WO2017188206A1 - 接合材およびそれを用いた接合方法 - Google Patents

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WO2017188206A1
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silver
solvent
mass
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哲 栗田
達朗 堀
圭一 遠藤
宏昌 三好
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Dowaエレクトロニクス株式会社
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    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/52Mounting semiconductor bodies in containers

Definitions

  • the present invention relates to a bonding material and a bonding method using the same, and in particular, a bonding material made of a silver paste containing silver fine particles and an electronic component such as a Si chip on a metal substrate such as a copper substrate using the bonding material. On how to do.
  • a silver paste in which silver fine particles are dispersed in a solvent is applied on the substrate, and then heated to remove the solvent.
  • the pre-dried film is formed on the substrate by removing the electronic component, and after placing the electronic component on the pre-dried film, the electronic component is heated via the silver bonding layer by heating the electronic component while applying pressure. Can be joined.
  • JP 2016-8332 A paragraph number 0009-0012
  • the present invention can prevent the occurrence of voids in the silver bonding layer by preventing bubble biting during the formation of the coating film even if the coating film is thickened.
  • An object of the present invention is to provide a bonding material and a bonding method using the same.
  • a first solvent comprising a diol as the solvent and the first solvent.
  • a second solvent composed of a polar solvent having a lower surface tension and using triol as an additive, even if the coating film is thickened, it prevents foam biting during the formation of the coating film, and silver bonding It has been found that it is possible to provide a bonding material and a bonding method using the same, which can prevent generation of voids in the layer, and the present invention has been completed.
  • the bonding material according to the present invention includes a first solvent made of diol as a solvent and a polar solvent having a lower surface tension than the first solvent in the bonding material made of silver paste containing silver fine particles, a solvent, and an additive.
  • the additive is a triol.
  • the first solvent is preferably octanediol.
  • the second solvent is preferably at least one selected from the group consisting of dialkyl glycol ethers, ethylene glycol ethers and monoalcohols, and is selected from the group consisting of dibutyl diglycol, hexyl diglycol and decanol. More preferably, it is a seed or more.
  • the average primary particle diameter of the silver fine particles is preferably 1 to 100 nm, and the content of the silver fine particles in the bonding material is preferably 60 to 90% by mass. Further, the bonding material may contain silver particles having an average particle diameter of 0.2 to 10 ⁇ m.
  • the content of silver particles having an average particle size of 0.2 to 10 ⁇ m in the bonding material is 30% by mass or less, and the content of silver fine particles and the content of silver particles having an average particle size of 0.2 to 10 ⁇ m The total is preferably 60 to 90% by mass.
  • the silver fine particles are preferably coated with an organic compound having 8 or less carbon atoms, and the organic compound is preferably sorbic acid.
  • the content of the first solvent in the bonding material is preferably 5 to 20% by mass
  • the content of the second solvent is preferably 0.5 to 15% by mass
  • the additive content is The amount is preferably from 0.5 to 10% by weight.
  • the bonding material may include a sintering aid.
  • the sintering aid is preferably diglycolic acid or malonic acid, and the content of the sintering aid in the bonding material is preferably 0.001 to 0.1% by mass.
  • the bonding method according to the present invention includes the above-described bonding material interposed between the objects to be bonded, and heated to sinter the silver in the bonding material to form a silver bonding layer. It is characterized by joining joined objects.
  • the “average primary particle diameter of silver fine particles” means the average value of primary particle diameters determined by a scanning electron microscope (SEM) or transmission electron micrograph (TEM image) of silver fine particles.
  • ADVANTAGE OF THE INVENTION even if it thickens a coating film, it can prevent a bubble biting at the time of formation of a coating film, and can prevent that a void arises in a silver joining layer, and a joining method using the same Can be provided.
  • the solvent in the bonding material made of silver paste containing silver fine particles, a solvent and an additive, is a first solvent made of diol, and the surface tension is lower than that of the first solvent.
  • a second solvent composed of a polar solvent, and the additive is triol.
  • the second solvent composed of a polar solvent having a surface tension lower than that of the first solvent is added as an antifoaming agent to reduce the surface tension of the solvent, and by adding triol, the coating film is thickened. Even in this case, it is possible to prevent the occurrence of voids in the silver bonding layer by preventing foam biting during the formation of the coating film.
  • the above-mentioned bonding material is interposed between the objects to be bonded and heated, so that the silver in the bonding material is sintered to form a silver bonding layer.
  • the objects to be joined are joined together. For example, after placing an electronic component on a pre-dried film bonding material obtained by pre-drying a coating film obtained by applying the bonding material on a copper substrate, while applying pressure to the electronic component By heating, silver in the silver paste is sintered to form a silver bonding layer, and the electronic component is bonded to the copper substrate via the silver bonding layer.
  • the bonding material when forming a thick coating film of about 200 ⁇ m on the substrate, it prevents foam biting, prevents cracking and peeling of the pre-dried film, and applies a low pressure of about 5 MPa. Even if it heats, it can prevent that a void arises in a silver joining layer, and it can join to-be-joined objects with high joining force.
  • the first solvent is a diol (having two hydroxyl groups), and the bonding material is heated to sinter silver in the silver paste to form a silver bonding layer.
  • the solvent does not remain in the silver bonding layer due to evaporation or decomposition.
  • the silver fine particles in the bonding material can be heated at a low temperature of 200 to 300 ° C. (preferably 210 to 290 ° C.) to sinter the silver to form a silver bonding layer.
  • the boiling point is preferably 200 to 300 ° C, more preferably 210 to 290 ° C.
  • the average surface tension of the first solvent is preferably 31.4 to 37.4 dyne / cm.
  • the surface tension can be measured by, for example, a fully automatic surface tension meter (CBVP-Z manufactured by Kyowa Interface Chemical Co., Ltd.).
  • the viscosity of the first solvent is 25 ° C. so that a thick coating film of 150 ⁇ m or more can be formed by the silver paste in which the first solvent is added to the silver fine particles together with the second solvent and the additive.
  • the pressure is preferably 1 to 300 mPa ⁇ s, more preferably 50 to 200 mPa ⁇ s.
  • a diol having 3 to 10 carbon atoms is preferably used, and a diol having 3 to 8 carbon atoms is more preferably used.
  • it is preferable that such a 1st solvent is diol which has a branch.
  • a first solvent specifically, octanediol (ODO) (2-ethyl-1,3-hexanediol, boiling point 243.0 ⁇ 8.0 ° C., viscosity (25 ° C.) 178 mPa ⁇ s, It is preferable to use a surface tension (25 ° C.) of 34.4 ⁇ 3.0 dyne / cm (average value 34.4 dyne / cm)).
  • OEO octanediol
  • 1 type of diol may be used and 2 or more types of diol may be used.
  • the content of the first solvent in the bonding material is preferably 5 to 20% by mass, and more preferably 7 to 18% by mass.
  • the second solvent is a polar solvent having a surface tension lower than that of the first solvent.
  • a polar solvent having a surface tension lower than that of the first solvent By adding such a polar solvent having a surface tension lower than that of the first solvent, the surface tension of the entire solvent can be reduced, so that the coating film is made thicker than when only the first solvent is used. Even in this case, it is possible to prevent the occurrence of voids in the silver bonding layer by preventing foam biting during the formation of the coating film.
  • the polar solvent that can be used as the second solvent preferably has a certain degree of compatibility with the first solvent.
  • the polar solvent which has a hydroxyl group, an ether bond, an amino group, and a carboxyl group can be used as a 2nd solvent, It is preferable to use the polar solvent which has a hydroxyl group and an ether bond.
  • it is a polar solvent which has a hydroxyl group as a 2nd solvent it is preferable to use polar solvents (it has 1 or 4 or more of hydroxyl groups) other than diol and a triol.
  • the second solvent is heated in the silver bonding layer by evaporation or decomposition when the bonding material is heated to sinter silver in the silver paste to form a silver bonding layer. It is preferable that the solvent does not remain in the solvent. Further, the boiling point of the second solvent is 200 to 300 ° C. so that the silver fine particles in the bonding material can be heated at a low temperature of 200 to 300 ° C. to sinter the silver to form a silver bonding layer. Is preferred. Moreover, it is preferable that the average value of the surface tension of the second solvent is 2.0 dyne / cm or more lower than the surface tension of the first solvent. Further, the viscosity of the second solvent is 25 ° C.
  • the pressure is preferably 1 to 200 mPa ⁇ s, more preferably 1 to 100 mPa ⁇ s.
  • glycol ethers such as dialkyl glycol ethers and ethylene glycol ethers
  • monoalcohols are preferably used, and glycol ethers and monoalcohols having 8 to 12 carbon atoms are further used. preferable.
  • DBDG dibutyl diglycol
  • dyne / cm (average value 28.7 dyne / cm)), hexyl diglycol (HeDG) (boiling point 260 ° C., viscosity (25 ° C.) 8.6 mPa ⁇ s, surface tension (25 ° C.) 32.3 ⁇ 3.0 dyne / cm (average value 32.3 dyne / cm)), 1-decanol (boiling point 227.8 ⁇ 3.0 ° C., viscosity (25 ° C.) 1.38 mPa ⁇ s, surface tension (25 ° C.) 29.9 ⁇ 3.0 dyne) / Cm (average value 29.9 dyne / cm)), 1-dodecanol (boiling point 258 ° C., viscosity (25 ° C.) 18-20 mPa ⁇ s, surface tension (25 ° C.) 30.4 ⁇ 3.
  • 1 type of a polar solvent whose surface tension is lower than a 1st solvent may be used, and 2 or more types may be used.
  • the content of the second solvent in the bonding material is preferably 0.5 to 15% by mass, and more preferably 0.7 to 12% by mass.
  • the triol used as an additive has three hydroxyl groups, the dispersibility with the first solvent and the second solvent is good, and the silver added to the silver fine particles together with the first solvent and the second solvent. Even if the coating film is thickened by the paste, it is possible to prevent bubbles from forming during the formation of the coating film and to prevent voids from being generated in the silver bonding layer.
  • the triol used as an additive is evaporated or heated when the bonding material is heated to sinter silver in the silver paste to form a silver bonding layer, in the same manner as the first solvent and the second solvent.
  • a triol that does not remain in the silver bonding layer due to decomposition or the like is preferable.
  • the boiling point of the second solvent is 200 to 300 ° C. so that the silver fine particles in the bonding material can be heated at a low temperature of 200 to 300 ° C. to sinter the silver to form a silver bonding layer. Is preferred.
  • the surface tension of the triol used as an additive is preferably 30 to 50 dyne / cm, and more preferably 30 to 40 dyne / cm, so that the surface tension of the solvent does not increase.
  • the viscosity of the triol is 25 ° C. so that a thick coating film of 150 ⁇ m or more can be formed by the silver paste obtained by adding the triol used as an additive to the silver fine particles together with the first solvent and the second solvent. In this case, it is preferably 2000 to 10000 mPa ⁇ s, and more preferably 4000 to 10000 mPa ⁇ s.
  • a triol having 3 to 8 carbon atoms is preferably used, and a triol having 3 to 6 carbon atoms is more preferably used.
  • a triol having a branch may be formed by a hydrocarbon group or may be formed by a hydroxyl group.
  • triol specifically, 2-methyl-butane-2,3,4-triol (isoprenetriol A (IPTL-A)) (boiling point 255.5 ° C., viscosity (25 ° C.) 5420 mPa ⁇ s, Surface tension (25 ° C.) 38.7 dyne / cm) and 2-methyl-butane-1,3,4-triol (isoprene triol B (IPTL-B)) (boiling point 278-282 ° C., viscosity (25 ° C.) 4050 mPa S, surface tension (25 ° C.) 47.5 ⁇ 1.0 dyne / cm (average value 47.5 dyne / cm)) can be used, and 2-methyl-butane-2,3,4-triol ( Isoprenetriol A (IPTL-A)) is preferably used.
  • IPTL-A 2-methyl-butane-2,3,4-triol
  • the bonding material may contain a sintering aid.
  • the sintering aid is preferably a dicarboxylic acid having 2 to 6 carbon atoms, more preferably diglycolic acid or malonic acid.
  • the content of the sintering aid in the bonding material is preferably 0.001 to 0.1% by mass, and more preferably 0.005 to 0.05% by mass.
  • the average primary particle diameter of the silver fine particles is 1 to 100 nm so that the silver fine particles in the bonding material can be heated at a low temperature of 200 to 300 ° C. to sinter the silver to form a silver bonding layer. Is more preferable, and 40 to 100 nm is more preferable. Further, the content of the silver fine particles in the bonding material is preferably 60 to 90% by mass, and more preferably 75 to 90% by mass.
  • the bonding material may contain silver particles having an average particle diameter of 0.2 to 10 ⁇ m, preferably 0.3 to 1 ⁇ m. Such micron-sized silver particles are connected to each other by the fused silver fine particles when the silver fine particles in the bonding material are heated at a low temperature of 200 to 300 ° C. to sinter the silver, and the silver bonding layer as a whole. Can be formed.
  • the content of silver particles having an average particle size of 0.2 to 10 ⁇ m in the bonding material is 30% by mass or less, and the content of silver fine particles and the content of silver particles having an average particle size of 0.2 to 10 ⁇ m
  • the total is preferably 60 to 90% by mass.
  • the silver fine particles are preferably coated with an organic compound having 8 or less carbon atoms (for example, a fatty acid or amine having 8 or less carbon atoms) in order to prevent aggregation in the bonding material.
