WO2023190593A1 - ペースト組成物及び複合体 - Google Patents

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翔 英
毅 倉知
香織 宮崎
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    • H01L21/50—Assembly 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
    • H01L21/52—Mounting semiconductor bodies in containers

Definitions

  • a bonding layer is created by sintering the metal powder paste with the metal powder paste interposed between the semiconductor chip and the substrate, and the bonding layer is used to attach the semiconductor chip.
  • a technique generally called die bonding is used to fix the device to a substrate.
  • Patent Document 1 discloses a sintered material comprising granules having an average maximum diameter of less than 10 ⁇ m, wherein at least some of the particles forming the granules include a metal at least partially coated with a capping agent. A powder is disclosed.
  • Paste compositions for such die bonding applications are required to have excellent pot life and be able to be stored for a long period of time.
  • Patent Document 1 does not consider pot life.
  • the main objective of the present disclosure is to provide a paste composition with excellent pot life and a composite made using this paste composition.
  • a paste composition according to one embodiment of the present disclosure contains coated silver particles (A) whose surfaces are coated with an alkylamine, a silver compound (B), a solvent (C), and an amine (D).
  • the proportion of the coated silver particles (A) is 80% by mass or more and 92% by mass or less.
  • a composite according to one aspect of the present disclosure includes a base material, a body to be bonded, and a bonding layer interposed between the base material and the body to be bonded.
  • the bonding layer includes a sintered body of the paste composition.
  • paste composition (X) includes coated silver particles (A) whose surfaces are coated with alkylamine, a silver compound (B), and a solvent (C). , amine (D).
  • the reason why the pot life can be improved by having the paste composition (X) with the above structure is not necessarily clear, but for example, in the paste composition (X) containing an amine, the amino group which is the same functional group
  • a compound having this as a surface coating agent for silver particles it is possible to suppress changes in the state of the silver particle surface, thereby reducing the paste of the paste composition (X) containing the coated silver particles (A) as a main component. This may be due to the fact that we were able to stabilize the properties.
  • the paste composition (X) of the present embodiment high bonding strength can be maintained, that is, the bonding strength after sintering can be maintained in a high state. Moreover, the paste composition (X) also has excellent printability.
  • the silver compound (B) By increasing the proportion of the coated silver particles (A) and stabilizing the silver compound (B) in the paste composition, the silver compound (B) stably exists in the vicinity of the coated silver particles (A). Nanosilver (fine particle silver) generated from the silver compound (B) is generated uniformly around the coated silver particles (A), and the contact points between the coated silver particles (A) and the nanosilver are sufficiently It becomes possible to secure the As a result, it is thought that the bonding strength after sintering can be maintained at a high level.
  • the paste composition (X) according to this embodiment contains coated silver particles (A), a silver compound (B), a solvent (C), and an amine (D).
  • the paste composition (X) may contain other components (E) in addition to the above components, within a range that does not impair the effects of the present embodiment. Each component will be explained below.
  • coated silver particles (A) are silver particles whose surfaces are coated with alkylamine, which is a surface coating agent.
  • Silver particles are metal particles whose main component is silver, and at least the surface layer of the metal particles is composed of silver.
  • Main component refers to the component with the largest content in the coated silver particles (A), and refers to a component whose content is usually 50% by mass or more, preferably 70% by mass or more.
  • the coated silver particles (A) can be obtained by coating the surfaces of silver particles with an alkylamine.
  • Alkylamine means an amine having an alkyl group.
  • the alkylamine may have one or more alkyl groups.
  • the alkylamine may be a monoamine, a diamine, or an aminoalcohol. Among these, monoamines are preferred.
  • the number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 3 or more and 20 or less. When the number of carbon atoms is more than 20, sintering of the coated silver particles (A) may be inhibited due to steric hindrance of the alkylamine in the surface coating, leading to a decrease in conductivity and bonding strength.
  • the number of carbon atoms in the alkyl group is more preferably 6 or more and 19 or less, even more preferably 10 or more and 18 or less, and particularly preferably 12 or more and 16 or less.
  • alkyl group of the alkylamine examples include a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, an octyl group, a decyl group, a dodecyl group, a tetradecyl group, a hexadecyl group, an octadecyl group, an icosyl group, and the like.
  • alkylamine examples include ethylamine, hexylamine, heptylamine, octylamine, 2-ethylhexylamine, nonylamine, decylamine, dodecylamine, tetradecylamine, hexadecylamine, octadecylamine, icosylamine, and the like. Among these, dodecylamine is preferred.
  • the amount of surface coating in the coated silver particles (A) is preferably 0.5 parts by mass or more and 5 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the silver particles whose surface is coated. If the amount of surface coating of silver particles is less than 0.5 parts by mass, dispersibility may deteriorate, and if it exceeds 5 parts by mass, the degree of sintering may not increase.
  • the amount of surface coating is more preferably 2.5 parts by mass or less, and even more preferably 1.5 parts by mass or less.
  • the amount of surface coverage can be determined from the weight loss in a thermogravimetric differential calorimeter under a nitrogen atmosphere.
  • the average particle diameter of the coated silver particles (A) is preferably 50 nm or more and 500 nm or less.
  • the average particle size of the coated silver particles (A) is less than 50 nm, the surface area increases and the activity of the coated silver particles (A) increases, so that sintering progresses even at room temperature and the silver paste is kept stable. may become difficult.
