的接合用組成物，即便是利用例如150℃~200℃左右的低溫加熱的煅燒，亦可實現具有顯現高導電性的接合層的接合，因此可將比較不耐熱的被接合構件彼此接合。另外，煅燒時間並無特別限定，只要是對應於煅燒溫度可接合的煅燒時間即可。
於本實施形態中，為了進一步提高所述被接合構件與接合層的密接性，亦可進行所述被接合構件的表面處理。作為所述表面處理方法，例如可列舉：進行電暈處理、電漿處理、紫外線 (Ultraviolet，UV)處理、電子束處理等乾式處理的方法，事先於基材上設置底塗層或導電性膏吸收層的方法等。
(4)電子零件接合體
本實施形態的電子零件接合體是於基板上接合有LED(發光二極體)晶片的電子零件接合體，基板與LED(發光二極體)晶片使用本發明的接合用組成物來接合。
藉由使用本發明的接合用組成物，即便於大量生產電子零件接合體的情況下，亦在基板與LED(發光二極體)晶片的大致整個界面上形成接合用組成物的煅燒層，並且形成於LED(發光二極體)晶片的側面的接合用組成物的焊點的高度未滿10μm。 其結果，由焊點的形成所引起的LED封裝體的發光效率的下降得到有效抑制。
再者，晶片的尺寸及形狀、接合用組成物的煅燒層的厚度並無特別限定，例如可將晶片的尺寸(面積)設為0.2mm×0.2mm~2.0mm×2.0mm，並可將煅燒層的厚度設為1μm~50μm。
以上，對本發明的具有代表性的實施形態進行了說明，但本發明並不僅限定於該些實施形態。例如，於所述實施形態中，對採用金屬粒子作為無機粒子的無機金屬膠體分散液進行了說明，但例如亦可使用(混合)導電性、導熱性、介電性、離子傳導性等優異的摻錫氧化銦、氧化鋁、鈦酸鋇、磷酸鐵鋰等的無機粒子。
以下，於實施例中進一步說明本發明的接合用組成物， 但本發明並不受該些實施例任何限定。
[實施例]
<<實施例1>>
將甲苯(和光純藥工業(股份)製造的試劑一級)400ml、及己基胺(和光純藥工業(股份)製造的試劑一級)30g混合，並利用磁力攪拌器充分地攪拌。此處，一面進行攪拌一面添加硝酸銀(東洋化學工業(股份)製造的試劑特級)10g，於該硝酸銀溶解後，添加油酸(和光純藥工業(股份)製造的試劑一級)10g。 此處，滴加於離子交換水100ml中添加硼氫化鈉(和光純藥工業(股份)製造)1g製備而得的0.01g/ml的硼氫化鈉水溶液，獲得包含銀微粒子的液體。
攪拌1小時後，添加甲醇(和光純藥工業(股份)製造的試劑特級)300ml使銀微粒子凝聚、沈降。進而，藉由離心分離來使銀微粒子完全沈降後，將作為上清液的甲苯及甲醇去除，並將過剩的有機物去除，獲得銀微粒子約5g。利用所述段落號[0037]的方法測定銀微粒子的粒徑，結果為31nm。
向所獲得的銀微粒子5g中添加作為分散媒的1-癸醇(和光純藥工業(股份)製造的試劑一級)0.70g並進行捏合。使用隔膜泵進行幾分鐘減壓來使少量殘存的甲苯與甲醇蒸發，而獲得接合用組成物1。
[評價試驗]
(1)接合組成物的剪切黏度
使用錐板型黏度計(安東帕公司製造的流變計，MCR301)來測定接合用組成物1的黏度。測定條件設為測定模式：剪切模式，剪切速度：1s-1或10s-1，測定夾具：錐板(CP-50-2；直徑為50mm、角度為2°、間隙為0.045mm)，樣品量：5g，測定溫度：25℃、40℃、60℃、80℃，將所獲得的結果分別示於表1中。
(2)焊點高度的評價
使用黏晶機(喜尚陽(Hisol)公司製造)，將10μg的接合用組成物1載置於對表面實施了鍍金的氧化鋁板(10mm×10mm)上，並於其上輕輕地積層市售的藍色LED晶片(晶元光電(Epistar)公司製造的ES-CADBV24H，底面積：600μm×600μm，高度：150μm，重量：0.2mg)。