  • an organic compound having 8 or less carbon atoms (for example, a fatty acid or amine having 8 or less carbon atoms)
  • sorbic acid or hexanoic acid can be used, and sorbic acid is preferably used so that the dispersibility with the first solvent and the second solvent is improved.
  • the average primary particle size of the silver fine particles may be determined, for example, by scanning the silver fine particles with a scanning electron microscope (SEM) (S-4700 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) or a transmission electron microscope (TEM) (manufactured by JEOL Ltd.). JEM-1011) for a predetermined magnification (for example, if the particle size is 20 nm or less, 180,000 times by TEM, if it is larger than 20 nm and 30 nm or less, 80,000 times by SEM, larger than 30 nm and 100 nm or less) Can be calculated from the primary particle diameter of 100 or more arbitrary silver fine particles on an image (SEM image or TEM image) observed at 50,000 times by SEM.
  • the average primary particle diameter of the silver fine particles can be calculated by, for example, image analysis software (A image-kun (registered trademark) manufactured by Asahi Kasei Engineering Co., Ltd.).
  • the viscosity at 5 rpm measured at 25 ° C. of the bonding material is preferably 10 to 30 Pa ⁇ s, and more preferably 10 to 20 Pa ⁇ s.
  • the ratio of the viscosity of 1 rpm (3.1 [1 / S]) to the viscosity of 5 rpm measured at 25 ° C. of the bonding material (viscosity of 1 rpm / 5 viscosity of 5 rpm) (Ti value) is 3.0 to 5.0. Is preferred.
  • Example 1 180.0 g of pure water was placed in a 300 mL beaker, and 33.6 g of silver nitrate (manufactured by Toyo Chemical Co., Ltd.) was added and dissolved to prepare an aqueous silver nitrate solution as a raw material solution.
  • a liquid containing the aggregate of silver fine particles is designated as No. 1
  • the mixture was filtered with 5C filter paper, and the recovered material was washed with pure water to obtain an aggregate of silver fine particles.
  • the silver fine particle aggregate was dried in a vacuum dryer at 80 ° C. for 12 hours to obtain a dry powder of the silver fine particle aggregate.
  • the silver fine particle aggregate dry powder thus obtained was crushed to adjust the size of the secondary aggregate. In addition, it was 85 nm when the average primary particle diameter of this silver fine particle was calculated
  • This mixture was kneaded for 30 seconds at a revolution speed of 1400 rpm and a rotation speed of 700 rpm by a kneading defoaming machine (V-mini300 type manufactured by EME Co., Ltd.).
  • This kneaded product is diluted with a mixed solvent (Solmix AP-7 manufactured by Nippon Alcohol Sales Co., Ltd.), stirred, crushed with a wet jet mill (RM-L1000EP manufactured by Rix Corporation), and degassed by vacuum stirring.
  • the viscosity is measured by measuring the shear rate at 1.6 [1 / S], 3.1 [1 / S], 6.3 [1 / S], 15.7 [1 / S], 31.3 [1]. / S], 62.7 [1 / S], and 156.7 [1 / S], and the viscosity was measured 20 seconds after each shear rate was reached.
  • Ag concentration in a silver paste was calculated
  • required with the heat loss method Ag concentration was 79.6 mass%.
  • the particle size of the silver particles contained in this bonding material was evaluated by a grind gauge (BYK 50 ⁇ m stainless steel) as follows. First, clean the grind gauge with an alcohol solvent (Solmix) and dry it thoroughly, then place 5-10 g of silver paste on the deep side of the grind gauge (50 ⁇ m side), and place the scraper with the thumbs of both hands.
  • a grind gauge BYK 50 ⁇ m stainless steel
  • the portion where a noticeable line begins to appear in the silver paste is perpendicular to the long side of the groove and from the direction of an angle of 20-30 ° to the surface of the grind gauge Observe and obtain the particle size of the first line (1st scratch, maximum particle size Dmax) and the fourth line (4th scratch) along the groove, and the average particle size as the particle size of 10 or more lines appearing uniformly D 50 was obtained.
  • the sparse line before a remarkable line begins to appear is disregarded and there are one grind gauge on each of the left and right, the average value of the values indicated by the two is used as the measurement result.
  • the 1st scratch was less than 20 ⁇ m
  • the 4th scratch was less than 10 ⁇ m
  • the average particle size D 50 was less than 5 ⁇ m.
  • a metal mask having a thickness of 200 ⁇ m is placed on a 30 mm ⁇ 30 mm ⁇ 1 mm copper substrate (C1020), and the above-mentioned metal squeegee is used with a screen printer (SP18P-L manufactured by Panasonic FS Engineering Co., Ltd.).
  • the bonding material (silver paste) was applied on the copper substrate so as to have a size of 10 mm ⁇ 10 mm and a thickness (printed film thickness) of 200 ⁇ m.
  • this coating film was observed with a 3D shape measuring instrument (Microscope VR-3200 manufactured by Keyence Corporation), no bubbles were observed in the coating film.
  • the copper substrate coated with the bonding material is placed on a metal bat, placed in an oven (manufactured by Yamato Kagaku Co., Ltd.), preheated by heating at 120 ° C. for 20 minutes in an air atmosphere, The solvent was removed to form a pre-dried film.
  • this pre-dried film was observed with a 3D shape measuring instrument (Microscope VR-3200 manufactured by Keyence Corporation), no cracks or peeling were observed in the pre-dried film.
  • an SiC chip (8 mm ⁇ 8 mm in size) having a silver plating of 0.3 mm is disposed on the pre-dried film.
  • This is installed in a hot press machine (manufactured by DOWA Electronics Co., Ltd.), heated up to 290 ° C. in about 120 seconds while applying a 5.0 MPa load in the atmosphere, and held for 90 seconds after reaching 290 ° C.
  • Firing was performed to sinter silver in the silver paste to form a silver bonding layer, and a bonded body in which the SiC chip was bonded to the copper substrate by the silver bonding layer was obtained.
  • the bonded body thus obtained was observed for the presence or absence of voids in the silver bonding layer using an ultrasonic microscope (C-SAM manufactured by SONOSCAN). No voids were observed.
  • Example 2 The ODO addition amount as the solvent 1 was 9.34 g, the addition amount of DBDG as the solvent 2 was 1.65 g, and the addition amounts of ODO and DBDG as the dilution solvent were 6.91 g and 1.22 g, respectively.
  • 79.5% by mass of silver particles 1, 15.06% by mass of ODO, 2.66% by mass of DBDG, 2.77% by mass of IPTL-A, and 0.01% by mass.
  • a bonding material (silver paste) containing DGA was obtained.
  • required with the heat loss method Ag concentration was 78.5 mass%.
  • a coating film, a pre-dried film, and a bonded body were produced and observed by the same method as in Example 1. As a result, no bubbles were observed in the coating film, and cracks and peeling were not observed in the pre-dried film. It was not observed, and no void was observed in the silver bonding layer of the bonded body.
  • Example 3 The addition amount of ODO as the solvent 1 was 8.79 g, the addition amount of DBDG as the solvent 2 was 2.20 g, and the addition amounts of ODO and DBDG as the dilution solvent were 6.88 g and 1.72 g, respectively.
  • 79.2% by mass of silver particles 1, 14.42% by mass of ODO, 3.61% by mass of DBDG, 2.76% by mass of IPTL-A, and 0.01% by mass.
  • a bonding material (silver paste) containing% DGA was obtained.
  • required with the heat loss method Ag concentration was 78.3 mass%.
  • a coating film, a pre-dried film, and a bonded body were produced and observed by the same method as in Example 1. As a result, no bubbles were observed in the coating film, and cracks and peeling were not observed in the pre-dried film. It was not observed, and no void was observed in the silver bonding layer of the bonded body.
  • Example 4 The addition amount of ODO as the solvent 1 is 8.09 g, the addition amount of DBDG as the solvent 2 is 0.90 g, the addition amount of IPTL-A as the additive is 5.0 g, and the addition amounts of ODO and DBDG as the dilution solvent Except for addition amounts of 5.56 g and 0.62 g, respectively, 81.0% by mass of silver particles 1, 12.85% by mass of ODO and 1.43% by mass of DBDG were obtained in the same manner as in Example 1. And a bonding material (silver paste) containing 4.71% by mass of IPTL-A and 0.01% by mass of DGA. In addition, when Ag concentration in a silver paste was calculated
  • a coating film, a pre-dried film, and a bonded body were produced and observed by the same method as in Example 1. As a result, no bubbles were observed in the coating film, and cracks and peeling were not observed in the pre-dried film. It was not observed, and no void was observed in the silver bonding layer of the bonded body.
  • Example 5 The addition amount of ODO as the solvent 1 is 11.24 g, the addition amount of DBDG as the solvent 2 is 1.25 g, the addition amount of IPTL-A as the additive is 1.5 g, and the addition amounts of ODO and DBDG as dilution solvents Except for the addition amounts of 6.41 g and 0.71 g, respectively, 80.3% by mass of silver particles 1, 16.46% by mass of ODO and 1.83% by mass of DBDG were obtained in the same manner as in Example 1. And 1.40 mass% IPTL-A and 0.01 mass% DGA-containing bonding material (silver paste). In addition, when Ag concentration in a silver paste was calculated
  • a coating film, a pre-dried film, and a bonded body were produced and observed by the same method as in Example 1. As a result, no bubbles were observed in the coating film, and cracks and peeling were not observed in the pre-dried film. It was not observed, and no void was observed in the silver bonding layer of the bonded body.
  • HeDG hexyl diglycol
  • a bonding material (silver paste) containing 7% by mass of silver particles 1, 14.83% by mass of ODO, 1.65% by mass of HeDG, 2.81% by mass of IPTL-A, and 0.01% by mass of DGA. Obtained. In addition, when Ag concentration in a silver paste was calculated
  • a coating film, a pre-dried film, and a bonded body were produced and observed by the same method as in Example 1. As a result, no bubbles were observed in the coating film, and cracks and peeling were not observed in the pre-dried film. It was not observed, and no void was observed in the silver bonding layer of the bonded body.
  • Example 7 Instead of DBDG as solvent 2, 1-decanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., boiling point 227.8 ⁇ 3.0 ° C., viscosity (25 ° C.) 1.38 mPa ⁇ s, surface tension (25 ° C.) 29.9 ⁇ Example 1 except that 1.10 g of 3.0 dyne / cm (average value 29.9 dyne / cm) was added and 5.33 g of ODO and 0.59 g of 1-decanol were added in place of ODO and DBDG as diluent solvents.
  • a coating film, a pre-dried film, and a bonded body were produced and observed by the same method as in Example 1. As a result, no bubbles were observed in the coating film, and cracks and peeling were not observed in the pre-dried film. It was not observed, and no void was observed in the silver bonding layer of the bonded body.
  • Example 8 The amount of ODO added as solvent 1 was 8.79 g (8.79% by mass), and as solvent 2, 1.20 g of 1-decanol (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added instead of DBDG as a diluent solvent. Except for adding ODO 4.84 g and 1-decanol 1.21 g instead of ODO and DBDG, the same procedure as in Example 1 was performed, and 81.1% by mass of silver particles 1 and 12.85% by mass of ODO and 3 A bonding material (silver paste) containing .21% by mass of 1-decanol, 2.83% by mass of IPTL-A and 0.01% by mass of DGA was obtained. In addition, when Ag concentration in a silver paste was calculated
  • a coating film, a pre-dried film, and a bonded body were produced and observed by the same method as in Example 1. As a result, no bubbles were observed in the coating film, and cracks and peeling were not observed in the pre-dried film. It was not observed, and no void was observed in the silver bonding layer of the bonded body.
  • Example 9 180.0 g of pure water was placed in a 300 mL beaker, and 33.6 g of silver nitrate (manufactured by Toyo Chemical Co., Ltd.) was added and dissolved to prepare an aqueous silver nitrate solution as a raw material solution.
  • a liquid containing the aggregate of silver fine particles is designated as No. 1
  • the mixture was filtered with 5C filter paper, and the recovered material was washed with pure water to obtain an aggregate of silver fine particles.
  • the silver fine particle aggregate was dried in a vacuum dryer at 80 ° C. for 12 hours to obtain a dry powder of the silver fine particle aggregate.
  • the silver fine particle aggregate dry powder thus obtained was crushed to adjust the size of the secondary aggregate. In addition, it was 60 nm when the average primary particle diameter of this silver fine particle was calculated
  • the 1st scratch was less than 20 ⁇ m
  • the 4th scratch was less than 10 ⁇ m
  • the average particle size D50 was less than 5 ⁇ m.
  • the viscosity and Ti value of this bonding material (silver paste) were determined by the same method as in Example 1, the viscosity was 15 (Pa ⁇ s) at 25 rpm and 5 rpm (15.7 [1 / S]). The Ti value was 3.7.
  • a coating film, a pre-dried film, and a bonded body were produced and observed by the same method as in Example 1. As a result, no bubbles were observed in the coating film, and cracks and peeling were not observed in the pre-dried film. It was not observed, and no void was observed in the silver bonding layer of the bonded body.
  • Example 10 Example except that 0.01 g of malonic acid was used instead of oxydiacetic acid (diglycolic acid) as a sintering aid, and the addition amounts of ODO and DBDG as dilution solvents were 7.44 g and 0.83 g, respectively.
  • oxydiacetic acid diglycolic acid
  • ODO and DBDG dilution solvents were 7.44 g and 0.83 g, respectively.