  • the average particle size of the coated silver particles (A) exceeds 500 nm, the surface area of the coated silver particles (A) becomes small, and the progress of sintering may be slowed down.
  • the average particle size of the coated silver particles (A) is a particle size calculated using a SEM (scanning electron microscope) photograph.
  • the average particle diameter of the coated silver particles (A) is more preferably 100 nm or more and 400 nm or less.
  • the proportion of the coated silver particles (A) is 80% by mass or more and 92% by mass or less based on the paste composition (X). If the proportion of the coated silver particles (A) is less than 80% by mass, the number of points of contact between the silver particles or between the silver particles and nanosilver during the sintering process decreases, so that the sintering between the silver particles and the nanosilver decreases. The bonding strength between the sintered body and the chip becomes insufficient. When the proportion of the coated silver particles (A) exceeds 92% by mass, other constituent materials cannot wet the surface of the silver particles (A), making it difficult to prepare a paste.
  • the silver compound (B) is a compound containing silver, and usually a compound containing silver ions.
  • the coated silver particles (A) are not included in the silver compound (B).
  • Examples of the silver compound (B) include silver salts and silver complexes.
  • Examples of the silver complex include silver ethylenediamine complex.
  • the proportion of the silver compound (B) is preferably 0.2% by mass or more and 5% by mass or less with respect to the paste composition (X). If the proportion of the silver compound (B) exceeds 5% by mass, the salt, which is a by-product during complex formation of the silver compound (B), may have a negative effect on the progress of sintering, and the bonding strength may decrease. .
  • the proportion of the silver compound (B) is more preferably 0.5% by mass or more and 3% by mass or less, and even more preferably 0.5% by mass or more and 1.5% by mass or less. By setting the proportion of the silver compound (B) within the above range, the bonding strength can be further improved.
  • alcoholic solvents examples include isopropyl alcohol, butanol, heptanol, octanol, decanol, lauryl alcohol, tetradecyl alcohol, cetyl alcohol, terpineol (boiling point 217°C), dihydroterpineol, isobornylcyclohexanol (boiling point 300°C), etc. can be mentioned.
  • ketone solvents examples include methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and isophorone.
  • hydrocarbon solvent examples include decane, dodecane, and tetradecane.
  • the solvent (C) preferably contains a glycol solvent, and more preferably contains 2-ethyl-1,3-hexanediol.
  • the proportion of the solvent (C) is preferably 10% by mass or less, more preferably 7% by mass or less, and even more preferably 5% by mass or less, based on the paste composition (X). .
  • the lower limit of the proportion of the solvent (C) is not particularly limited, but is, for example, 0.1% by mass or more.
  • the amine (D) can uniformly disperse the silver compound (B) in the paste composition (X), resulting in a sintered body having a dense structure. This is thought to enable the formation of
  • diamine examples include dimethylaminopropylamine, diethylaminopropylamine, dibutylaminopropylamine, and the like.
  • the amine (D) preferably contains at least one of a monoamine and an amino alcohol, more preferably contains an amino alcohol, and even more preferably contains 1-amino-2-propanol.
  • the proportion of the amine (D) is preferably 0.5% by mass or more and 20% by mass or less based on the paste composition (X). When the proportion of amine (D) exceeds 20% by mass, it becomes difficult to fill the voids between coated silver particles (A) during the sintering process, and the bonding strength may decrease.
  • the proportion of amine (D) is more preferably 1% by mass or more and 10% by mass or less, and even more preferably 1.5% by mass or more and 5% by mass or less. By setting the proportion of amine (D) within the above range, adhesive strength can be further improved.
  • Examples of other components (E) include dispersants and the like.
  • the proportion of the other components (E) is, for example, 1% by mass or less, and 0.5% by mass with respect to the paste composition (X). % or less.
  • the paste composition (X) is obtained, for example, by mixing the solvent (C), the amine (D), and other components (E) as necessary, and dissolving the silver compound (B) in the resulting mixture. It can be prepared by kneading a mixed solution and coated silver particles (A).
  • the method of kneading the coated silver particles (A) and the mixed solution is not particularly limited, and a general kneading method can be used. For example, after stirring using a planetary planetary stirrer, a rotation-revolution mixer, etc. Examples include a method of kneading with a three-roll mill or the like.
  • the base material is, for example, a wiring board, and more specifically includes, for example, a mother board, a package board, an interposer board, etc.
  • the object to be bonded is, for example, a semiconductor chip, and more specifically, a bare chip (die) or the like.
  • the composite (Y) can be prepared, for example, by printing the paste composition (X) on a base material, prebaking to evaporate the solvent, and applying the paste composition (X) to the printed paste composition (X) to be bonded, such as a semiconductor chip. It can be manufactured by stacking the bodies (chip mounting) and then sintering.
  • the method of the sintering process is not particularly limited either, and it may be a continuous process or a batch process, and a general method can be used.
  • the heating temperature profile of the sintering process includes, for example, (a) raising the temperature from room temperature to 250 °C at a rate of about 3.5 °C/min, and then holding at 250 °C for 1 hour; (b) heating from room temperature to 250 °C; Examples include raising the temperature to about 350°C at a temperature increase rate of about 1.5°C/sec, then holding the temperature at about 350°C for 30 seconds, and then cooling at a temperature decreasing rate of 2°C/sec or more.