繼而，將所獲得的積層體放入至熱風循環式烘箱中，於大氣環境下以10℃/分的速度昇溫至200℃後保持120分鐘。冷卻至50℃以下後，自熱風循環式烘箱中取出積層體，利用影像顯微鏡(基恩斯(Keyence)公司製造)測量焊點高度。將所獲得的值示於表1中。
(3)接合強度測定
使用黏結強度試驗機(力世科(Rhesca)公司製造)，進行所述煅燒處理後的積層體的剪切強度試驗。將剝離時的接合強度除以晶片的底面積，而算出每單位面積的接合強度(MPa)，將所獲得的結果示於表1中。
(4)發光特性的評價
使用分光測光裝置(濱松光子(Hamamatsu Photonics)公司製造)，測定所述煅燒處理後的藍色LED晶片的亮度。將初期的亮度設為100，以相對值表示於溫度85℃、濕度85%的環境下連續點燈1000小時後的亮度，將所獲得的結果示於表1中。再者，表1中所示的比較例的發光強度(初期)表示將實施例1的發光強度設為100時的相對強度。
(5)熱循環(heat cycle)試驗
將積層體投入至冷熱衝擊裝置(愛斯佩克(Espec)公司製造、TSA-41L)中，於高溫側125℃下保持30分鐘，於低溫側-40℃下保持30分鐘。將高溫與低溫下的保持設為1循環，測定經過1000循環後的剪切強度，將所獲得的結果示於表1中。再者，剪切強度的測定使用(3)中記載的方法。
(6)接合率的測定
關於接合後的積層體，將藍色LED晶片自氧化鋁板剝去，利用影像顯微鏡觀察氧化鋁板及/或藍色LED晶片的表面的接合層。於對比模式(contrast mode)下求出接合層相對於藍色LED晶片的底面積的面積比例，測定接合率(%)。將所獲得的值示於表1中。
<<實施例2>>
除將油酸的添加量設為7g以外，以與實施例1相同的方式獲得接合用組成物2。以與實施例1相同的方式評價各種特性，將所獲得的結果示於表1中。
<<實施例3>>
除將油酸的添加量設為15g以外，以與實施例1相同的方式獲得接合用組成物3。以與實施例1相同的方式評價各種特性，將所獲得的結果示於表1中。
<<實施例4>>
除代替添加10g的油酸而添加5g的油酸及5g的己酸(和光純藥工業(股份)製造的試劑特級)，並使用Terusolve MTPH(日本萜烯化學(股份)製造)0.2g與1-癸醇0.5g作為分散媒以外，以與實施例1相同的方式獲得接合用組成物4。以與實施例1相同的方式評價各種特性，將所獲得的結果示於表1中。
<<實施例5>>
除代替油酸而添加10g的己酸以外，以與實施例1相同的方式獲得接合用組成物5。以與實施例1相同的方式評價各種特性，將所獲得的結果示於表1中。
<<實施例6>>
除代替己基胺而添加30g的辛基胺(和光純藥工業(股份)製造的試劑特級)，並將油酸的添加量設為5g，使用二氫乙酸松油酯(日本萜烯化學(股份)製造)0.4g與1-癸醇0.3g作為分散媒以外，以與實施例1相同的方式獲得接合用組成物6。以與實施例1相同的方式評價各種特性，將所獲得的結果示於表1中。
<<實施例7>>
除代替己基胺而添加30g的辛基胺以外，以與實施例1相同 的方式獲得接合用組成物7。以與實施例1相同的方式評價各種特性，將所獲得的結果示於表1中。
<<比較例1>>
除代替油酸而添加己酸3g，並將分散媒設為萜品醇(和光純藥工業(股份)製造的試劑一級)0.7g以外，以與實施例1相同的方式獲得比較接合用組成物1。以與實施例1相同的方式評價各種特性，將所獲得的結果示於表1中。
<<比較例2>>
除將油酸的添加量設為2g，並將分散媒設為1,3-丁二醇(和光純藥工業(股份)製造的試劑特級)0.7g以外，以與實施例1相同的方式獲得比較接合用組成物2。以與實施例1相同的方式評價各種特性，將所獲得的結果示於表1中。
<<比較例3>>