  • a coating film, a pre-dried film, and a bonded body were produced and observed by the same method as in Example 1. As a result, no bubbles were observed in the coating film, and cracks and peeling were not observed in the pre-dried film. It was not observed, and no void was observed in the silver bonding layer of the bonded body.
  • Example 11 After obtaining a dry powder of an aggregate of silver fine particles (coated with sorbic acid) in the same manner as in Example 9, 61.5 g of the dry powder (silver particle 2) of the aggregate of silver fine particles and a micron size 20.5 g of silver particles AG2-1C (manufactured by DOWA Electronics Co., Ltd., average particle size (average primary particle size obtained from SEM image) 0.3 ⁇ m) (silver particles 3) were aggregated with silver fine particles of Example 1
  • the amount of ODO added as solvent 1 was 8.25 g
  • the amount of DBDG added as solvent 2 was 8.25 g
  • a coating film, a pre-dried film, and a bonded body were produced and observed by the same method as in Example 1. As a result, no bubbles were observed in the coating film, and cracks and peeling were not observed in the pre-dried film. It was not observed, and no void was observed in the silver bonding layer of the bonded body.
  • Example 12 The addition amount of ODO as solvent 1 was 9.90 g, the addition amount of DBDG as solvent 2 was 6.60 g, and the addition amounts of ODO and DBDG as dilution solvents were 2.14 g and 1.43 g, respectively.
  • % Of IPTL-A was obtained as a bonding material (silver paste).
  • required with the heat loss method Ag concentration was 78.5 mass%.
  • a coating film, a pre-dried film, and a bonded body were produced and observed by the same method as in Example 1. As a result, no bubbles were observed in the coating film, and cracks and peeling were not observed in the pre-dried film. It was not observed, and no void was observed in the silver bonding layer of the bonded body.
  • Example 13 The addition amount of ODO as the solvent 1 was 11.55 g, the addition amount of DBDG as the solvent 2 was 4.95 g, and the addition amounts of ODO and DBDG as the dilution solvent were 2.13 g and 0.91 g, respectively.
  • % Of IPTL-A was obtained as a bonding material (silver paste).
  • required with the heat loss method Ag concentration was 78.9 mass%.
  • a coating film, a pre-dried film, and a bonded body were produced and observed by the same method as in Example 1. As a result, no bubbles were observed in the coating film, and cracks and peeling were not observed in the pre-dried film. It was not observed, and no void was observed in the silver bonding layer of the bonded body.
  • Example 14 The addition amount of ODO as the solvent 1 is 13.20 g, the addition amount of DBDG as the solvent 2 is 3.30 g, and the addition amounts of ODO and DBDG as the dilution solvent are 2.02 g and 0.50 g, respectively.
  • % Of IPTL-A was obtained as a bonding material (silver paste).
  • required with the heat loss method Ag concentration was 79.3 mass%.
  • a coating film, a pre-dried film, and a bonded body were produced and observed by the same method as in Example 1. As a result, no bubbles were observed in the coating film, and cracks and peeling were not observed in the pre-dried film. It was not observed, and no void was observed in the silver bonding layer of the bonded body.
  • Example 15 The addition amount of ODO as the solvent 1 was 14.85 g, the addition amount of DBDG as the solvent 2 was 1.65 g, and the addition amounts of ODO and DBDG as the dilution solvent were 1.81 g and 0.20 g, respectively.
  • % Of IPTL-A was obtained as a bonding material (silver paste).
  • required with the heat loss method Ag concentration was 79.7 mass%.
  • a coating film, a pre-dried film, and a bonded body were produced and observed by the same method as in Example 1. As a result, no bubbles were observed in the coating film, and cracks and peeling were not observed in the pre-dried film. It was not observed, and no void was observed in the silver bonding layer of the bonded body.
  • Example 16 Except for adding 2.25 g of 1-decanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) instead of DBDG as solvent 2 and adding 2.19 g of ODO and 2.19 g of 1-decanol instead of ODO and DBDG as diluent solvents.
  • DBDG DBDG
  • ODO and DBDG diluent solvents.
  • a bonding material (silver paste) containing 44% by mass of IPTL-A was obtained.
  • required with the heat loss method Ag concentration was 78.0 mass%.
  • a coating film, a pre-dried film, and a bonded body were produced and observed by the same method as in Example 1. As a result, no bubbles were observed in the coating film, and cracks and peeling were not observed in the pre-dried film. It was not observed, and no void was observed in the silver bonding layer of the bonded body.
  • Example 17 Except that 6.60 g of 1-decanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added instead of DBDG as solvent 2, and 2.30 g of ODO and 1.54 g of 1-decanol were added as dilution solvents instead of ODO and DBDG.
  • DBDG DBDG
  • ODO and DBDG dilution solvents
  • a coating film, a pre-dried film, and a bonded body were produced and observed by the same method as in Example 1. As a result, no bubbles were observed in the coating film, and cracks and peeling were not observed in the pre-dried film. It was not observed, and no void was observed in the silver bonding layer of the bonded body.
  • Example 18 Except that 4.95 g of 1-decanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added instead of DBDG as solvent 2, and 2.32 g of ODO and 0.99 g of 1-decanol were added instead of ODO and DBDG as solvent.
  • DBDG DBDG
  • ODO and DBDG ODO and DBDG
  • a coating film, a pre-dried film, and a bonded body were produced and observed by the same method as in Example 1. As a result, no bubbles were observed in the coating film, and cracks and peeling were not observed in the pre-dried film. It was not observed, and no void was observed in the silver bonding layer of the bonded body.
  • Example 19 Except that 3.30 g of 1-decanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added as the solvent 2 instead of DBDG, and 2.23 g of ODO and 0.56 g of 1-decanol were added as the diluent solvent instead of ODO and DBDG.
  • 59.8% by weight of silver particles 2 19.9% by weight of silver particles 3, 15.07% by weight of ODO, 3.77% by weight of 1-decanol and 1.
  • required with the heat loss method Ag concentration was 79.2 mass%.
  • a coating film, a pre-dried film, and a bonded body were produced and observed by the same method as in Example 1. As a result, no bubbles were observed in the coating film, and cracks and peeling were not observed in the pre-dried film. It was not observed, and no void was observed in the silver bonding layer of the bonded body.
  • Example 20 1-decanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 1.65 g was added instead of DBDG as solvent 2, and ODO 2.05 g and 1-decanol 0.23 g were added instead of ODO and DBDG as diluent solvents.
  • ODO organic radical
  • DBDG DBDG
  • ODO organic radical-driven DBDG
  • a coating film, a pre-dried film, and a bonded body were produced and observed by the same method as in Example 1. As a result, no bubbles were observed in the coating film, and cracks and peeling were not observed in the pre-dried film. It was not observed, and no void was observed in the silver bonding layer of the bonded body.
  • Example 21 Implementation was performed except that 8.25 g of hexyl diglycol (HeDG) (manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) was added as the solvent 2 instead of DBDG, and 1.99 g of ODO and 1.99 g of HeDG were added as the diluent solvent instead of ODO and DBDG.
  • HeDG hexyl diglycol
  • a coating film, a pre-dried film, and a bonded body were produced and observed by the same method as in Example 1. As a result, no bubbles were observed in the coating film, and cracks and peeling were not observed in the pre-dried film. It was not observed, and no void was observed in the silver bonding layer of the bonded body.
  • Example 22 The addition amount of ODO as solvent 1 is 7.50 g, the addition amount of DBDG as solvent 2 is 7.50 g, the addition amount of IPTL-A as an additive is 3.0 g, and ODO and DBDG as dilution solvents Except for the addition amounts of 1.65 g and 1.65 g, respectively, 59.5% by mass of silver particles 2 and 19.8% by mass of silver particles 3 and 8.90% by mass were obtained in the same manner as in Example 11. Of ODO, 8.90% by mass of DBDG and 2.90% by mass of IPTL-A were obtained. In addition, when Ag concentration in a silver paste was calculated
  • a coating film, a pre-dried film, and a bonded body were produced and observed by the same method as in Example 1. As a result, no bubbles were observed in the coating film, and cracks and peeling were not observed in the pre-dried film. It was not observed, and no void was observed in the silver bonding layer of the bonded body.
  • Example 23 The amount of ODO added as solvent 1 was 8.00 g, the amount of DBDG added as solvent 2 was 8.00 g, the amount of IPTL-A added as an additive was 2.0 g, and the amount of ODO and DBDG as diluent solvents Except for the addition amounts of 1.92 g and 1.92 g, respectively, 59.2% by mass of silver particles 2 and 19.7% by mass of silver particles 3 and 9.59% by mass were obtained in the same manner as in Example 11. Of ODO, 9.59% by mass of DBDG and 1.92% by mass of IPTL-A were obtained. In addition, when Ag concentration in a silver paste was calculated
  • a coating film, a pre-dried film, and a bonded body were produced and observed by the same method as in Example 1. As a result, no bubbles were observed in the coating film, and cracks and peeling were not observed in the pre-dried film. It was not observed, and no void was observed in the silver bonding layer of the bonded body.
  • Example 24 After obtaining a dry powder of an aggregate of silver fine particles (coated with sorbic acid) in the same manner as in Example 9, 72.0 g of the dry powder (silver particle 2) of the aggregate of silver fine particles and a micron size In place of 10.0 g of silver particles AG2-1C (manufactured by DOWA Electronics Co., Ltd., average particle size 0.3 ⁇ m) (silver particles 3) with the dry powder (silver particles 1) of the aggregate of silver fine particles of Example 1
  • the amount of ODO added as solvent 1 was 8.25 g
  • the amount of DBDG added as solvent 2 was 8.25 g
  • the amount of IPTL-A added as additive was 1.5 g
  • the amount of ODO as diluent solvent was And DBDG were added to 2.75 g and 2.75 g, respectively, and 68.3 mass by the same method as in Example 1 except that oxydiacetic acid (diglycolic acid) as a sintering aid was not added.
  • a coating film, a pre-dried film, and a bonded body were produced and observed by the same method as in Example 1. As a result, no bubbles were observed in the coating film, and cracks and peeling were not observed in the pre-dried film. It was not observed, and no void was observed in the silver bonding layer of the bonded body.
  • Example 25 2-methyl-butane-1,3,4-triol (isoprenetriol B (IPTL-B)) (boiling point 278-282 ° C., viscosity (25 ° C.) 4050 mPa ⁇ s, surface instead of IPTL-A as additive 3.00 g of tension (25 ° C.) 47.5 ⁇ 1.0 dyne / cm (average value 47.5 dyne / cm)) was added, and the addition amounts of ODO and DBDG as dilution solvents were 2.84 g and 0.32 g, respectively.
  • IPTL-B isoprenetriol B
  • a coating film, a pre-dried film, and a bonded body were produced and observed by the same method as in Example 1. As a result, no bubbles were observed in the coating film, and cracks and peeling were not observed in the pre-dried film. It was not observed, and no void was observed in the silver bonding layer of the bonded body.
  • a coating film, a pre-dried film, and a bonded body were produced and observed by the same method as in Example 1.
  • bubbles were formed in the coating film, and cracks occurred in the pre-dried film. No peeling of the pre-dried film was observed. Further, voids originating from cracks in the pre-dried film were observed in the silver bonding layer of the bonded body.
  • a bonding material (silver paste) containing particles 1, 16.55% by mass of ODO, 1.84% by mass of DBDG, 2.74% by mass of IPDL-EtHex, and 0.01% by mass of DGA was obtained.
  • Ag concentration in a silver paste was calculated
  • Example 2 Using this bonding material, a coating film, a pre-dried film, and a bonded body were prepared and observed in the same manner as in Example 1. As a result, bubbles were formed in the coating film, and cracks and peeling occurred in the pre-dried film. However, no peeling of the pre-dried film was observed. Further, voids originating from cracks in the pre-dried film were observed in the silver bonding layer of the bonded body.
  • Example 2 Using this bonding material, a coating film, a pre-dried film, and a bonded body were prepared and observed in the same manner as in Example 1. As a result, bubbles were formed in the coating film, and cracks and peeling occurred in the pre-dried film. It was. Further, voids originating from cracks in the pre-dried film were observed in the silver bonding layer of the bonded body.
  • Tables 1 and 2 show the manufacturing conditions and characteristics of the bonding materials of these examples and comparative examples.

