含金属微粒的组合物制造技术

本发明专利技术提供在较低温下实现电子部件等的金属间的接合，在接合后有机物残量少，并且实现高强度的接合的含金属微粒的组合物。含金属微粒的组合物，具有：由被覆物(C)被覆表面的至少一部分或者全部、且一次粒子的粒径为1～500nm的、含有体熔点超过420℃的金属元素(M)的金属微粒(P1)；含有体熔点为420℃以下的金属或合金的低熔点金属粉(P2)；和从金属微粒(P1)表面上使被覆物(C)分解除去的活化剂(A)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含金属微粒的组合物
本专利技术涉及能够用于电子部件等的金属间的接合的含金属微粒的组合物。具体而言，涉及通过包含多种金属粒子进行加热而实现电子部件等的金属间的接合的含金属微粒的组合物。
技术介绍
一直以来，作为将电子部件之间物理以及电接合的手段，已知有硬焊或者软钎焊。硬焊或者软钎焊均是将熔点低于所接合的母材的填充金属(焊料或者钎料)进行熔融而作为一种胶粘剂使用。由此，硬焊或者软钎焊可以不使母材自身熔融而将多种部件进行接合。可以认为焊料或者钎料中的具有亲和性的原子不仅容易接近所接合的母材表面的原子，而且也引起熔融焊料或者熔融钎料中的元素进入母材的扩散现象。需要说明的是，硬焊以及软钎焊通过所使用的填充金属的熔点方便地进行区别。具体而言，将液相线温度为450℃以上的情况称为“硬焊(brazing)”，将该情况下使用的填充金属称为“焊料”。另外，将液相线温度低于450℃的情况称为“软钎焊(soldering)”，该情况下使用的填充金属称为“钎料”。将这些液相线温度450°作为边界的分类划分目前在日本工业标准(JIS)的用语上也统一使用。在软钎焊接合中Sn-Pb共晶合金作为钎料被广泛利用。Sn-Pb共晶合金的熔融温度低，另外在接合时的高温条件下扩散性也优良。但是，将Sn-Pb共晶合金作为钎料加以熔融时，不可避免地产生Sn-Pb共晶合金中含有的铅或氧化铅的蒸散或者飞散。因此正在进行不含有铅成分的钎料的开发。另外，软钎焊中，在钎料中配合以除去母材中含有的氧化被膜、促进钎料的濡湿现象等作为目的的焊剂成分。但是，也存在该焊剂成分在软钎焊作业后需要清洗的工序的问题。另一方面，在硬焊接合中，作为典型例，铜焊料、金焊料、钯焊料、银焊料作为焊料而已知。硬焊温度在上述顺序中分别高达1090℃、1040℃、900℃、750℃程度。另外，在铜管接合用中使用磷铜系的硬焊糊料等，但在该情况下需要约600℃以上的高温加热。因此要求作业者的高技术水平，成为难以自动化的工艺。焊料以线状、带状、粒状或粉末状等形状使用。下述专利文献1中公开了以将2个金属体通过金属超微粒的熔合层进行接合作为目的的金属的接合方法。专利文献1中，在两金属体的接合面间配置由用有机系的物质被覆的粒径为1～100nm的金属超微粒构成的层，在150～500℃的温度下进行加热等处理。由此，从上述层上形成与上述金属超微粒之间以及上述2个金属体的接合面熔合的金属超微粒的熔合层，将上述2个金属体通过该金属超微粒的熔合层进行接合。下述专利文献2中公开了利用不含铅的钎料原材料的、大块金属间的硬焊接合方法。专利文献2中，在硬焊材料中使用表面由胺化合物被覆的平均粒径1～100nm的金属超微粒在有机溶剂中均匀地分散而成的金属胶体分散液。另外，在要接合的大块金属的相对向的面间的间隙中涂布/填充上述金属胶体分散液，并进行加热，进行在要接合的上述大块金属表面与上述超微粒的接触界面上的相互扩散热粘、以及在上述间隙间填充的超微粒间的热粘，从而形成接合层。下述专利文献3公开了提供与Sn-Ag系合金钎料同等的油墨状的钎料组合物的技术。专利文献3是包含平均粒径为纳米尺寸的锡纳米粒子、银纳米粒子、以及焊剂成分，在高沸点的非极性溶剂中将该锡纳米粒子和银纳米粒子均匀地分散而成的、油墨状的钎料组合物。该组合物在95:5～99.5:0.5的范围内选择锡纳米粒子与银纳米粒子的混合比率。另外，在4:1～10:1的范围内选择锡纳米粒子的平均粒径d1与银纳米粒子的平均粒径d2的比率d1:d2。另外，是在0.5质量份～2质量份的范围内选择每10质量份锡纳米粒子中的焊剂成分的添加量的同时、选择沸点为200℃～320℃的范围的烃系溶剂的、油墨状的钎料组合物。下述专利文献4公开了以提供具有充分的硬焊强度的低熔点焊料材为目的的低熔点焊料材。专利文献4是将作为加工性良好的贵金属的选自Au、Ag、Cu、Ni、Pt以及Pd中的一种以上金属的粉末、与作为低熔点且加工性良好的金属的选自Sn、Pb、Cd、In以及Zn中的一种以上金属的粉末进行混合后压缩固化成所要形状。下述专利文献5中作为不使用铅的高温钎料替代物，公开了以下的接合材料，其将由平均粒径100nm程度以下的金属粒子构成的核的周围用以C、H和/或O作为主成分的有机物进行结合/被覆而成的复合型金属纳米粒子作为接合的主剂。下述专利文献6中公开了一种半导体装置，其目的在于提供不含有铅成分、而得到高接合强度、破坏韧性的接合材料、和具有其作为接合层的半导体装置。专利文献6是上述接合层在由10～1000nm的晶粒构成的Ag基质中硬度高于Ag的金属X形成了分散相的复合金属烧结体。该复合金属烧结体是Ag基质与金属X分散相的界面进行金属接合，上述电子构件的最表面与Ag基质的界面进行金属接合，上述电子构件的最表面与金属X分散相的界面进行金属接合。金属X分散相分别为单晶体或多晶体，关于多晶体的金属X分散相，其内部晶界没有隔着氧化被膜层而进行金属接合。