  • the paste composition (X) can have an excellent pot life.
  • the number of carbon atoms in the alkyl group of the alkylamine is 3 or more and 20 or less.
  • the thermal conductivity and bonding strength of the sintered body of the paste composition (X) can be further improved.
  • the silver compound (B) contains a carboxylic acid silver salt.
  • the boiling point of the solvent (C) is 180°C or higher.
  • the viscosity of the paste composition (X) during printing can be kept stable.
  • a composite body (Y) includes a base material, an object to be joined, and a bonding layer interposed between the base material and the object to be bonded, wherein the bonding layer is a first object.
  • the present invention includes a sintered body of the paste composition (X) according to any one of the first to fifth embodiments.
  • a composite (Y) having high bonding strength can be obtained.
  • the coated silver particles (A) were manufactured as follows. In Example 1, silver powder with an average particle size of 15 ⁇ m was used as the raw material powder. The average particle size of the silver powder is a value measured using a particle size distribution meter. "MT3300" manufactured by Microtrac Bell Co., Ltd. was used as a particle size distribution meter. The manufacturing conditions for the coated silver particles (A) were such that the input to the plasma was constant, and the pressure inside the plasma torch was kept constant after being reduced. Argon gas was used as the carrier gas, and argon gas and hydrogen gas were used as the plasma gas and were supplied in fixed amounts.
  • coated silver particles (A) were produced in the same manner as in Example 1, except that the surface coating agent shown in Table 1 below was used.
  • Silver acetate (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used as the silver compound (B).
  • solvent (C) 2-ethyl-1,3-hexanediol (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used.
  • amine (D) 1-amino-2-propanol (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used.
  • a paste composition (X) was prepared by kneading this silver compound solution ( ⁇ ) and coated silver particles (A).
  • a silver-plated DBC (Direct Bonded Copper) substrate (manufactured by Hirai Seimitsu Kogyo Co., Ltd.) was prepared as a base material.
  • the paste composition (X) prepared above was printed on the surface of the base material by a screen printing method so as to have dimensions (2.7 mm x 2.7 mm) and thickness (0.9 mm) in plan view.
  • the base material printed with this paste composition (X) was placed on a hot plate and heated at 40° C. for 15 minutes to perform prebaking.
  • a 2.5 mm silver-plated Cu chip (manufactured by Hirai Seimitsu Kogyo Co., Ltd.) was prepared as an object to be bonded.
  • a laminate consisting of the base material, the paste composition (X), and the object to be bonded was produced.
  • This laminate was held at 250° C. for 60 minutes to sinter the paste composition (X) to form a bonding layer, thereby producing a composite (Y) including a base material, a bonding layer, and an object to be bonded.
  • Paste Formation evaluation was evaluated as "A” when the paste composition (X) could be prepared into a paste form, and as “B” when it could not be prepared into a paste form.
  • the silver compound (B) was insoluble in the mixed solution of the solvent and the amine.
  • the paste compositions of Comparative Example 2 and Comparative Example 3 could not be prepared into a paste form, so the following evaluations (2) to (5) were not performed, and they were indicated as "-" in Table 1.
  • the paste compositions of Examples 1 to 5 have excellent pot life, and are also excellent in printability and bonding strength.
  • the paste composition of Comparative Example 1 had poor pot life.
  • the paste compositions of Comparative Example 2 and Comparative Example 3 could not be prepared into a paste form.

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Abstract

本開示の課題は、ポットライフに優れるペースト組成物を提供することである。ペースト組成物は、表面をアルキルアミンで被覆した被覆銀粒子（Ａ）と、銀化合物（Ｂ）と、溶媒（Ｃ）と、アミン（Ｄ）とを含有する。被覆銀粒子（Ａ）の割合が、８０質量％以上９２質量％以下である。

Description

ペースト組成物及び複合体
　本開示は、ペースト組成物及び複合体に関し、詳しくは、被覆銀粒子と銀化合物と溶媒とアミンとを含有するペースト組成物、及びこのペースト組成物を用いて作製される複合体に関する。
　基板に半導体チップを実装する場合、半導体チップと基板との間に金属粉ペーストを介在させた状態で、金属粉ペーストを焼結させることで、接合層を作成し、この接合層によって半導体チップを基板に固定する、一般にダイボンディングと呼ばれる技術が行われている。
　ダイボンディングに用いる銀ペーストに含有される銀粒子には、銀粒子同士の凝集や低温での焼結を抑制するため、表面を有機化合物の修飾基で被覆したものを用いることが一般的である。特許文献１には、１０μｍより小さい平均最大直径を有する粒状物であって、前記粒状物を形成する粒子の少なくともいくつかが少なくとも部分的にキャッピング剤で被覆された金属を含む粒状物を含む焼結粉末が開示されている。
　このようなダイボンディング用途のペースト組成物には、ポットライフに優れ、長期間保存ができることが要求される。しかし、特許文献１では、ポットライフについては検討されていない。
特表２０１５－５３６３８５号公報
　本開示の主な課題は、ポットライフに優れるペースト組成物、及びこのペースト組成物を用いて作製される複合体を提供することである。
　本開示の一態様に係るペースト組成物は、表面をアルキルアミンで被覆した被覆銀粒子（Ａ）と、銀化合物（Ｂ）と、溶媒（Ｃ）と、アミン（Ｄ）とを含有する。前記被覆銀粒子（Ａ）の割合が、８０質量％以上９２質量％以下である。
　本開示の一態様に係る複合体は、基材と、被接合体と、前記基材と前記被接合体との間に介在する接合層とを備える。前記接合層が前記ペースト組成物の焼結体を含む。
１．概要
　本実施形態に係るペースト組成物（以下、ペースト組成物（Ｘ）ともいう）は、表面をアルキルアミンで被覆した被覆銀粒子（Ａ）と、銀化合物（Ｂ）と、溶媒（Ｃ）と、アミン（Ｄ）とを含有する。
　発明者らは、前述した課題を解決すべく、鋭意検討を重ねた結果、銀粒子と銀化合物と溶媒とアミンとを含有するペースト組成物（Ｘ）において、銀粒子として、アルキルアミンで表面を被覆した被覆銀粒子を用いることにより、高い接合強度を維持しつつ、ポットライフを向上させることができることを見出し、本開示を完成させた。
　ペースト組成物（Ｘ）が前記構成を備えることで、ポットライフを向上できる理由については、必ずしも明確ではないが、例えば、アミンを含有するペースト組成物（Ｘ）において、同じ官能基であるアミノ基を有する化合物を銀粒子の表面被覆剤に用いることで、銀粒子表面の状態変化を抑制することができ、それにより、被覆銀粒子（Ａ）を主成分とするペースト組成物（Ｘ）のペースト性状の安定化を図ることができたこと等が考えられる。
　また、本実施形態のペースト組成物（Ｘ）によれば、高い接合強度を維持すること、すなわち、焼結後の接合強度を高い状態で維持することができる。また、ペースト組成物（Ｘ）は、印刷性にも優れている。
　ペースト組成物（Ｘ）が前記構成を備えることで、焼結後の接合強度を高い状態で維持できる理由については、必ずしも明確ではないが、例えば以下のように推察することができる。銀粒子として、表面被覆剤としてアルキルアミンを用いた特定の被覆銀粒子（Ａ）を使用することにより、銀粒子の割合を特定範囲まで高めることができる。また、溶媒（Ｃ）と共にアミン（Ｄ）を含有させることにより、銀化合物（Ｂ）がアミン（Ｄ）により錯形成されると考えられ、銀化合物（Ｂ）が溶媒（Ｃ）に溶解して安定に存在できるようになる。この被覆銀粒子（Ａ）の割合の向上と、銀化合物（Ｂ）のペースト組成物中での安定化とにより、銀化合物（Ｂ）が被覆銀粒子（Ａ）の近傍に安定して存在することができるようになり、銀化合物（Ｂ）から生成するナノ銀（微粒子銀）が被覆銀粒子（Ａ）の周囲に均一に発生し、被覆銀粒子（Ａ）とナノ銀間の接点を充分に確保することが可能になる。結果として、焼結後の接合強度を高い状態で維持することができると考えられる。
　このように、本開示によれば、ポットライフに優れるペースト組成物、及びこのペースト組成物を用いて作製される複合体を提供することができる。
２．詳細
＜ペースト組成物＞
　本実施形態に係るペースト組成物（Ｘ）は、被覆銀粒子（Ａ）と、銀化合物（Ｂ）と、溶媒（Ｃ）と、アミン（Ｄ）とを含有する。ペースト組成物（Ｘ）は、本実施形態の効果を損なわない範囲において、前記成分以外に、その他の成分（Ｅ）を含有していてもよい。
　以下、各成分について説明する。
［被覆銀粒子（Ａ）］
　被覆銀粒子（Ａ）は、表面を表面被覆剤であるアルキルアミンで被覆した銀粒子である。「銀粒子」とは、銀を主成分とする金属粒子であり、金属粒子の少なくとも表層が銀で構成されているものである。「主成分」とは、被覆銀粒子（Ａ）中、最も含有量が大きい成分をいい、含有量が通常５０質量％以上、好ましくは７０質量％以上である成分をいう。
　被覆銀粒子（Ａ）は、銀粒子の表面をアルキルアミンで被覆することにより得ることができる。「アルキルアミン」とは、アルキル基を有するアミンを意味する。アルキルアミンは、アルキル基を１個又は２個以上有していてもよい。アルキルアミンは、モノアミンでも、ジアミンでも、アミノアルコールでもよい。これらの中で、モノアミンが好ましい。アルキル基の炭素数は、３以上２０以下であることが好ましい。炭素数が２０超である場合、表面被覆のアルキルアミンの立体障害により被覆銀粒子（Ａ）の焼結が阻害され、導電性及び接合強度の低下が引き起こされるおそれがある。アルキル基の炭素数は、６以上１９以下であることがより好ましく、１０以上１８以下であることがさらに好ましく、１２以上１６以下であることが特に好ましい。アルキルアミンのアルキル基の炭素数を前記範囲とすることで、ペースト組成物（Ｘ）の焼結体の熱伝導性及び接合強度をより向上させることができる。
　アルキルアミンのアルキル基としては、例えばプロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、イコシル基等が挙げられる。
　アルキルアミンとしては、例えばエチルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、２－エチルヘキシルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、イコシルアミン等が挙げられる。これらの中で、ドデシルアミンが好ましい。
　被覆銀粒子（Ａ）における表面被覆の量は、表面被覆される銀粒子１００質量部に対して、０．５質量部以上５質量部以下であることが好ましい。銀粒子の表面被覆の量が０．５質量部未満であると分散性が悪くなる場合があり、５質量部を超えると焼結度が上がらない場合がある。表面被覆の量は、２．５質量部以下であることがより好ましく、１．５質量部以下であることがさらに好ましい。表面被覆の量は、窒素雰囲気下での熱重量示差熱分析装置での重量減少から測定できる。
　被覆銀粒子（Ａ）の平均粒径は、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましい。被覆銀粒子（Ａ）の平均粒径が５０ｎｍ未満である場合、表面積が増大して被覆銀粒子（Ａ）の活性が上がることにより、室温でも焼結が進行し、銀ペーストを安定に保つことが難しくなる場合がある。被覆銀粒子（Ａ）の平均粒子が５００ｎｍを超えると、被覆銀粒子（Ａ）の表面積が小さくなり、焼結の進行が遅くなる場合がある。被覆銀粒子（Ａ）の平均粒径は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真を用いて算出される粒子径である。被覆銀粒子（Ａ）の平均粒径は、１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下であることがより好ましい。
　被覆銀粒子（Ａ）の割合は、ペースト組成物（Ｘ）に対して、８０質量％以上９２質量％以下であることが重要である。被覆銀粒子（Ａ）の割合が８０質量％未満であると、焼結プロセス中における銀粒子同士又は銀粒子とナノ銀との接点が少なくなるため、銀粒子とナノ銀との間の焼結が進まなくなり、焼結体とチップとの間の接合強度が不充分になる。被覆銀粒子（Ａ）の割合が９２質量％を超えると、他の構成材料が銀粒子（Ａ）の表面を濡らすことができなくなるため、ペーストの作製が困難になる。
［銀化合物（Ｂ）］
　銀化合物（Ｂ）は、銀を含む化合物であり、通常、銀イオンを含む化合物である。被覆銀粒子（Ａ）は、銀化合物（Ｂ）には含まれない。
　銀化合物（Ｂ）としては、例えば銀塩、銀錯体等が挙げられる。
　銀塩としては、例えば、酢酸銀、プロピオン酸銀、ミリスチン酸銀、酪酸銀、ネオデカン酸銀、オレイン酸銀、リノール酸銀、カプリル酸銀、カプリン酸銀、２－メチルプロパン酸銀、２－メチルブタン酸銀、２－エチルブタン酸銀、２－エチルヘキサン酸銀等のモノカルボン酸銀塩、
　シュウ酸銀等のジカルボン酸銀塩などのカルボン酸銀塩などが挙げられる。
　銀錯体としては、銀エチレンジアミン錯体等が挙げられる。
　銀化合物（Ｂ）は、銀塩を含むことが好ましく、カルボン酸銀塩を含むことがより好ましく、モノカルボン酸銀塩を含むことがさらに好ましく、酢酸銀を含むことが特に好ましい。銀化合物（Ｂ）が前記塩を含むことで、ポットライフをより向上させることができる。
　銀化合物（Ｂ）の割合は、ペースト組成物（Ｘ）に対して、０．２質量％以上５質量％以下であることが好ましい。銀化合物（Ｂ）の割合が５質量％を超えると、銀化合物（Ｂ）の錯形成の際の副生成物である塩が焼結の進行に悪影響を及ぼし、接合強度が低くなる場合がある。銀化合物（Ｂ）の割合は、０．５質量％以上３質量％以下であることがより好ましく、０．５質量％以上１．５質量％以下であることがさらに好ましい。銀化合物（Ｂ）の割合を前記範囲とすることで、接合強度をより向上させることができる。
［溶媒（Ｃ）］
　溶媒（Ｃ）としては、被覆銀粒子（Ａ）等の構成材料と混合されることで、ペースト状のペースト組成物（Ｘ）を調製できるものであれば特に限定されない。溶媒（Ｃ）の沸点は、１８０℃以上であることが好ましい。この場合、溶媒（Ｃ）の沸点を１８０℃以上にすることにより、常温で揮発する成分が少なくなるため、ペーストの固形分率変化を抑えることが可能になり、結果として、ペースト組成物（Ｘ）の印刷時の粘度を安定に保つことができる。
　溶媒（Ｃ）としては、例えばアルコール系溶媒、グリコール系溶媒、グリコールエーテル系溶媒、アセテート系溶媒、ケトン系溶媒、炭化水素系溶媒、これらの混合溶媒等が挙げられる。
　アルコール系溶媒としては、例えば、イソプロピルアルコール、ブタノール、ヘプタノール、オクタノール、デカノール、ラウリルアルコール、テトラデシルアルコール、セチルアルコール、テルピネオール（沸点２１７℃）、ジヒドロテルピネオール、イソボルニルシクロヘキサノール（沸点３００℃）等が挙げられる。
　グリコール系溶媒としては、例えば、２－エチル－１，３－ヘキサンジオール（沸点２４３℃）、エチレングリコール（沸点１９７℃）、プロピレングリコール（沸点１８８℃）、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、２，３－ブタンジオール（沸点１８２℃）等が挙げられる。
　グリコールエーテル系溶媒としては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。
　アセテート系溶媒としては、例えばブチルカルビトールアセテート等が挙げられる。
　ケトン系溶媒としては、例えばメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、イソホロン等が挙げられる。
　炭化水素系溶媒としては、例えばデカン、ドデカン、テトラデカン等が挙げられる。
　溶媒（Ｃ）は、グリコール系溶媒を含むことが好ましく、２－エチル－１，３－ヘキサンジオールを含むことがより好ましい。
　溶媒（Ｃ）の割合としては、ペースト組成物（Ｘ）に対して、１０質量％以下であることが好ましく、７質量％以下であることがより好ましく、５質量％以下であることがさらに好ましい。溶媒（Ｃ）の割合の下限は特に限定されないが、例えば０．１質量％以上である。
［アミン（Ｄ）］
　アミン（Ｄ）は、アミノ基（－ＮＲ２、Ｒ＝Ｈ又は１価の炭化水素基）を有する化合物である。アミン（Ｄ）は、銀化合物（Ｂ）を錯体化させることで、銀化合物（Ｂ）をペースト組成物（Ｘ）中に均一に分散させることができ、その結果、緻密構造を有する焼結体の形成を可能にすると考えられる。
　アミン（Ｄ）としては、例えば、第１級アミン、第２級アミン、第３級アミン、アミノ基及び水酸基の両方を有する化合物であるアミノアルコールなどが挙げられる。アミン（Ｄ）は、モノアミンであっても、ジアミンであってもよい。
　モノアミンとしては、例えば
　第１級アミンとして、２－エチルヘキシルアミン、ヘキシルアミン、へプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、アミノデカン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、シクロヘキシルアミン、アニリン等が、
　第２級アミンとして、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジヘキシルアミン等が、
　第３級アミンとして、トリプロピルアミン、トリブチルアミンなどが挙げられる。
　ジアミンとしては、例えば、ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、ジブチルアミノプロピルアミン等が挙げられる。
　アミノアルコールとしては、例えば、３－アミノ－１－プロパノール、１－アミノ－２－プロパノール、Ｎ－メチルエタノールアミン、３－（ジメチルアミノ）－１－プロパノール、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、Ｎ－メチルジエタノールアミン、Ｎ－エチルジエタノールアミン等が挙げられる。
　アミン（Ｄ）は、モノアミン及びアミノアルコールのうちの少なくとも一方を含むことが好ましく、アミノアルコールを含むことがより好ましく、１－アミノ－２－プロパノールを含むことがさらに好ましい。