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Abstract

塗布膜を厚くしても塗布膜の形成の際の泡噛みを防止して銀接合層にボイドが生じるのを防止することができる、接合材およびそれを用いた接合方法を提供する。銀微粒子と溶剤と添加剤を含む銀ペーストからなる接合材において、溶剤として、オクタンジオールなどのジオールからなる第1の溶剤と、この第1の溶剤より表面張力が低い極性溶媒(好ましくはジブチルジグリコール、ヘキシルジグリコール、デカノールおよびドデカノールからなる群から選ばれる1種以上)からなる第2の溶剤とを含み、添加剤がトリオールである。

Description

接合材およびそれを用いた接合方法
 本発明は、接合材およびそれを用いた接合方法に関し、特に、銀微粒子を含む銀ペーストからなる接合材およびその接合材を用いて銅基板などの金属基板上にSiチップなどの電子部品を接合する方法に関する。
 近年、銀微粒子を含む銀ペーストを接合材として使用し、被接合物間に接合材を介在させて加熱することにより、接合材中の銀を焼結させて、被接合物同士を接合することが提案されている(例えば、特許文献1~2参照)。
 このような接合材を使用して銅基板などの金属基板上にSiチップなどの電子部品を固定する場合、銀微粒子が溶媒に分散した銀ペーストを基板上に塗布した後、加熱して溶媒を除去することにより、基板上に予備乾燥膜を形成し、この予備乾燥膜上に電子部品を配置した後、電子部品に圧力を加えながら加熱することにより、銀接合層を介して電子部品を基板に接合することができる。
特開2011-80147号公報(段落番号0014-0020) 特開2016-8332号公報(段落番号0009-0012)
 しかし、特許文献1~2の接合材のような銀微粒子を含む銀ペーストからなる従来の接合材をメタルマスクとメタルスキージにより基板上に150μm以上の厚さに印刷して厚い塗布膜を形成すると、印刷の際に銀ペーストがメタルマスクとメタルスキージの間で回転(ローリング)することによって、泡噛み(空気などの気体が混入して均一な状態でなくなること)が生じ、塗布膜に泡が巻き込まれ易くなり、この塗布膜に形成された泡によって、予備乾燥膜の表面に凹凸が形成されたり、予備乾燥膜にクラックや剥離が生じ易くなり、このような予備乾燥膜の表面の凹凸や予備乾燥膜のクラックなどによって、銀接合層にボイドが生じ易くなり、接合材の信頼性や放熱性が低下し易くなる。特に、高温信頼性が要求されるSiCデバイスを基板上に接合する場合には、高温信頼性を確保するために接合層を十分に厚くすることが必要となる場合があり、接合層を厚くするために塗布膜を厚くして予備乾燥膜を厚くすると、予備乾燥膜の収縮が大きくなり、予備乾燥膜の表面の凹凸や予備乾燥膜のクラックや剥離が一層生じ易くなる。
 したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、塗布膜を厚くしても塗布膜の形成の際の泡噛みを防止して銀接合層にボイドが生じるのを防止することができる、接合材およびそれを用いた接合方法を提供することを目的とする。
 本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、銀微粒子と溶剤と添加剤を含む銀ペーストからなる接合材において、溶剤としてジオールからなる第1の溶剤とこの第1の溶剤より表面張力が低い極性溶媒からなる第2の溶剤とを使用し、添加剤としてトリオールを使用することにより、塗布膜を厚くしても塗布膜の形成の際の泡噛みを防止して銀接合層にボイドが生じるのを防止することができる、接合材およびそれを用いた接合方法を提供することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
 すなわち、本発明による接合材は、銀微粒子と溶剤と添加剤を含む銀ペーストからなる接合材において、溶剤として、ジオールからなる第1の溶剤と、この第1の溶剤より表面張力が低い極性溶媒からなる第2の溶剤とを含み、添加剤がトリオールであることを特徴とする。
 この接合材において、第1の溶剤はオクタンジオールであるのが好ましい。また、第2の溶剤は、ジアルキルグリコールエーテル、エチレングリコール系エーテルおよびモノアルコールからなる群から選ばれる1種以上であるのが好ましく、ジブチルジグリコール、ヘキシルジグリコールおよびデカノールからなる群から選ばれる1種以上であるのがさらに好ましい。また、銀微粒子の平均一次粒子径は1~100nmであるのが好ましく、接合材中の銀微粒子の含有量は60~90質量%であるのが好ましい。また、接合材が平均粒径0.2~10μmの銀粒子を含んでもよい。この場合、接合材中の平均粒径0.2~10μmの銀粒子の含有量が30質量%以下であり且つ銀微粒子の含有量と平均粒径0.2~10μmの銀粒子の含有量の合計が60~90質量%であるのが好ましい。また、銀微粒子が炭素数8以下の有機化合物で被覆されているのが好ましく、有機化合物がソルビン酸であるのが好ましい。また、接合材中の第1の溶剤の含有量が5~20質量%であるのが好ましく、第2の溶剤の含有量が0.5~15質量%であるのが好ましく、添加剤の含有量が0.5~10質量%であるのが好ましい。また、接合材が焼結助剤を含んでもよい。この場合、焼結助剤がジグリコール酸またはマロン酸であるのが好ましく、接合材中の焼結助剤の含有量が0.001~0.1質量%であるのが好ましい。
 また、本発明による接合方法は、上記の接合材を被接合物間に介在させて加熱することにより、接合材中の銀を焼結させて銀接合層を形成し、この銀接合層により被接合物同士を接合することを特徴とする。
 なお、本明細書中において、「銀微粒子の平均一次粒子径」とは、銀微粒子の走査型電子顕微鏡(SEM)または透過型電子顕微鏡写真(TEM像)により求められる一次粒子径の平均値をいう。
 本発明によれば、塗布膜を厚くしても塗布膜の形成の際の泡噛みを防止して銀接合層にボイドが生じるのを防止することができる、接合材およびそれを用いた接合方法を提供することができる。
 本発明による接合材の実施の形態では、銀微粒子と溶剤と添加剤を含む銀ペーストからなる接合材において、溶剤として、ジオールからなる第1の溶剤と、この第1の溶剤より表面張力が低い極性溶媒からなる第2の溶剤とを含み、添加剤がトリオールである。このように、第1の溶剤より表面張力が低い極性溶媒からなる第2の溶剤を消泡剤として添加して、溶剤の表面張力を低下させるとともに、トリオールを添加することにより、塗布膜を厚くしても塗布膜の形成の際の泡噛みを防止して銀接合層にボイドが生じるのを防止することができる。
 本発明による接合方法の実施の形態では、上記の接合材を被接合物間に介在させて加熱することにより、接合材中の銀を焼結させて銀接合層を形成し、この銀接合層により被接合物同士を接合する。例えば、上記の接合材を銅基板上に塗布して得られた塗布膜を予備乾燥して得られた予備乾燥膜の接合材上に電子部品を配置した後、この電子部品に圧力を加えながら加熱することにより、銀ペースト中の銀を焼結させて銀接合層を形成し、この銀接合層を介して電子部品を銅基板に接合する。上記の接合材を使用すれば、基板上に200μm程度の厚い塗布膜を形成する際に、泡噛みを防止し、予備乾燥膜のクラックや剥離を防止して、5MPa程度の低い圧力を加えながら加熱しても、銀接合層にボイドが生じるのを防止して、高い接合力で被接合物同士を接合することができる。
 上記の接合材の実施の形態において、第1の溶剤は、(2つのヒドロキシル基を有する)ジオールであり、接合材を加熱して銀ペースト中の銀を焼結させて銀接合層を形成する際に、蒸発または分解などにより銀接合層中に残存しない溶剤であるのが好ましい。また、接合材中の銀微粒子を200~300℃(好ましくは210~290℃)の低温で加熱して銀を焼結させて銀接合層を形成することができるように、第1の溶剤の沸点は200~300℃であるのが好ましく、210~290℃であるのがさらに好ましい。また、第1の溶剤の表面張力は、その平均値が31.4~37.4dyne/cmであるのが好ましい。なお、表面張力は、例えば、全自動表面張力計(協和界面化学株式会社製のCBVP-Z)などにより測定することができる。また、第1の溶剤を第2の溶剤および添加剤とともに銀微粒子に添加した銀ペーストにより、150μm以上の厚い塗布膜を形成することができるように、第1の溶剤の粘度は、25℃において1~300mPa・sであるのが好ましく、50~200mPa・sであるのがさらに好ましい。このような第1の溶剤として、炭素数3~10のジオールを使用するのが好ましく、炭素数3~8のジオールを使用するのがさらに好ましい。また、このような第1の溶剤が分岐を有するジオールであるのが好ましい。
 このような第1の溶剤として、具体的には、オクタンジオール(ODO)(2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、沸点243.0±8.0℃、粘度(25℃)178mPa・s、表面張力(25℃)34.4±3.0dyne/cm(平均値34.4dyne/cm))を使用するのが好ましい。なお、第1の溶剤として、1種のジオールを使用してもよいし、2種以上のジオールを使用してもよい。接合材中の第1の溶剤の含有量は、5~20質量%であるのが好ましく、7~18質量%であるのがさらに好ましい。
 第2の溶剤は、第1の溶剤より表面張力が低い極性溶媒である。このような第1の溶剤より表面張力が低い極性溶媒を添加することにより、溶剤全体の表面張力を低下させることができるので、第1の溶剤のみを使用した場合と比べて、塗布膜を厚くしても塗布膜の形成の際の泡噛みを防止して銀接合層にボイドが生じるのを防止することができる。また、第2の溶剤として使用することができる極性溶媒は、第1の溶剤と相溶性がある程度の極性を有するのが好ましい。また、第2の溶剤として、ヒドロキシル基、エーテル結合、アミノ基、カルボキシル基を有する極性溶媒を使用することができ、ヒドロキシル基やエーテル結合を有する極性溶媒を使用するのが好ましい。なお、第2の溶剤としてヒドロキシル基を有する極性溶媒である場合、ジオールやトリオール以外の(ヒドロキシル基を1または4以上有する)極性溶媒を使用するのが好ましい。
 また、第2の溶剤は、第1の溶剤と同様に、接合材を加熱して銀ペースト中の銀を焼結させて銀接合層を形成する際に、蒸発または分解などにより銀接合層中に残存しない溶剤であるのが好ましい。また、接合材中の銀微粒子を200~300℃の低温で加熱して銀を焼結させて銀接合層を形成することができるように、第2の溶剤の沸点は200~300℃であるのが好ましい。また、第2の溶剤の表面張力は、第1の溶剤の表面張力よりも、その平均値が2.0dyne/cm以上低いのが好ましい。また、第2の溶剤を第1の溶剤および添加剤とともに銀微粒子に添加した銀ペーストにより、150μm以上の厚い塗布膜を形成することができるように、第2の溶剤の粘度は、25℃において1~200mPa・sであるのが好ましく、1~100mPa・sであるのがさらに好ましい。このような第2の溶剤として、ジアルキルグリコールエーテルやエチレングリコール系エーテルなどの)グリコールエーテルや、モノアルコールを使用するのが好ましく、炭素数8~12のグリコールエーテルやモノアルコールを使用するのがさらに好ましい。
 このような第2の溶剤として、具体的には、ジブチルジグリコール(DBDG)(沸点254.6℃、粘度(25℃)2.4mPa・s、表面張力(25℃)28.7±3.0dyne/cm(平均値28.7dyne/cm))、ヘキシルジグリコール(HeDG)(沸点260℃、粘度(25℃)8.6mPa・s、表面張力(25℃)32.3±3.0dyne/cm(平均値32.3dyne/cm))、1-デカノール(沸点227.8±3.0℃、粘度(25℃)1.38mPa・s、表面張力(25℃)29.9±3.0dyne/cm(平均値29.9dyne/cm))、1-ドデカノール(沸点258℃、粘度(25℃)18~20mPa・s、表面張力(25℃)30.4±3.0dyne/cm(平均値30.4dyne/cm))などを使用することができ、ジブチルジグリコール(DBDG)、ヘキシルジグリコール(HeDG)または1-デカノールを使用するのが好ましい。なお、第2の溶剤として、第1の溶剤より表面張力が低い極性溶媒の1種を使用してもよいし、2種以上を使用してもよい。接合材中の第2の溶剤の含有量は、0.5~15質量%であるのが好ましく、0.7~12質量%であるのがさらに好ましい。
 添加剤として使用するトリオールは、3つのヒドロキシル基を有するので、第1の溶剤および第2の溶剤との分散性が良好であり、第1の溶剤および第2の溶剤とともに銀微粒子に添加した銀ペーストにより、塗布膜を厚くしても塗布膜の形成の際の泡噛みを防止して、銀接合層にボイドが生じるのを防止することができる。