下述专利文献7中，作为能够防止氧化的焊料糊，公开了包含至少含有银以及铜的银焊料的微粉末、抗氧化剂和溶剂的银焊料糊料。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2001-225180号公报专利文献2：日本特开2002-126869号公报专利文献3：日本特开2009-6337号公报专利文献4：日本特开平8-057681号公报专利文献5：日本特开2004-107728号公报专利文献6：日本特开2010-50189号公报专利文献7：日本特开平8-164494号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题上述专利文献1、专利文献2、以及专利文献5中公开的专利技术中，是仅仅基于由金属超微粒的熔点降低的特性而引起的金属微粒之间的烧结的接合方式。因此存在难以得到孔隙少的致密的接合体的问题。专利文献3中公开的专利技术中，将粒径为100nm以下的纳米尺寸的锡粒子与高沸点的烃系的非极性溶剂等并用的实用上的制约。并且，需要将接合层的金属组成控制在以往的Sn-Ag系钎料的组成内，因此耐热性不能说充分。专利文献4中公开的专利技术中，将金属粉末在高温下压缩、固化，接着，通过挤出加工或轧制加工等成形。因此不仅工序复杂，而且对接合的材料的形状等使用条件带来很大限制。专利文献6中公开的专利技术中，不仅制约接合层的晶粒尺寸，而且银作为基质相是必须的。因此根据所接合的材料的规格也会产生银的迁移的问题。专利文献7中公开的专利技术中，如果考虑构成糊料的金属组成和粒子尺寸，则不能预测低温下的接合。另外，由于铜的氧化而性能有可能显著降低。本专利技术的目的在于，解决上述问题，提供在较低温下能实现电子部件等的金属间的接合、在接合后有机物残量少、并且实现高强度的接合的含金属微粒的组合物。用于解决问题的方法本专利技术人等鉴于上述以往技术，通过使用接合用的含金属微粒的组合物，在接合时升温，上述金属粉熔融后，通过活化剂除去金属微粒表面的被覆物，金属微粒的至少一部分或大部分熔融成低熔点金属，形成合金，上述接合用的含金属微粒的组合物包含：由被覆物被覆表面的至少一部分的同时粒径为纳米尺寸且由较高熔点的金属元素构成的金属微粒、熔点较低的金属粉、和通过接合时的加热使上述金属微粒表面的被覆物分解除去的活化剂，结果发现，得到接合后的熔点上升、耐热性和导电性优良、并且接合强本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含金属微粒的组合物，其特征在于，具有：由被覆物C被覆表面的至少一部分或者全部、一次粒子的粒径为1～500nm且含有体熔点超过420℃的金属元素M的金属微粒P1；含有体熔点为420℃以下的金属或合金的低熔点金属粉P2；和从金属微粒P1表面使被覆物C分解除去的活化剂A。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.09 JP 2015-1378841.一种含金属微粒的组合物，其特征在于，具有：由被覆物C被覆表面的至少一部分或者全部、一次粒子的粒径为1～500nm且含有体熔点超过420℃的金属元素M的金属微粒P1；含有体熔点为420℃以下的金属或合金的低熔点金属粉P2；和从金属微粒P1表面使被覆物C分解除去的活化剂A。2.根据权利要求1所述的含金属微粒的组合物，其特征在于，所述金属元素M为选自铜、银、金以及镍中的1种或2种以上。3.根据权利要求1或2所述的含金属微粒的组合物，其特征在于，所述低熔点金属粉P2的一次粒子的粒径为0.5～50μm。4.根据权利要求1至3中任一项所述的含金属微粒的组合物，其特征在于，所述低熔点金属粉P2为锡、或者由选自铜、银、锌、磷、铝、以及铋中的1种或2种以上与锡固溶而成的锡合金。5.根据权利要求1至4中任一项所述的含金属微粒的组合物，其特征在于，所述被覆物C为无机化合物C1、有机化合物C2、或者含有无机化合物C1与有机化合物C2的混合物。6.根据权利要求5所述的含金属微粒的组合物，其特征在于，所述无机化合物C1为选自金属元素M的氧化物、氢氧化物、氯化物、碳酸盐、硫酸盐、以及硫化物中的1种或2种以上。7.根据权利要求5或6所述的含金属微粒的组合物，其特征在于，所述金属微粒P1中无机化合物C1的比例即[无机化合物C1/金属微粒P1]×100质量％为0.1～70质量％。8.根据权利要求5所述的含金属微粒的组合物，其特征在于，所述有机化合物C2为选自有机磷化合物、有机硫化合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、2-吡咯烷酮、以及烷基-2-吡咯烷酮中的1种或2种以上。9.根据权利要求5所述的含金属微粒的组合物，其特征在于，所述有机化合物C2的沸点或者分解点为低熔点金属粉P2的体熔点以上。10.根据权利要求5、8或9所述的含金属微粒的组合物，其特征在于，所述金属微粒P1中的有机化合物C2的比例即[有机化合物C2/金属微粒P1]×100质量％为0.1～30质量％。11.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：石井智纮，藤原英道，
申请(专利权)人：古河电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP