接合材料用粒子及其制造方法、接合用膏及其制备方法以及接合体的制造方法技术

本发明专利技术的接合材料用粒子中，在铜纳米粒子表面形成有有机保护膜，BET比表面积在3.5m2/g以上且8m2/g以下的范围内，BET直径在80nm以上且200nm以下的范围内，相对于接合材料用粒子，在0.5质量％以上且2.0质量％以下的范围内包含有机保护膜。在利用飞行时间型二次离子质谱法对接合材料用粒子进行分析时，相对于Cu

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】接合材料用粒子及其制造方法、接合用膏及其制备方法以及接合体的制造方法


[0001]本专利技术涉及一种接合材料用粒子及其制造方法，该接合材料用粒子用作组装或安装电子部件时的接合用膏的原料，且在铜纳米粒子表面形成有有机保护膜。并且，涉及一种包含该接合材料用粒子的接合用膏及其制备方法。而且，涉及一种使用了该接合用膏的接合体的制造方法。另外，本国际申请主张基于2018年10月4日申请的日本专利申请第2018
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188905号(日本专利申请2018
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188905)及2018年12月27日申请的日本专利申请第2018
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245662号(日本专利申请2018
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245662)的优先权，并将日本专利申请2018
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188905及日本专利申请2018
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245662的全部内容援用于本国际申请中。

技术介绍

[0002]在组装或安装电子部件时，接合两个以上的部件的情况下，通常使用接合材料。作为这种接合材料，已知将金属粒子分散于溶剂中而得的膏状的接合材料。在使用接合材料来接合部件时，能够通过在其中一个部件的表面涂布接合材料，使另一个部件与涂布面接触，并在该状态下进行加热来接合。
[0003]对于供于这种用途的原料金属粒子，通常要求高导热率及高耐热性。因此，通常使用金、银等金属粒子，其中，通常使用价格比金低廉的银。但是，在使用银粒子的情况下所形成的接合部及配线部中，存在容易发生迁移的问题。
[0004]关于上述迁移的抑制，相较于银材料使用铜材料是有效的。尤其，铜纳米粒子相较于基体铜在较低温度下进行烧结，所获得的接合层在导热性和高耐热性的方面优异。并且，与银材料相比成本低廉，而另一面具有如下课题：由于铜纳米粒子的比表面积大，铜纳米粒子表面容易氧化。
[0005]作为防止铜纳米粒子的氧化的方法，公开了如下方法：在制作铜纳米粒子时用硅油包覆周围的方法(例如，参考专利文献1(权利要求1))；或在制作铜的微细粉末时加入苹果酸、柠檬酸、酒石酸等添加剂来抑制氧化的方法(例如，参考专利文献2(权利要求1、权利要求3))；或制作在粒子表面具有柠檬酸的铜纳米粒子的方法(例如，参考专利文献3(权利要求1))。在专利文献3的方法中，相对于铜的重量，柠檬酸的量为15重量％以上且40重量％以下。
[0006]专利文献1：日本特开2005
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060779号公报
[0007]专利文献2：日本特开2007
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258123号公报
[0008]专利文献3：日本专利第5227828号公报
[0009]在专利文献1中公开的用硅油包覆的铜纳米粒子在耐氧化性的方面非常优异，但是在热处理之后未完全挥发的硅油残留于接合层中，因此存在由于烧结不良而导致接合强度及导热率大幅下降的问题。
[0010]在专利文献2中公开的方法中，随后在所制作的铜粉末中加入抑制氧化的添加剂，该添加剂被球磨机等吸附。但是，通过该方法难以进行均匀的涂覆，因此难以完全防止铜纳
米粒子的氧化。
[0011]在专利文献3中公开的方法中，通过制作在表面具有柠檬酸的铜纳米粒子来抑制氧化。但是，该柠檬酸的量非常多，相对于所述铜的质量为15重量％以上且40重量％以下，存在如下问题：在形成接合体时，由于表面保护膜的脱离而产生的气体在接合膜等的接合部位成为孔隙。根据以上内容，要求如下接合材料用铜纳米粒子，该接合材料用铜纳米粒子具有赋予了耐氧化性的表面保护膜，并且在该保护膜脱离时产生的气体成分非常少且低温烧结性优异。
[0012]并且，在专利文献3中公开的方法中，混合分别调节在pH10以上且小于pH12的范围内的第一水溶液和第二水溶液来制造铜纳米粒子。但是，存在如下问题：在碱性溶液中铜离子变成氢氧化铜(II)，该氢氧化铜(II)容易沉淀，目标粒子的产率下降。根据以上内容，要求以高产率制造具有赋予了耐氧化性的表面保护膜并且低温烧结性优异的接合材料用铜纳米粒子的方法。