 また、添加剤として使用するトリオールは、第1の溶剤および第2の溶剤と同様に、接合材を加熱して銀ペースト中の銀を焼結させて銀接合層を形成する際に、蒸発または分解などにより銀接合層中に残存しないトリオールであるのが好ましい。また、接合材中の銀微粒子を200~300℃の低温で加熱して銀を焼結させて銀接合層を形成することができるように、第2の溶剤の沸点は200~300℃であるのが好ましい。また添加剤として使用するトリオールの表面張力は、溶剤の表面張力が高くならないように、その平均値が30~50dyne/cmであるのが好ましく、30~40dyne/cmであるのがさらに好ましい。また、添加剤として使用するトリオールを第1の溶剤および第2の溶剤とともに銀微粒子に添加した銀ペーストにより、150μm以上の厚い塗布膜を形成することができるように、トリオールの粘度は、25℃において2000~10000mPa・sであるのが好ましく、4000~10000mPa・sであるのがさらに好ましい。このようなトリオールとして、炭素数3~8のトリオールを使用するのが好ましく、炭素数3~6のトリオールを使用するのがさらに好ましい。また、第1の溶剤との相溶性を向上させるために、このようなトリオールが分岐を有するトリオールであるのが好ましい。なお、この分岐は、炭化水素基によって形成されてもよいし、ヒドロキシル基によって形成されていてもよい。
 このようなトリオールとして、具体的には、2-メチル-ブタン-2,3,4-トリオール(イソプレントリオールA(IPTL-A))(沸点255.5℃、粘度(25℃)5420mPa・s、表面張力(25℃)38.7dyne/cm)や、2-メチル-ブタン-1,3,4-トリオール(イソプレントリオールB(IPTL-B))(沸点278~282℃、粘度(25℃)4050mPa・s、表面張力(25℃)47.5±1.0dyne/cm(平均値47.5dyne/cm))などを使用することができ、2-メチル-ブタン-2,3,4-トリオール(イソプレントリオールA(IPTL-A))を使用するのが好ましい。なお、添加剤として、1種のトリオールを使用してもよいし、2種以上のトリオールを使用してもよい。接合材中の添加剤としてのトリオールの含有量は、0.5~10質量%であるのが好ましく、1~7質量%であるのがさらに好ましい。
 また、接合材が焼結助剤を含んでもよい。この焼結助剤は、炭素数2~6のジカルボン酸であるのが好ましく、ジグリコール酸またはマロン酸であるのがさらに好ましい。接合材中の焼結助剤の含有量は、0.001~0.1質量%であるのが好ましく、0.005~0.05質量%であるのがさらに好ましい。
 銀微粒子の平均一次粒子径は、接合材中の銀微粒子を200~300℃の低温で加熱して銀を焼結させて銀接合層を形成することができるように、1~100nmであるのが好ましく、40~100nmであるのがさらに好ましい。また、接合材中の銀微粒子の含有量は、60~90質量%であるのが好ましく、75~90質量%であるのがさらに好ましい。
 また、接合材が平均粒径0.2~10μm、好ましくは0.3~1μmの銀粒子を含んでもよい。このようなミクロンサイズの銀粒子は、接合材中の銀微粒子を200~300℃の低温で加熱して銀を焼結させると、融着した銀微粒子によって互いに連結されて、全体として銀接合層を形成することができる。この場合、接合材中の平均粒径0.2~10μmの銀粒子の含有量が30質量%以下であり且つ銀微粒子の含有量と平均粒径0.2~10μmの銀粒子の含有量の合計が60~90質量%であるのが好ましい。
 銀微粒子は、接合材中で凝集するのを防止するために、炭素数8以下の有機化合物(例えば、炭素数8以下の脂肪酸またはアミン)で被覆されているのが好ましい。このような有機化合物として、ソルビン酸やヘキサン酸を使用することができ、第1の溶剤および第2の溶剤との分散性が良好になるように、ソルビン酸を使用するのが好ましい。
 なお、銀微粒子の平均一次粒子径は、例えば、銀微粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)(日立ハイテクノロジーズ株式会社製のS-4700)または透過型電子顕微鏡(TEM)(日本電子株式会社製のJEM-1011)により所定の倍率(例えば、粒径が20nm以下の場合はTEMにより180,000倍、20nmより大きく且つ30nm以下の場合はSEMにより80,000倍、30nmより大きく且つ100nm以下の場合はSEMにより50,000倍)で観察した像(SEM像またはTEM像)上の100個以上の任意の銀微粒子の一次粒子径から算出することができる。この銀微粒子の平均一次粒子径の算出は、例えば、画像解析ソフト(旭化成エンジニアリング株式会社製のA像くん(登録商標))により行うことができる。
 また、接合材の25℃で測定した5rpmの粘度は、10~30Pa・sであるのが好ましく、10~20Pa・sであるのがさらに好ましい。また、接合材の25℃で測定した5rpmの粘度に対する1rpm(3.1[1/S])の粘度の比(1rpmの粘度/5rpmの粘度)(Ti値)が3.0~5.0であるのが好ましい。
 以下、本発明による接合材およびそれを用いた接合方法の実施例について詳細に説明する。
[実施例1]
 300mLビーカーに純水180.0gを入れ、硝酸銀(東洋化学株式会社製)33.6gを添加して溶解させることにより、原料液として硝酸銀水溶液を調製した。
 また、5Lビーカーに3322.0gの純水を入れ、この純水内に窒素を30分間通気させて溶存酸素を除去しながら、40℃まで昇温させた。この純水に(銀微粒子被覆用の)有機化合物としてソルビン酸(和光純薬工業株式会社製)44.8gを添加した後、安定化剤として28%のアンモニア水(和光純薬工業株式会社製)7.1gを添加した。
 このアンモニア水を添加した後の水溶液を撹拌しながら、アンモニア水の添加時点(反応開始時)から5分経過後に、還元剤として純度80%の含水ヒドラジン(大塚化学株式会社製)14.91gを添加して、還元液として還元剤含有水溶液を調製した。反応開始時から9分経過後に、液温を40℃に調整した原料液(硝酸銀水溶液)を還元液(還元剤含有水溶液)へ一挙に添加して反応させ、さらに80分間撹拌し、その後、昇温速度1℃/分で液温を40℃から60℃まで昇温させて撹拌を終了した。
 このようにしてソルビン酸で被覆された銀微粒子(銀ナノ粒子)の凝集体を形成させた後、この銀微粒子の凝集体を含む液をNo.5Cのろ紙で濾過し、この濾過による回収物を純水で洗浄して、銀微粒子の凝集体を得た。この銀微粒子の凝集体を、真空乾燥機中において80℃で12時間乾燥させ、銀微粒子の凝集体の乾燥粉末を得た。このようにして得られた銀微粒子の凝集体の乾燥粉末を解砕して、2次凝集体の大きさを調整した。なお、この銀微粒子の平均一次粒子径を走査型電子顕微鏡(SEM)により求めたところ、85nmであった。
 次に、このようにして2次凝集体の大きさを調整した(ソルビン酸で被覆された)銀微粒子の凝集体の乾燥粉末(銀粒子1)86.0gと、第1の溶剤(溶剤1)としてのオクタンジオール(ODO)(協和発酵ケミカル株式会社製の2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、沸点243.0±8.0℃、粘度(25℃)178mPa・s、表面張力(25℃)34.4±3.0dyne/cm(平均値34.4dyne/cm))9.89gと、第2の溶剤(溶剤2)としてのジブチルジグリコール(DBDG)(日本乳化剤株式会社製、沸点254.6℃、粘度(25℃)2.4mPa・s、表面張力(25℃)28.7±3.0dyne/cm(平均値28.7dyne/cm))1.10gと、添加剤としての2-メチル-ブタン-2,3,4-トリオール(イソプレントリオールA(IPTL-A))(日本テルペン化学株式会社製、沸点255.5℃、粘度(25℃)5420mPa・s、表面張力(25℃)38.7dyne/cm)3.0gと、焼結助剤(焼結促進剤)としてのオキシジ酢酸(ジグリコール酸(DGA))(みどり化学株式会社製)0.01gを混合した。この混合物を混練脱泡機(株式会社EME社製のV-mini300型)により公転速度1400rpm、自転速度700rpmで30秒間混練した。この混練物を混合溶剤(日本アルコール販売株式会社製のソルミックスAP-7)で希釈して攪拌し、湿式ジェットミル装置(リックス株式会社製のRM-L1000EP)により解砕し、真空攪拌脱泡ミキサにより真空脱泡して全ての混合溶剤(ソルミックスAP-7)を蒸発させた後、希釈溶剤としてオクタンジオール(ODO)5.80gとジブチルジグリコール(DBDG)0.64gを添加して、80.8質量%の銀粒子1と14.73質量%のODOと1.64質量%のDBDGと2.82質量%のIPTL-Aと0.01質量%のDGAを含む銀ペーストからなる接合材を得た。
 この接合材の粘度をレオメーター(粘弾性測定装置)(Thermo社製のHAAKE Rheostress 600、使用コーン:C35/2°)により求めたところ、25℃において5rpm(15.7[1/S])で15(Pa・s)であり、25℃で測定した5rpmの粘度に対する1rpm(3.1[1/S])の粘度の比(1rpmの粘度/5rpmの粘度)(Ti値)は3.6であった。この粘度の測定は、せん断速度を1.6[1/S]、3.1[1/S]、6.3[1/S]、15.7[1/S]、31.3[1/S]、62.7[1/S]、156.7[1/S]と変化させて、各せん断速度になったときから20秒後の粘度を測定することによって行った。なお、銀ペースト中のAg濃度を熱減量法で求めたところ、Ag濃度は79.6質量%であった。
 この接合材(銀ペースト)中に含まれる銀粒子の粒度を以下のようにグラインドゲージ(BYK社の50μmステンレススチール)により評価した。まず、グラインドゲージをアルコール溶剤(ソルミックス)で清掃して十分に乾燥させた後、グラインドゲージの溝が深い方(50μm側)に5~10g程度の銀ペーストを置き、スクレーパを両手の親指と他の指で挟んで、スクレーパの長辺がグラインドゲージの幅方向と平行になり且つグラインドゲージの溝の深い先端に刃先が接触するようにスクレーパを置き、スクレーパをグラインドゲージの表面に垂直になるように保持しながら、溝の長辺に対して直角に均等な速度で溝の深さ0まで1~2秒でグラインドゲージを引き終わって3秒以内に、銀ペーストの模様が見易いように光を当てて、銀ペーストに顕著な線が現れ始める部分を、溝の長辺に対して直角方向でグ且つグラインドゲージの表面に対して20~30°の角度の方向から観察し、溝に沿って1本目に現れる線(1stスクラッチ、最大粒径Dmax)と4本目に現れる線(4thスクラッチ)の粒度を得るとともに、10本以上均一に現れる線の粒度として平均粒径D50を得た。なお、顕著な線が現れ始める前のまばらに現れる線は無視し、グラインドゲージは左右1本ずつあるため、その2本で示された値の平均値を測定結果とした。その結果、1stスクラッチは20μm未満、4thスクラッチは10μm未満、平均粒径D50は5μm未満であった。
 次に、30mm×30mm×1mmの銅基板(C1020)上に厚さ200μmのメタルマスクを配置し、スクリーン印刷機(パナソニックFSエンジニアリング株式会社製のSP18P-L)を使用してメタルスキージにより上記の接合材(銀ペースト)を10mm×10mmの大きさで厚さ(印刷膜厚)200μmになるように銅基板上に塗布した。この塗布膜を3D形状測定機(株式会社キーエンス製のマイクロスコープVR-3200)で観察したところ、塗布膜に泡は観察されなかった。
 その後、接合材を塗布した銅基板を金属バットに載せ、オーブン(ヤマト科学株式会社製)内に設置し、大気雰囲気中において120℃で20分間加熱して予備乾燥することにより、接合材中の溶剤を除去して予備乾燥膜を形成した。この予備乾燥膜を3D形状測定機(株式会社キーエンス製のマイクロスコープVR-3200)で観察したところ、予備乾燥膜にクラックや剥離は観察されなかった。
 次に、予備乾燥膜を形成した銅基板を25℃まで冷却した後、予備乾燥膜上に厚さ0.3mmの銀めっきが施された(8mm×8mmの大きさの)SiCチップを配置して、熱プレス機(DOWAエレクトロニクス社製)に設置し、大気雰囲気中において5.0MPaの荷重をかけながら、290℃まで約120秒間で昇温させ、290℃に達した後に90秒間保持する本焼成を行って、銀ペースト中の銀を焼結させて銀接合層を形成し、この銀接合層によってSiCチップを銅基板に接合した接合体を得た。
 このようにして得られた接合体について、超音波顕微鏡(C-SAM SONOSCAN社製)により銀接合層のボイドの有無を観察したところ、ボイドは観察されなかった。
[実施例2]
 溶剤1としてのODO添加量を9.34g、溶剤2としてのDBDGの添加量を1.65gとし、希釈溶剤としてのODOおよびDBDGの添加量をそれぞれ6.91gおよび1.22gとした以外は、実施例1と同様の方法により、79.5質量%の銀粒子1と15.06質量%のODOと2.66質量%のDBDGと2.77質量%のIPTL-Aと0.01質量%のDGAを含む接合材(銀ペースト)を得た。なお、銀ペースト中のAg濃度を熱減量法で求めたところ、Ag濃度は78.5質量%であった。
 この接合材(銀ペースト)中に含まれる銀粒子の粒度を実施例1と同様の方法により評価したところ、1stスクラッチは20μm未満、4thスクラッチは10μm未満、平均粒径D50は5μm未満であった。また、この接合材(銀ペースト)の粘度とTi値を実施例1と同様の方法により求めたところ、粘度は25℃において5rpm(15.7[1/S])で15(Pa・s)であり、Ti値は3.7であった。
 この接合材を用いて、実施例1と同様の方法により、塗布膜、予備乾燥膜および接合体を作製して観察したところ、塗布膜に泡は観察されず、予備乾燥膜にクラックや剥離は観察されず、接合体の銀接合層にボイドは観察されなかった。