　アミン（Ｄ）の割合は、ペースト組成物（Ｘ）に対して、０．５質量％以上２０質量％以下であることが好ましい。アミン（Ｄ）の割合が２０質量％を超えると、焼結の過程で、被覆銀粒子（Ａ）間の空隙を埋めることが困難になり、接合強度が低くなる場合がある。アミン（Ｄ）の割合は、１質量％以上１０質量％以下であることがより好ましく、１．５質量％以上５質量％以下であることがさらに好ましい。アミン（Ｄ）の割合を前記範囲とすることで、接着強度をより向上させることができる。
［その他の成分（Ｅ）］
　その他の成分（Ｅ）としては、例えば、分散剤等が挙げられる。ペースト組成物（Ｘ）がその他の成分（Ｅ）を含有する場合、その他の成分（Ｅ）の割合は、ペースト組成物（Ｘ）に対して、例えば１質量％以下であり、０．５質量％以下であることが好ましい。
＜ペースト組成物の調製方法＞
　ペースト組成物（Ｘ）は、例えば溶媒（Ｃ）とアミン（Ｄ）と必要に応じてその他の成分（Ｅ）とを混合し、得られた混合物に銀化合物（Ｂ）を溶解させて得られた混合溶液と、被覆銀粒子（Ａ）とを混錬することにより、調製することができる。被覆銀粒子（Ａ）と混合溶液との混錬方法は特に限定されず、一般的な混錬手法を用いることができ、例えばプラネタリー遊星撹拌機、自転公転ミキサー等を用いて撹拌した後、３本ロールミル等で混錬する方法などが挙げられる。
＜複合体＞
　本実施形態に係る複合体（以下、複合体（Ｙ）ともいう）は、基材と、被接合体と、接合層とを備える。接合層は、基材と被接合体との間に介在する。接合層は、上述のペースト組成物（Ｘ）の焼結体を含む。複合体（Ｙ）は、上述のペースト組成物（Ｘ）を用いて作製されるので、高い接合強度が得られる。
　基材は、例えば配線板等であり、より具体的には、例えばマザー基板、パッケージ基板、インターポーザー基板等が挙げられる。被接合体は、例えば半導体チップ等であり、より具体的には、ベアチップ（ダイ）等が挙げられる。
＜複合体の作製方法＞
　複合体（Ｙ）は、例えば、基材にペースト組成物（Ｘ）を印刷等した後、プリベークを行って溶媒を揮発させ、印刷されたペースト組成物（Ｘ）に、半導体チップ等の被接合体を重ねて（チップマウント）から、焼結を行うことにより作製することができる。
　チップマウントの方法は、特に限定されず、加圧でも無加圧でもよく、超音波振動を加えながら行ってもよい。
　焼結プロセスの手法も特に限定されず、連続プロセスでもバッチプロセスでもよく、一般的な手法を用いることができる。焼結プロセスの加熱温度プロファイルとしては、例えば、（ａ）室温から昇温速度約３．５℃／分で２５０℃まで上昇させ、続いて、２５０℃で１時間保持する、（ｂ）室温から昇温速度約１．５℃／秒で約３５０℃まで上昇させ、続いて、約３５０℃で３０秒間保持した後、２℃／秒以上の降温速度で冷却を行う、などが挙げられる。
（まとめ）
　上述の本実施形態から明らかなように、本開示は、下記の態様を含む。
　第１の態様に係るペースト組成物（Ｘ）は、表面をアルキルアミンで被覆した被覆銀粒子（Ａ）と、銀化合物（Ｂ）と、溶媒（Ｃ）と、アミン（Ｄ）とを含有し、前記被覆銀粒子（Ａ）の割合が、８０質量％以上９２質量％以下である。
　第１の態様によれば、ペースト組成物（Ｘ）のポットライフを優れたものとすることができる。
　第２の態様に係るペースト組成物（Ｘ）では、第１の態様において、前記アルキルアミンのアルキル基の炭素数が、３以上２０以下である。
　第２の態様によれば、アルキルアミンのアルキル基の炭素数を前記範囲とすることで、ペースト組成物（Ｘ）の焼結体の熱伝導性及び接合強度をより向上させることができる。
　第３の態様に係るペースト組成物（Ｘ）では、第１又は第２の態様において、前記銀化合物（Ｂ）が、カルボン酸銀塩を含む。
　第３の態様によれば、ペースト組成物（Ｘ）のポットライフをより向上させることができる。
　第４の態様に係るペースト組成物（Ｘ）では、第１から第３のいずれか一の態様において、前記銀化合物（Ｂ）の割合が、０．２質量％以上５質量％以下であり、前記アミン（Ｄ）の割合が、０．５質量％以上２０質量％以下である。
　第４の態様によれば、接合強度をより向上させることができる。
　第５の態様に係るペースト組成物（Ｘ）では、前記溶媒（Ｃ）の沸点が、１８０℃以上である。
　第５の態様によれば、ペースト組成物（Ｘ）の印刷時の粘度を安定に保つことができる。
　本開示の第６の態様に係る複合体（Ｙ）は、基材と、被接合体と、前記基材と前記被接合体との間に介在する接合層とを備え、前記接合層が第１から第５のいずれか一の態様のペースト組成物（Ｘ）の焼結体を含む。
　第６の態様によれば、前記ペースト組成物（Ｘ）を用いて作製することにより、高い接合強度を有する複合体（Ｙ）を得ることができる。
　以下、本開示を実施例によってさらに詳しく説明するが、本開示はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
１．ペースト組成物の調製
　下記表１に示す量の被覆銀粒子（Ａ）、銀化合物（Ｂ）及びアミン（Ｄ）と、全成分の合計が１００質量％になる量の溶媒（Ｃ）とを用いてペースト組成物（Ｘ）を調製した。
　被覆銀粒子（Ａ）は、以下のようにして製造した。
　実施例１では、原料粉末に、平均粒径１５μｍの銀の粉末を用いた。銀の粉末の平均粒径は、粒度分布計で測定した値である。粒度分布計には、マイクロトラック・ベル株式会社製の「ＭＴ３３００」を用いた。
　被覆銀粒子（Ａ）の製造条件は、プラズマへの入力を一定として、プラズマトーチ内の圧力は減圧した上で一定とした。キャリアガスにはアルゴンガス、プラズマガスにはアルゴンガスと水素ガスとを用いて定量供給した。
　次に、表面処理剤にドデシルアミン、溶媒にエタノールを用いて作製した溶液を、噴霧ガスを用いて銀の粉末（１次微粒子）に噴霧した。噴霧ガスにはアルゴンガスを用いた。また、溶液噴霧箇所の上流に位置する気体供給管から温度調整ガスとして、アルゴンガスを供給した。
　このようにして得られた被覆銀粒子（Ａ）を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ、ＪＥＯＬ製の「ＪＳＭ－７８００Ｆ」）により倍率３０，０００倍で観察し、ＳＥＭ画像を取得した。得られたＳＥＭ画像中において、１００個以上の任意の被覆銀粒子（Ａ）について、平均粒子径を測定したところ、約２００ｎｍであった。