除將油酸的添加量設為15g並且添加十二基胺(和光純藥工業(股份)製造的試劑一級)5g，將分散媒設為Terusolve MTPH 0.4g及1-癸醇0.3g以外，以與實施例1相同的方式獲得比較接合用組成物3。以與實施例1相同的方式評價各種特性，將所獲得的結果示於表1中。
<<比較例4>>
除代替油酸而添加十二基胺10g及己酸10g以外，以與實施例1相同的方式獲得比較接合用組成物4。以與實施例1相同的方式評價各種特性，將所獲得的結果示於表1中。
<<比較例5>>
除將油酸的添加量設為15g並且添加己酸10g，將分散媒設為Terusolve MTPH 0.5g及1-癸醇0.2g以外，以與實施例1相同的方式獲得比較接合用組成物5。以與實施例1相同的方式評價各種特性，將所獲得的結果示於表1中。
[表1]
Figure 105135398-A0305-02-0043-1
根據表1中所示的結果，可知於本發明的實施例的接合用組成物中，藉由自25℃昇溫至60℃而黏度下降(實施例1~實施例7)。進而，25℃下的黏度於剪切速度10s-1下為10Pa．s~50Pa．s，且60℃下的黏度於剪切速度10s-1下為1Pa．s~10Pa．s。相對於此，比較例1~比較例3中，60℃下的黏度為1Pa．s~10Pa．s的範圍外，比較例2、比較例4及比較例5中，25℃下的黏度為10Pa．s~50Pa．s的範圍外。
另外，可知於使用本發明的實施例的接合用組成物的情況下，焊點高度為0μm，接合率為97%~100%，接合用組成物完全潤濕擴展至被接合面並且焊點的形成得到抑制。此外，LED亮度於初期及連續點燈1000小時後均顯示出高的值，關於剪切強度，亦於初期及1000循環的熱循環試驗後均顯示出高的值。
相對於此，關於25℃下的黏度於剪切速度10s-1下高於50Pa．s的比較例2及比較例5，無法將比較接合用組成物塗佈於被接合面。另外，關於25℃下的黏度於剪切速度10s-1下低於10Pa．s的比較例4，形成高的焊點，無法獲得充分的LED亮度，此外，熱循環試驗後的剪切強度顯著下降。
另外，關於60℃下的黏度於剪切速度10s-1下高於10Pa．s的比較例1，雖然焊點的形成得到抑制，但接合率的值低(85%)，熱循環試驗後的剪切強度顯著下降。

Claims (5)

  1. 一種接合用組成物，將無機粒子作為主成分，將有機成分作為副成分，所述接合用組成物的特徵在於：藉由昇溫而產生黏度下降，於所述黏度下降之後所述無機粒子彼此燒結，所述接合用組成物的大致25℃下的黏度於剪切速度10s-1下為10Pa．s~50Pa．s，所述接合用組成物的以於剪切速度1s-1下所測定的大致25℃下的黏度除以於剪切速度10s-1下所測定的大致25℃下的黏度所得的值來定義的觸變比為3~7。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的接合用組成物，大致60℃下的黏度於剪切速度10s-1下為1Pa．s~10Pa．s。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的接合用組成物，包含沸點為200℃以上的分散媒。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的接合用組成物，用於藉由煅燒將發光二極體晶片與基板接合。
  5. 一種電子零件接合體，於基板上接合有發光二極體晶片，所述電子零件接合體的特徵在於：在所述基板與所述發光二極體晶片的大致整個界面上形成如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的接合用組成物的煅燒層，且形成於所述發光二極體晶片的側面的所述接合用組成物的焊 點的高度未滿10μm。
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