[実施例3]
 溶剤1としてのODOの添加量を8.79g、溶剤2としてのDBDGの添加量を2.20gとし、希釈溶剤としてのODOおよびDBDGの添加量をそれぞれ6.88gおよび1.72gとした以外は、実施例1と同様の方法により、79.2質量%の銀粒子1と14.42質量%のODOと3.61質量%のDBDGと2.76質量%のIPTL-Aと0.01質量%のDGAを含む接合材(銀ペースト)を得た。なお、銀ペースト中のAg濃度を熱減量法で求めたところ、Ag濃度は78.3質量%であった。
 この接合材(銀ペースト)中に含まれる銀粒子の粒度を実施例1と同様の方法により評価したところ、1stスクラッチは20μm未満、4thスクラッチは10μm未満、平均粒径D50は5μm未満であった。また、この接合材(銀ペースト)の粘度とTi値を実施例1と同様の方法により求めたところ、粘度は25℃において5rpm(15.7[1/S])で15(Pa・s)であり、Ti値は3.8であった。
 この接合材を用いて、実施例1と同様の方法により、塗布膜、予備乾燥膜および接合体を作製して観察したところ、塗布膜に泡は観察されず、予備乾燥膜にクラックや剥離は観察されず、接合体の銀接合層にボイドは観察されなかった。
[実施例4]
 溶剤1としてのODOの添加量を8.09g、溶剤2としてのDBDGの添加量を0.90g、 添加剤としてのIPTL-Aの添加量を5.0gとし、希釈溶剤としてのODOおよびDBDGの添加量をそれぞれ5.56gおよび0.62gとした以外は、実施例1と同様の方法により、81.0質量%の銀粒子1と12.85質量%のODOと1.43質量%のDBDGと4.71質量%のIPTL-Aと0.01質量%のDGAを含む接合材(銀ペースト)を得た。なお、銀ペースト中のAg濃度を熱減量法で求めたところ、Ag濃度は79.8質量%であった。
 この接合材(銀ペースト)中に含まれる銀粒子の粒度を実施例1と同様の方法により評価したところ、1stスクラッチは20μm未満、4thスクラッチは10μm未満、平均粒径D50は5μm未満であった。また、この接合材(銀ペースト)の粘度とTi値を実施例1と同様の方法により求めたところ、粘度は25℃において5rpm(15.7[1/S])で15(Pa・s)であり、Ti値は3.7であった。
 この接合材を用いて、実施例1と同様の方法により、塗布膜、予備乾燥膜および接合体を作製して観察したところ、塗布膜に泡は観察されず、予備乾燥膜にクラックや剥離は観察されず、接合体の銀接合層にボイドは観察されなかった。
[実施例5]
 溶剤1としてのODOの添加量を11.24g、溶剤2としてのDBDGの添加量を1.25g、添加剤としてのIPTL-Aの添加量を1.5gとし、希釈溶剤としてのODOおよびDBDGの添加量をそれぞれ6.41gおよび0.71gとした以外は、実施例1と同様の方法により、80.3質量%の銀粒子1と16.46質量%のODOと1.83質量%のDBDGと1.40質量%のIPTL-Aと0.01質量%のDGAを含む接合材(銀ペースト)を得た。なお、銀ペースト中のAg濃度を熱減量法で求めたところ、Ag濃度は79.1質量%であった。
 この接合材(銀ペースト)中に含まれる銀粒子の粒度を実施例1と同様の方法により評価したところ、1stスクラッチは20μm未満、4thスクラッチは10μm未満、平均粒径D50は5μm未満であった。また、この接合材(銀ペースト)の粘度とTi値を実施例1と同様の方法により求めたところ、粘度は25℃において5rpm(15.7[1/S])で15(Pa・s)であり、Ti値は3.4であった。
 この接合材を用いて、実施例1と同様の方法により、塗布膜、予備乾燥膜および接合体を作製して観察したところ、塗布膜に泡は観察されず、予備乾燥膜にクラックや剥離は観察されず、接合体の銀接合層にボイドは観察されなかった。
[実施例6]
 溶剤2としてDBDGの代わりにヘキシルジグリコール(HeDG)(日本乳化剤株式会社製、沸点260℃、粘度(25℃)8.6mPa・s、表面張力(25℃)32.3±3.0dyne/cm(平均値32.3dyne/cm))1.10gを添加し、希釈溶剤としてODOおよびDBDGの代わりにODO5.93gおよびHeDG0.66gを添加した以外は、実施例1と同様の方法により、80.7質量%の銀粒子1と14.83質量%のODOと1.65質量%のHeDGと2.81質量%のIPTL-Aと0.01質量%のDGAを含む接合材(銀ペースト)を得た。なお、銀ペースト中のAg濃度を熱減量法で求めたところ、Ag濃度は79.5質量%であった。
 この接合材(銀ペースト)中に含まれる銀粒子の粒度を実施例1と同様の方法により評価したところ、1stスクラッチは20μm未満、4thスクラッチは10μm未満、平均粒径D50は5μm未満であった。また、この接合材(銀ペースト)の粘度とTi値を実施例1と同様の方法により求めたところ、粘度は25℃において5rpm(15.7[1/S])で15(Pa・s)であり、Ti値は3.5であった。
 この接合材を用いて、実施例1と同様の方法により、塗布膜、予備乾燥膜および接合体を作製して観察したところ、塗布膜に泡は観察されず、予備乾燥膜にクラックや剥離は観察されず、接合体の銀接合層にボイドは観察されなかった。
[実施例7]
 溶剤2としてDBDGの代わりに1-デカノール(和光純薬工業株式会社製、沸点227.8±3.0℃、粘度(25℃)1.38mPa・s、表面張力(25℃)29.9±3.0dyne/cm(平均値29.9dyne/cm))1.10gを添加し、希釈溶剤としてODOおよびDBDGの代わりにODO5.33gおよび1-デカノール0.59gを添加した以外は、実施例1と同様の方法により、81.2質量%の銀粒子1と14.36質量%のODOと1.60質量%の1-デカノールと2.83質量%のIPTL-Aと0.01質量%のDGAを含む接合材(銀ペースト)を得た。なお、銀ペースト中のAg濃度を熱減量法で求めたところ、Ag濃度は80.0質量%であった。
 この接合材(銀ペースト)中に含まれる銀粒子の粒度を実施例1と同様の方法により評価したところ、1stスクラッチは20μm未満、4thスクラッチは10μm未満、平均粒径D50は5μm未満であった。また、この接合材(銀ペースト)の粘度とTi値を実施例1と同様の方法により求めたところ、粘度は25℃において5rpm(15.7[1/S])で15(Pa・s)であり、Ti値は3.5であった。
 この接合材を用いて、実施例1と同様の方法により、塗布膜、予備乾燥膜および接合体を作製して観察したところ、塗布膜に泡は観察されず、予備乾燥膜にクラックや剥離は観察されず、接合体の銀接合層にボイドは観察されなかった。
[実施例8]
 溶剤1としてのODOの添加量を8.79g(8.79質量%)とし、溶剤2としてDBDGの代わりに1-デカノール(和光純薬工業株式会社製)2.20gを添加し、希釈溶剤としてODOおよびDBDGの代わりにODO4.84gおよび1-デカノール1.21gを添加した以外は、実施例1と同様の方法により、81.1質量%の銀粒子1と12.85質量%のODOと3.21質量%の1-デカノールと2.83質量%のIPTL-Aと0.01質量%のDGAを含む接合材(銀ペースト)を得た。なお、銀ペースト中のAg濃度を熱減量法で求めたところ、Ag濃度は79.9質量%であった。
 この接合材(銀ペースト)中に含まれる銀粒子の粒度を実施例1と同様の方法により評価したところ、1stスクラッチは20μm未満、4thスクラッチは10μm未満、平均粒径D50は5μm未満であった。また、この接合材(銀ペースト)の粘度とTi値を実施例1と同様の方法により求めたところ、粘度は25℃において5rpm(15.7[1/S])で15(Pa・s)であり、Ti値は3.6であった。
 この接合材を用いて、実施例1と同様の方法により、塗布膜、予備乾燥膜および接合体を作製して観察したところ、塗布膜に泡は観察されず、予備乾燥膜にクラックや剥離は観察されず、接合体の銀接合層にボイドは観察されなかった。
[実施例9]
 300mLビーカーに純水180.0gを入れ、硝酸銀(東洋化学株式会社製)33.6gを添加して溶解させることにより、原料液として硝酸銀水溶液を調製した。
 また、5Lビーカーに3322.0gの純水を入れ、この純水内に窒素を30分間通気させて溶存酸素を除去しながら、60℃まで昇温させた。この純水に(銀微粒子被覆用の)有機化合物としてソルビン酸(和光純薬工業株式会社製)44.8gを添加した後、安定化剤として28%のアンモニア水(和光純薬工業株式会社製)7.1gを添加した。
 このアンモニア水を添加した後の水溶液を撹拌しながら、アンモニア水の添加時点(反応開始時)から5分経過後に、還元剤として純度80%の含水ヒドラジン(大塚化学株式会社製)14.9gを添加して、還元液として還元剤含有水溶液を調製した。反応開始時から9分経過後に、液温を60℃に調整した原料液(硝酸銀水溶液)を還元液(還元剤含有水溶液)へ一挙に添加して反応させた。反応開始時から25分経過した時点で、撹拌を終了した。
 このようにしてソルビン酸で被覆された銀微粒子(銀ナノ粒子)の凝集体を形成させた後、この銀微粒子の凝集体を含む液をNo.5Cのろ紙で濾過し、この濾過による回収物を純水で洗浄して、銀微粒子の凝集体を得た。この銀微粒子の凝集体を、真空乾燥機中において80℃で12時間乾燥させ、銀微粒子の凝集体の乾燥粉末を得た。このようにして得られた銀微粒子の凝集体の乾燥粉末を解砕して、2次凝集体の大きさを調整した。なお、この銀微粒子の平均一次粒子径を走査型電子顕微鏡(SEM)により求めたところ、60nmであった。
 次に、このようにして2次凝集体の大きさを調整した(ソルビン酸で被覆された)銀微粒子の凝集体の乾燥粉末(銀粒子2)21.5gと、実施例1と同様の方法により得られた平均一次粒子径85nmの(ソルビン酸で被覆された)銀微粒子の凝集体の乾燥粉末(銀粒子1)64.5gとを銀微粒子の凝集体の乾燥粉末として使用し、希釈溶剤としてのODOおよびDBDGの添加量をそれぞれ7.19gおよび0.80gとした以外は、実施例1と同様の方法により、59.7質量%の銀粒子1と19.9質量%の銀粒子2と15.85質量%のODOと1.76質量%のDBDGと2.78質量%のIPTL-Aと0.01質量%のDGAを含む接合材(銀ペースト)を得た。なお、銀ペースト中のAg濃度を熱減量法で求めたところ、Ag濃度は78.2質量%であった。
 この接合材(銀ペースト)中に含まれる銀粒子の粒度を実施例1と同様の方法により評価したところ、1stスクラッチは20μm未満、4thスクラッチは10μm未満、平均粒径D50は5μm未満であった。また、この接合材(銀ペースト)の粘度とTi値を実施例1と同様の方法により求めたところ、粘度は25℃において5rpm(15.7[1/S])で15(Pa・s)であり、Ti値は3.7であった。
 この接合材を用いて、実施例1と同様の方法により、塗布膜、予備乾燥膜および接合体を作製して観察したところ、塗布膜に泡は観察されず、予備乾燥膜にクラックや剥離は観察されず、接合体の銀接合層にボイドは観察されなかった。
[実施例10]
 焼結助剤としてオキシジ酢酸(ジグリコール酸)に代えてマロン酸0.01gを使用し、希釈溶剤としてのODOおよびDBDGの添加量をそれぞれ7.44gおよび0.83gとした以外は、実施例9と同様の方法により、58.5質量%の銀粒子1と19.5質量%の銀粒子2と17.34質量%のODOと1.93質量%のDBDGと2.72質量%のIPTL-Aと0.01質量%のマロン酸を含む接合材(銀ペースト)を得た。なお、銀ペースト中のAg濃度を熱減量法で求めたところ、Ag濃度は78.0質量%であった。
 この接合材(銀ペースト)中に含まれる銀粒子の粒度を実施例1と同様の方法により評価したところ、1stスクラッチは20μm未満、4thスクラッチは10μm未満、平均粒径D50は5μm未満であった。また、この接合材(銀ペースト)の粘度とTi値を実施例1と同様の方法により求めたところ、粘度は25℃において5rpm(15.7[1/S])で15(Pa・s)であり、Ti値は3.8であった。
 この接合材を用いて、実施例1と同様の方法により、塗布膜、予備乾燥膜および接合体を作製して観察したところ、塗布膜に泡は観察されず、予備乾燥膜にクラックや剥離は観察されず、接合体の銀接合層にボイドは観察されなかった。
[実施例11]
 実施例9と同様の方法により(ソルビン酸で被覆された)銀微粒子の凝集体の乾燥粉末を得た後、この銀微粒子の凝集体の乾燥粉末(銀粒子2)61.5gと、ミクロンサイズの銀粒子AG2-1C(DOWAエレクトロニクス社製、平均粒径(SEM像により求められる平均一次粒子径)0.3μm)(銀粒子3)20.5gとを、実施例1の銀微粒子の凝集体の乾燥粉末(銀粒子1)に代えて使用し、溶剤1としてのODOの添加量を8.25g、溶剤2としてのDBDGの添加量を8.25g、添加剤としてのIPTL-Aの添加量を1.5gとし、希釈溶剤としてのODOおよびDBDGの添加量をそれぞれ1.98gおよび1.98gとし、焼結助剤としてのオキシジ酢酸(ジグリコール酸)を添加しなかった以外は、実施例1と同様の方法により、59.2質量%の銀粒子2と19.7質量%の銀粒子3と9.83質量%のODOと9.83質量%のDBDGと1.44質量%のIPTL-Aを含む接合材(銀ペースト)を得た。なお、銀ペースト中のAg濃度を熱減量法で求めたところ、Ag濃度は78.2質量%であった。