　実施例２～５及び比較例１～３では、表面被覆剤に下記表１に示すものを用いた以外は、実施例１と同様にして、被覆銀粒子（Ａ）を製造した。
　銀化合物（Ｂ）として、酢酸銀（富士フイルム和光純薬株式会社製）を用いた。
　溶媒（Ｃ）として、２－エチル－１，３－ヘキサンジオール（富士フイルム和光純薬株式会社製）を用いた。
　アミン（Ｄ）として、１ーアミノー２ープロパノール（富士フイルム和光純薬株式会社製）を用いた。
　まず、溶媒（Ｃ）とアミン（Ｄ）とを混合し、得られた混合物に、銀化合物（Ｂ）を溶解させて、銀化合物溶液（以下、銀化合物溶液（α）ともいう）を得た。この銀化合物溶液（α）と、被覆銀粒子（Ａ）とを混錬することにより、ペースト組成物（Ｘ）を調製した。
２．複合体の作製
　基材として銀メッキを施したＤＢＣ（Ｄｉｒｅｃｔ　Ｂｏｎｄｅｄ　Ｃｏｐｐｅｒ）基板（平井精密工業株式会社製）を用意した。基材の表面に、前記調製したペースト組成物（Ｘ）を、スクリーン印刷法により、平面視寸法（２．７ｍｍ×２．７ｍｍ）、厚み（０．９ｍｍ）になるように印刷した。このペースト組成物（Ｘ）を印刷した基材を、ホットプレート上に配置し、４０℃で１５分間加熱し、プリベークを行った。被接合体として、２．５ｍｍ銀メッキＣｕチップ（平井精密工業株式会社製）を用意した。これらを用いて、基材、ペースト組成物（Ｘ）及び被接合体からなる積層体を作製した。この積層体を、２５０℃で６０分間保持し、ペースト組成物（Ｘ）を焼結させて接合層を形成させ、基材、接合層及び被接合体を備える複合体（Ｙ）を作製した。
３．評価
　前記調製したペースト組成物の評価として、（１）ペースト化評価、（２）印刷性評価、及び（３）ポットライフ評価を行い、ペースト組成物による接合強度の評価として、（４）初期シェア強度評価、及び（５）耐衝撃試験後シェア強度評価を行った。
（１）ペースト化評価
　ペースト化評価は、ペースト組成物（Ｘ）をペースト状に調製できた場合は「Ａ」と、ペースト状に調製できなかった場合は「Ｂ」と評価した。比較例３では、銀化合物（Ｂ）が溶媒及びアミンの混合溶液に不溶であった。比較例２及び比較例３のペースト組成物は、ペースト状に調製することができなかったので、以下の（２）～（５）の評価を行わず、表１において「－」と記載した。
（２）ペースト組成物の印刷性評価
　ペースト組成物の印刷性は、スクリーン印刷法により形成したペースト組成物（Ｘ）のパターンに欠けが発生しない場合は「Ａ」と、ペースト組成物（Ｘ）のパターンに欠けが発生する場合は「Ｂ」と評価した。
（３）ペースト組成物のポットライフ評価
　前記調製したペースト組成物（Ｘ）を、室温下で１週間放置した。放置前後のペースト組成物の粘度を測定し、放置前後の粘度変化率を算出した。粘度は、東機産業株式会社製の「ＲＣ－２１５Ｕ／ＲＥ－２１５Ｕ（ローター：ＳＰＰ）」を用いて測定した。
　ペースト組成物の室温保存安定性は、放置前後の粘度変化率が、±５０％以内である場合は「Ａ」と、±５０％の範囲外である場合は「Ｂ」と評価した。
（４）初期シェア強度評価
　前記作製した複合体（Ｙ）について、被複合体（銀メッキＣｕチップ）と基材（銀メッキＤＢＣ基板）との間のシェア強度（ＭＰａ）を、４０００万能型ボンドテスター（Ｎｏｒｄｓｏｎ社製）を用いて測定した。
　初期シェア強度の測定値を表１に示す。
（５）熱衝撃試験後シェア強度評価
　前記初期シェア強度を測定した複合体（Ｙ）を、－４０℃の雰囲気に５分間曝露し、続いて複合体を１７５℃の雰囲気に５分間曝露することを１サイクルとする処理を、１０００サイクル繰り返した。この１０００サイクル試験後の複合体（Ｙ）について、シェア強度（ＭＰａ）を再度測定した。
　熱衝撃試験後シェア強度の測定値を表１に示す。
　総合評価
　以上の（１）ペースト化評価、（２）印刷性評価、及び（３）ポットライフ評価の全てが「Ａ」、かつ（４）初期シェア強度が３０ＭＰａ以上、及び（５）熱衝撃試験後シェア強度が２０ＭＰａ以上である場合は、総合評価は「Ａ」と、（１）～（３）について「Ｂ」が１つでもあるか、又は（４）初期シェア強度が３０ＭＰａ未満、若しくは（５）熱衝撃試験後シェア強度が２０ＭＰａ未満である場合は、総合評価は「Ｂ」と評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１の結果から分かるように、実施例１～５のペースト組成物は、ポットライフに優れており、さらに、印刷性及び接合強度に優れている。一方、比較例１のペースト組成物は、ポットライフが劣っていた。また、比較例２及び比較例３のペースト組成物は、ペースト状に調製することができなかった。

Claims (6)

  1. 　表面をアルキルアミンで被覆した被覆銀粒子（Ａ）と、銀化合物（Ｂ）と、溶媒（Ｃ）と、アミン（Ｄ）とを含有し、
    　前記被覆銀粒子（Ａ）の割合が、８０質量％以上９２質量％以下である、
    　ペースト組成物。
  2. 　前記アルキルアミンのアルキル基の炭素数が、３以上２０以下である、
    　請求項１に記載のペースト組成物。
  3. 　前記銀化合物（Ｂ）が、カルボン酸銀塩を含む、
    　請求項１に記載のペースト組成物。
  4. 　前記銀化合物（Ｂ）の割合が、０．２質量％以上５質量％以下であり、
    　前記アミン（Ｄ）の割合が、０．５質量％以上２０質量％以下である、
    　請求項１に記載のペースト組成物。
  5. 　前記溶媒（Ｃ）の沸点が、１８０℃以上である、
    　請求項１に記載のペースト組成物。
  6. 　基材と、被接合体と、前記基材と前記被接合体との間に介在する接合層とを備え、
    　前記接合層が請求項１から５のいずれか一項に記載のペースト組成物の焼結体を含む、
    　複合体。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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