 この接合材(銀ペースト)中に含まれる銀粒子の粒度を実施例1と同様の方法により評価したところ、1stスクラッチは20μm未満、4thスクラッチは10μm未満、平均粒径D50は5μm未満であった。また、この接合材(銀ペースト)の粘度とTi値を実施例1と同様の方法により求めたところ、粘度は25℃において5rpm(15.7[1/S])で15(Pa・s)であり、Ti値は3.9であった。
 この接合材を用いて、実施例1と同様の方法により、塗布膜、予備乾燥膜および接合体を作製して観察したところ、塗布膜に泡は観察されず、予備乾燥膜にクラックや剥離は観察されず、接合体の銀接合層にボイドは観察されなかった。
[実施例12]
 溶剤1としてのODOの添加量を9.90g、溶剤2としてのDBDGの添加量を6.60gとし、希釈溶剤としてのODOおよびDBDGの添加量をそれぞれ2.14gおよび1.43gとした以外は、実施例11と同様の方法により、59.4質量%の銀粒子2と19.8質量%の銀粒子3と11.61質量%のODOと7.74質量%のDBDGと1.45質量%のIPTL-Aを含む接合材(銀ペースト)を得た。なお、銀ペースト中のAg濃度を熱減量法で求めたところ、Ag濃度は78.5質量%であった。
 この接合材(銀ペースト)中に含まれる銀粒子の粒度を実施例1と同様の方法により評価したところ、1stスクラッチは20μm未満、4thスクラッチは10μm未満、平均粒径D50は5μm未満であった。また、この接合材(銀ペースト)の粘度とTi値を実施例1と同様の方法により求めたところ、粘度は25℃において5rpm(15.7[1/S])で15(Pa・s)であり、Ti値は3.9であった。
 この接合材を用いて、実施例1と同様の方法により、塗布膜、予備乾燥膜および接合体を作製して観察したところ、塗布膜に泡は観察されず、予備乾燥膜にクラックや剥離は観察されず、接合体の銀接合層にボイドは観察されなかった。
[実施例13]
 溶剤1としてのODOの添加量を11.55g、溶剤2としてのDBDGの添加量を4.95gとし、希釈溶剤としてのODOおよびDBDGの添加量をそれぞれ2.13gおよび0.91gとした以外は、実施例11と同様の方法により、59.7質量%の銀粒子2と19.9質量%の銀粒子3と13.26質量%のODOと5.68質量%のDBDGと1.46質量%のIPTL-Aを含む接合材(銀ペースト)を得た。なお、銀ペースト中のAg濃度を熱減量法で求めたところ、Ag濃度は78.9質量%であった。
 この接合材(銀ペースト)中に含まれる銀粒子の粒度を実施例1と同様の方法により評価したところ、1stスクラッチは20μm未満、4thスクラッチは10μm未満、平均粒径D50は5μm未満であった。また、この接合材(銀ペースト)の粘度とTi値を実施例1と同様の方法により求めたところ、粘度は25℃において5rpm(15.7[1/S])で15(Pa・s)であり、Ti値は3.9であった。
 この接合材を用いて、実施例1と同様の方法により、塗布膜、予備乾燥膜および接合体を作製して観察したところ、塗布膜に泡は観察されず、予備乾燥膜にクラックや剥離は観察されず、接合体の銀接合層にボイドは観察されなかった。
[実施例14]
 溶剤1としてのODOの添加量を13.20g、溶剤2としてのDBDGの添加量を3.30gとし、希釈溶剤としてのODOおよびDBDGの添加量をそれぞれ2.02gおよび0.50gとした以外は、実施例11と同様の方法により、60.0質量%の銀粒子2と20.0質量%の銀粒子3と14.83質量%のODOと3.71質量%のDBDGと1.46質量%のIPTL-Aを含む接合材(銀ペースト)を得た。なお、銀ペースト中のAg濃度を熱減量法で求めたところ、Ag濃度は79.3質量%であった。
 この接合材(銀ペースト)中に含まれる銀粒子の粒度を実施例1と同様の方法により評価したところ、1stスクラッチは20μm未満、4thスクラッチは10μm未満、平均粒径D50は5μm未満であった。また、この接合材(銀ペースト)の粘度とTi値を実施例1と同様の方法により求めたところ、粘度は25℃において5rpm(15.7[1/S])で15(Pa・s)であり、Ti値は3.9であった。
 この接合材を用いて、実施例1と同様の方法により、塗布膜、予備乾燥膜および接合体を作製して観察したところ、塗布膜に泡は観察されず、予備乾燥膜にクラックや剥離は観察されず、接合体の銀接合層にボイドは観察されなかった。
[実施例15]
 溶剤1としてのODOの添加量を14.85g、溶剤2としてのDBDGの添加量を1.65gとし、希釈溶剤としてのODOおよびDBDGの添加量をそれぞれ1.81gおよび0.20gとした以外は、実施例11と同様の方法により、60.3質量%の銀粒子2と20.1質量%の銀粒子3と16.32質量%のODOと1.81質量%のDBDGと1.47質量%のIPTL-Aを含む接合材(銀ペースト)を得た。なお、銀ペースト中のAg濃度を熱減量法で求めたところ、Ag濃度は79.7質量%であった。
 この接合材(銀ペースト)中に含まれる銀粒子の粒度を実施例1と同様の方法により評価したところ、1stスクラッチは20μm未満、4thスクラッチは10μm未満、平均粒径D50は5μm未満であった。また、この接合材(銀ペースト)の粘度とTi値を実施例1と同様の方法により求めたところ、粘度は25℃において5rpm(15.7[1/S])で15(Pa・s)であり、Ti値は3.9であった。
 この接合材を用いて、実施例1と同様の方法により、塗布膜、予備乾燥膜および接合体を作製して観察したところ、塗布膜に泡は観察されず、予備乾燥膜にクラックや剥離は観察されず、接合体の銀接合層にボイドは観察されなかった。
[実施例16]
 溶剤2としてDBDGの代わりに1-デカノール(和光純薬工業株式会社製)8.25gを添加し、希釈溶剤としてODOおよびDBDGの代わりにODO2.19gおよび1-デカノール2.19gを添加した以外は、実施例11と同様の方法により、58.9質量%の銀粒子2と19.6質量%の銀粒子3と10.03質量%のODOと10.03質量%の1-デカノールと1.44質量%のIPTL-Aを含む接合材(銀ペースト)を得た。なお、銀ペースト中のAg濃度を熱減量法で求めたところ、Ag濃度は78.0質量%であった。
 この接合材(銀ペースト)中に含まれる銀粒子の粒度を実施例1と同様の方法により評価したところ、1stスクラッチは20μm未満、4thスクラッチは10μm未満、平均粒径D50は5μm未満であった。また、この接合材(銀ペースト)の粘度とTi値を実施例1と同様の方法により求めたところ、粘度は25℃において5rpm(15.7[1/S])で15(Pa・s)であり、Ti値は4.3であった。
 この接合材を用いて、実施例1と同様の方法により、塗布膜、予備乾燥膜および接合体を作製して観察したところ、塗布膜に泡は観察されず、予備乾燥膜にクラックや剥離は観察されず、接合体の銀接合層にボイドは観察されなかった。
[実施例17]
 溶剤2としてDBDGの代わりに1-デカノール(和光純薬工業株式会社製)6.60gを添加し、希釈溶剤としてODOおよびDBDGの代わりにODO2.30gおよび1-デカノール1.54gを添加した以外は、実施例12と同様の方法により、59.2質量%の銀粒子2と19.7質量%の銀粒子3と11.79質量%のODOと7.86質量%の1-デカノールと1.45質量%のIPTL-Aを含む接合材(銀ペースト)を得た。なお、銀ペースト中のAg濃度を熱減量法で求めたところ、Ag濃度は78.4質量%であった。
 この接合材(銀ペースト)中に含まれる銀粒子の粒度を実施例1と同様の方法により評価したところ、1stスクラッチは20μm未満、4thスクラッチは10μm未満、平均粒径D50は5μm未満であった。また、この接合材(銀ペースト)の粘度とTi値を実施例1と同様の方法により求めたところ、粘度は25℃において5rpm(15.7[1/S])で15(Pa・s)であり、Ti値は4.3であった。
 この接合材を用いて、実施例1と同様の方法により、塗布膜、予備乾燥膜および接合体を作製して観察したところ、塗布膜に泡は観察されず、予備乾燥膜にクラックや剥離は観察されず、接合体の銀接合層にボイドは観察されなかった。
[実施例18]
 溶剤2としてDBDGの代わりに1-デカノール(和光純薬工業株式会社製)4.95gを添加し、希釈溶剤としてODOおよびDBDGの代わりにODO2.32gおよび1-デカノール0.99gを添加した以外は、実施例13と同様の方法により、59.5質量%の銀粒子2と19.8質量%の銀粒子3と13.47質量%のODOと5.77質量%の1-デカノールと1.46質量%のIPTL-Aを含む接合材(銀ペースト)を得た。なお、銀ペースト中のAg濃度を熱減量法で求めたところ、Ag濃度は78.8質量%であった。
 この接合材(銀ペースト)中に含まれる銀粒子の粒度を実施例1と同様の方法により評価したところ、1stスクラッチは20μm未満、4thスクラッチは10μm未満、平均粒径D50は5μm未満であった。また、この接合材(銀ペースト)の粘度とTi値を実施例1と同様の方法により求めたところ、粘度は25℃において5rpm(15.7[1/S])で15(Pa・s)であり、Ti値は4.2であった。
 この接合材を用いて、実施例1と同様の方法により、塗布膜、予備乾燥膜および接合体を作製して観察したところ、塗布膜に泡は観察されず、予備乾燥膜にクラックや剥離は観察されず、接合体の銀接合層にボイドは観察されなかった。
[実施例19]
 溶剤2としてDBDGの代わりに1-デカノール(和光純薬工業株式会社製)3.30gを添加し、希釈溶剤としてODOおよびDBDGの代わりにODO2.23gおよび1-デカノール0.56gを添加した以外は、実施例14と同様の方法により、59.8質量%の銀粒子2と19.9質量%の銀粒子3と15.07質量%のODOと3.77質量%の1-デカノールと1.46質量%のIPTL-Aを含む接合材(銀ペースト)を得た。なお、銀ペースト中のAg濃度を熱減量法で求めたところ、Ag濃度は79.2質量%であった。
 この接合材(銀ペースト)中に含まれる銀粒子の粒度を実施例1と同様の方法により評価したところ、1stスクラッチは20μm未満、4thスクラッチは10μm未満、平均粒径D50は5μm未満であった。また、この接合材(銀ペースト)の粘度とTi値を実施例1と同様の方法により求めたところ、粘度は25℃において5rpm(15.7[1/S])で15(Pa・s)であり、Ti値は4.2であった。
 この接合材を用いて、実施例1と同様の方法により、塗布膜、予備乾燥膜および接合体を作製して観察したところ、塗布膜に泡は観察されず、予備乾燥膜にクラックや剥離は観察されず、接合体の銀接合層にボイドは観察されなかった。
[実施例20]
 溶剤2としてDBDGの代わりに1-デカノール(和光純薬工業株式会社製)1.65gを添加し、希釈溶剤としてODOおよびDBDGの代わりにODO2.05gおよび1-デカノール0.23gを添加した以外は、実施例15と同様の方法により、60.1質量%の銀粒子2と20.0質量%の銀粒子3と16.59質量%のODOと1.84質量%の1-デカノールと1.47質量%のIPTL-Aを含む接合材(銀ペースト)を得た。なお、銀ペースト中のAg濃度を熱減量法で求めたところ、Ag濃度は79.6質量%であった。
 この接合材(銀ペースト)中に含まれる銀粒子の粒度を実施例1と同様の方法により評価したところ、1stスクラッチは20μm未満、4thスクラッチは10μm未満、平均粒径D50は5μm未満であった。また、この接合材(銀ペースト)の粘度とTi値を実施例1と同様の方法により求めたところ、粘度は25℃において5rpm(15.7[1/S])で15(Pa・s)であり、Ti値は4.1であった。
 この接合材を用いて、実施例1と同様の方法により、塗布膜、予備乾燥膜および接合体を作製して観察したところ、塗布膜に泡は観察されず、予備乾燥膜にクラックや剥離は観察されず、接合体の銀接合層にボイドは観察されなかった。
[実施例21]
 溶剤2としてDBDGの代わりにヘキシルジグリコール(HeDG)(日本乳化剤株式会社製)8.25gを添加し、希釈溶剤としてODOおよびDBDGの代わりにODO1.99gおよびHeDG1.99gを添加した以外は、実施例11と同様の方法により、59.1質量%の銀粒子2と19.7質量%の銀粒子3と9.88質量%のODOと9.88質量%のHeDGと1.44質量%のIPTL-Aを含む接合材(銀ペースト)を得た。なお、銀ペースト中のAg濃度を熱減量法で求めたところ、Ag濃度は78.2質量%であった。
 この接合材(銀ペースト)中に含まれる銀粒子の粒度を実施例1と同様の方法により評価したところ、1stスクラッチは20μm未満、4thスクラッチは10μm未満、平均粒径D50は5μm未満であった。また、この接合材(銀ペースト)の粘度とTi値を実施例1と同様の方法により求めたところ、粘度は25℃において5rpm(15.7[1/S])で15(Pa・s)であり、Ti値は4.1であった。
 この接合材を用いて、実施例1と同様の方法により、塗布膜、予備乾燥膜および接合体を作製して観察したところ、塗布膜に泡は観察されず、予備乾燥膜にクラックや剥離は観察されず、接合体の銀接合層にボイドは観察されなかった。
[実施例22]
 溶剤1としてのODOの添加量を7.50g、溶剤2としてのDBDGの添加量を7.50g、添加剤としてのIPTL-Aの添加量を3.0gとし、希釈溶剤としてのODOおよびDBDGの添加量をそれぞれ1.65gおよび1.65gとした以外は、実施例11と同様の方法により、59.5質量%の銀粒子2と19.8質量%の銀粒子3と8.90質量%のODOと8.90質量%のDBDGと2.90質量%のIPTL-Aを含む接合材(銀ペースト)を得た。なお、銀ペースト中のAg濃度を熱減量法で求めたところ、Ag濃度は78.3質量%であった。
 この接合材(銀ペースト)中に含まれる銀粒子の粒度を実施例1と同様の方法により評価したところ、1stスクラッチは20μm未満、4thスクラッチは10μm未満、平均粒径D50は5μm未満であった。また、この接合材(銀ペースト)の粘度とTi値を実施例1と同様の方法により求めたところ、粘度は25℃において5rpm(15.7[1/S])で15(Pa・s)であり、Ti値は4.1であった。
 この接合材を用いて、実施例1と同様の方法により、塗布膜、予備乾燥膜および接合体を作製して観察したところ、塗布膜に泡は観察されず、予備乾燥膜にクラックや剥離は観察されず、接合体の銀接合層にボイドは観察されなかった。
[実施例23]
 溶剤1としてのODOの添加量を8.00g、溶剤2としてのDBDGの添加量を8.00g、添加剤としてのIPTL-Aの添加量を2.0gとし、希釈溶剤としてのODOおよびDBDGの添加量をそれぞれ1.92gおよび1.92gとした以外は、実施例11と同様の方法により、59.2質量%の銀粒子2と19.7質量%の銀粒子3と9.59質量%のODOと9.59質量%のDBDGと1.92質量%のIPTL-Aを含む接合材(銀ペースト)を得た。なお、銀ペースト中のAg濃度を熱減量法で求めたところ、Ag濃度は78.0質量%であった。
 この接合材(銀ペースト)中に含まれる銀粒子の粒度を実施例1と同様の方法により評価したところ、1stスクラッチは20μm未満、4thスクラッチは10μm未満、平均粒径D50は5μm未満であった。また、この接合材(銀ペースト)の粘度とTi値を実施例1と同様の方法により求めたところ、粘度は25℃において5rpm(15.7[1/S])で15(Pa・s)であり、Ti値は4.2であった。
 この接合材を用いて、実施例1と同様の方法により、塗布膜、予備乾燥膜および接合体を作製して観察したところ、塗布膜に泡は観察されず、予備乾燥膜にクラックや剥離は観察されず、接合体の銀接合層にボイドは観察されなかった。
[実施例24]
 実施例9と同様の方法により(ソルビン酸で被覆された)銀微粒子の凝集体の乾燥粉末を得た後、この銀微粒子の凝集体の乾燥粉末(銀粒子2)72.0gと、ミクロンサイズの銀粒子AG2-1C(DOWAエレクトロニクス社製、平均粒径0.3μm)(銀粒子3)10.0gとを、実施例1の銀微粒子の凝集体の乾燥粉末(銀粒子1)に代えて使用し、溶剤1としてのODOの添加量を8.25g、溶剤2としてのDBDGの添加量を8.25g、添加剤としてのIPTL-Aの添加量を1.5gとし、希釈溶剤としてのODOおよびDBDGの添加量をそれぞれ2.75gおよび2.75gとし、焼結助剤としてのオキシジ酢酸(ジグリコール酸)を添加しなかった以外は、実施例1と同様の方法により、68.3質量%の銀粒子2と9.5質量%の銀粒子3と10.40質量%のODOと10.40質量%のDBDGと1.40質量%のIPTL-Aを含む接合材(銀ペースト)を得た。なお、銀ペースト中のAg濃度を熱減量法で求めたところ、Ag濃度は76.5質量%であった。
 この接合材(銀ペースト)中に含まれる銀粒子の粒度を実施例1と同様の方法により評価したところ、1stスクラッチは20μm未満、4thスクラッチは10μm未満、平均粒径D50は5μm未満であった。また、この接合材(銀ペースト)の粘度とTi値を実施例1と同様の方法により求めたところ、粘度は25℃において5rpm(15.7[1/S])で15(Pa・s)であり、Ti値は4.4であった。
 この接合材を用いて、実施例1と同様の方法により、塗布膜、予備乾燥膜および接合体を作製して観察したところ、塗布膜に泡は観察されず、予備乾燥膜にクラックや剥離は観察されず、接合体の銀接合層にボイドは観察されなかった。
[実施例25]
 添加剤としてのIPTL-Aの代わりに2-メチル-ブタン-1,3,4-トリオール(イソプレントリオールB(IPTL-B))(沸点278~282℃、粘度(25℃)4050mPa・s、表面張力(25℃)47.5±1.0dyne/cm(平均値47.5dyne/cm))3.00gを添加し、希釈溶剤としてのODOおよびDBDGの添加量をそれぞれ2.84gおよび0.32gとした以外は、実施例1と同様の方法により、83.4質量%の銀粒子1と12.34質量%のODOと1.37質量%のDBDGと2.92質量%のIPTL-Bと0.01質量%のDGAを含む接合材(銀ペースト)を得た。なお、銀ペースト中のAg濃度を熱減量法で求めたところ、Ag濃度は82.8質量%であった。
 この接合材(銀ペースト)中に含まれる銀粒子の粒度を実施例1と同様の方法により評価したところ、1stスクラッチは20μm未満、4thスクラッチは10μm未満、平均粒径D50は5μm未満であった。また、この接合材(銀ペースト)の粘度とTi値を実施例1と同様の方法により求めたところ、粘度は25℃において5rpm(15.7[1/S])で15(Pa・s)であり、Ti値は3.4であった。
 この接合材を用いて、実施例1と同様の方法により、塗布膜、予備乾燥膜および接合体を作製して観察したところ、塗布膜に泡は観察されず、予備乾燥膜にクラックや剥離は観察されず、接合体の銀接合層にボイドは観察されなかった。
[比較例1]
 溶剤1としてのODO添加量を17.49gとし、溶剤2としてのDBDGを添加せず、希釈溶剤としてODOおよびDBDGの代わりにODO5.67gを添加した以外は、実施例1と同様の方法により、81.4質量%の銀粒子1と15.80質量%のODOと2.79質量%のIPTL-Aと0.01質量%のDGAを含む接合材(銀ペースト)を得た。なお、銀ペースト中のAg濃度を熱減量法で求めたところ、Ag濃度は79.9質量%であった。
 この接合材(銀ペースト)中に含まれる銀粒子の粒度を実施例1と同様の方法により評価したところ、1stスクラッチは20μm未満、4thスクラッチは10μm未満、平均粒径D50は5μm未満であった。また、この接合材(銀ペースト)の粘度とTi値を実施例1と同様の方法により求めたところ、粘度は25℃において5rpm(15.7[1/S])で15(Pa・s)であり、Ti値は3.3であった。
 この接合材を用いて、実施例1と同様の方法により、塗布膜、予備乾燥膜および接合体を作製して観察したところ、塗布膜に泡が形成され、予備乾燥膜にクラックが生じたが、予備乾燥膜の剥離は観察されなかった。また、接合体の銀接合層には予備乾燥膜のクラックを起点にしたボイドが観察された。
[比較例2]
 添加剤としてのIPTL-Aの代わりにジオール(IPDL-EtHex)(日本テルペン化学株式会社製、沸点287.8℃、粘度(25℃)90.2mPa・s、表面張力(25℃)30.3dyne/cm)3.0gを添加し、希釈溶剤としてのODOおよびDBDGの添加量をそれぞれ8.36gおよび0.93gとした以外は、実施例1と同様の方法により、78.6質量%の銀粒子1と16.55質量%のODOと1.84質量%のDBDGと2.74質量%のIPDL-EtHexと0.01質量%のDGAを含む接合材(銀ペースト)を得た。なお、銀ペースト中のAg濃度を熱減量法で求めたところ、Ag濃度は77.5質量%であった。
 この接合材(銀ペースト)中に含まれる銀粒子の粒度を実施例1と同様の方法により評価したところ、1stスクラッチは20μm未満、4thスクラッチは10μm未満、平均粒径D50は5μm未満であった。また、この接合材(銀ペースト)の粘度とTi値を実施例1と同様の方法により求めたところ、粘度は25℃において5rpm(15.7[1/S])で15(Pa・s)であり、Ti値は4.5であった。
 この接合材を用いて、実施例1と同様の方法により、塗布膜、予備乾燥膜および接合体を作製して観察したところ、塗布膜に泡が形成され、予備乾燥膜にクラックや剥離が生じたが、予備乾燥膜の剥離は観察されなかった。また、接合体の銀接合層には予備乾燥膜のクラックを起点にしたボイドが観察された。
[比較例3]
 添加剤としてのIPTL-Aの代わりにジオール(IPDL-C8)(日本テルペン化学株式会社製、沸点308.1℃、粘度(25℃)65mPa・s、表面張力(25℃)30.86dyne/cm)3.0gを添加し、希釈溶剤としてのODOおよびDBDGの添加量をそれぞれ8.13gおよび0.90gとした以外は、実施例1と同様の方法により、78.9質量%の銀粒子1と16.28質量%のODOと1.81質量%のDBDGと2.75質量%のIPDL-C8と0.01質量%のDGAを含む接合材(銀ペースト)を得た。なお、銀ペースト中のAg濃度を熱減量法で求めたところ、Ag濃度は77.5質量%であった。
 この接合材(銀ペースト)中に含まれる銀粒子の粒度を実施例1と同様の方法により評価したところ、1stスクラッチは20μm未満、4thスクラッチは10μm未満、平均粒径D50は5μm未満であった。また、この接合材(銀ペースト)の粘度とTi値を実施例1と同様の方法により求めたところ、粘度は25℃において5rpm(15.7[1/S])で15(Pa・s)であり、Ti値は4.5であった。
 この接合材を用いて、実施例1と同様の方法により、塗布膜、予備乾燥膜および接合体を作製して観察したところ、塗布膜に泡が形成され、予備乾燥膜にクラックや剥離が生じた。また、接合体の銀接合層には予備乾燥膜のクラックを起点にしたボイドが観察された。
[比較例4]
 溶剤2としてDBDGの代わりにヘキサデカン(和光純薬工業株式会社、沸点286.6±3.0℃、粘度(25℃)3mPa・s、表面張力(25℃)27.3±3.0dyne/cm(平均値27.3dyne/cm)、非極性)1.10gを添加し、希釈溶剤としてODOおよびDBDGを添加しなかった以外は、実施例1と同様の方法により、接合材(銀ペースト)の作製を試みたが、希釈溶剤としてODOおよびヘキサデカンを添加する前に分離が生じたため、各成分が分散不良で銀ペーストを作製することができなかった。
 これらの実施例および比較例の接合材の製造条件および特性を表1~表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002

Claims (17)

  1. 銀微粒子と溶剤と添加剤を含む銀ペーストからなる接合材において、溶剤として、ジオールからなる第1の溶剤と、この第1の溶剤より表面張力が低い極性溶媒からなる第2の溶剤とを含み、添加剤がトリオールであることを特徴とする、接合材。
  2. 前記第1の溶剤がオクタンジオールであることを特徴とする、請求項1に記載の接合材。
  3. 前記第2の溶剤が、ジアルキルグリコールエーテル、エチレングリコール系エーテルおよびモノアルコールからなる群から選ばれる1種以上であることを特徴とする、請求項1に記載の接合材。
  4. 前記第2の溶剤が、ジブチルジグリコール、ヘキシルジグリコールおよびデカノールからなる群から選ばれる1種以上であることを特徴とする、請求項1に記載の接合材。
  5. 前記銀微粒子の平均一次粒子径が1~100nmであることを特徴とする、請求項1に記載の接合材。
  6. 前記接合材中の前記銀微粒子の含有量が60~90質量%であることを特徴とする、請求項1に記載の接合材。
  7. 前記接合材が平均粒径0.2~10μmの銀粒子を含むことを特徴とする、請求項1に記載の接合材。
  8. 前記接合材中の前記平均粒径0.2~10μmの銀粒子の含有量が30質量%以下であり且つ前記銀微粒子の含有量と前記平均粒径0.2~10μmの銀粒子の含有量の合計が60~90質量%であることを特徴とする、請求項7に記載の接合材。
  9. 前記銀微粒子が炭素数8以下の有機化合物で被覆されていることを特徴とする、請求項1に記載の接合材。
  10. 前記有機化合物がソルビン酸であることを特徴とする、請求項9に記載の接合材。
  11. 前記接合材中の前記第1の溶剤の含有量が5~20質量%であることを特徴とする、請求項1に記載の接合材。
  12. 前記接合材中の前記第2の溶剤の含有量が0.5~15質量%であることを特徴とする、請求項1に記載の接合材。
  13. 前記接合材中の前記添加剤の含有量が0.5~10質量%であることを特徴とする、請求項1に記載の接合材。
  14. 前記接合材が焼結助剤を含むことを特徴とする、請求項1に記載の接合材。
  15. 前記焼結助剤がジグリコール酸またはマロン酸であることを特徴とする、請求項14に記載の接合材。
  16. 前記接合材中の前記焼結助剤の含有量が0.001~0.1質量%であることを特徴とする、請求項14に記載の接合材。
  17. 請求項1記載の接合材を被接合物間に介在させて加熱することにより、接合材中の銀を焼結させて銀接合層を形成し、この銀接合層により被接合物同士を接合することを特徴とする、接合方法。
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