技术实现思路

[0013]本专利技术的第一目的在于提供一种接合材料用粒子，该接合材料用粒子的保管期间的耐氧化性优异，接合时的低温烧结性优异，在保护膜脱离时产生的气体成分少且可提高接合时的接合强度。本专利技术的第二目的在于提供一种以高产率制造保管期间的耐氧化性优异、接合时的低温烧结性优异并且接合时的接合强度高的接合材料用粒子的方法。本专利技术的第三目的在于提供一种包含这样的接合材料用粒子的接合用膏及其制备方法。本专利技术的第四目的在于提供一种使用了这样的接合用膏的接合体的制造方法。
[0014]本专利技术的第一观点为一种接合材料用粒子，在铜纳米粒子表面形成有有机保护膜，所述接合材料用粒子的特征在于，所述接合材料用粒子的BET比表面积在3.5m2/g以上且8m2/g以下的范围内，根据所述比表面积换算的BET直径在80nm以上且200nm以下的范围内，相对于100质量％的所述接合材料用粒子，在0.5质量％以上且2.0质量％以下的范围内包含所述有机保护膜，在利用飞行时间型二次离子质谱法(TOF
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SIMS(Time
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of
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Flight Secondary ion Mass Spectrometry))对所述接合材料用粒子进行分析时，相对于Cu
+
离子的检测量，C3H3O3‑
离子和C3H4O2‑
离子各自的检测量在0.05倍以上且0.2倍以下的范围内，相对于Cu
+
离子的检测量，C5以上的离子的检测量在小于0.005倍的范围内。
[0015]本专利技术的第二观点是基于第一观点的专利技术，为如下接合材料用粒子，其中，在非活性气体气氛下，在300℃的温度加热30分钟时，50质量％以上的所述有机保护膜进行分解，所分解的气体为二氧化碳气体、氮气、丙酮的蒸发气体及水蒸气。
[0016]本专利技术的第三观点为一种接合用膏，包含挥发性溶剂和第一或第二观点的接合材料用粒子。
[0017]本专利技术的第四观点为一种制造接合材料用粒子的方法，其中，在室温的柠檬酸铜的水分散液中加入pH调节剂来将pH调节至pH3以上且小于pH7，在非活性气体气氛下在进行了pH调节的该柠檬酸铜的水分散液中添加肼化合物并进行混合，在非活性气体气氛下将该混合液加热至60℃以上且80℃以下的温度并保持1.5小时以上且2.5小时以下，由此将所述柠檬酸铜还原以生成铜纳米粒子，且在该铜纳米粒子的表面形成有有机保护膜。
[0018]本专利技术的第五观点为一种制备接合用膏的方法，其中，混合挥发性溶剂和第一或
第二观点的接合材料用粒子或通过第四观点的方法制造的接合材料用粒子来制备接合用膏。
[0019]本专利技术的第六观点为一种接合体的制造方法，包括如下工序：将第三观点的接合用膏或通过第五观点的方法制备的接合用膏涂布于基板或电子部件的表面而形成涂布层；经由所述涂布层使所述基板与所述电子部件重合；及对所述重合的所述基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种接合材料用粒子，在铜纳米粒子表面形成有有机保护膜，所述接合材料用粒子的特征在于，所述接合材料用粒子的BET比表面积在3.5m2/g以上且8m2/g以下的范围内，根据所述比表面积换算的BET直径在80nm以上且200nm以下的范围内，相对于100质量％的所述接合材料用粒子，在0.5质量％以上且2.0质量％以下的范围内包含所述有机保护膜，在利用飞行时间型二次离子质谱法对所述接合材料用粒子进行分析时，相对于Cu
+
离子的检测量，C3H3O3‑
离子和C3H4O2‑
离子各自的检测量在0.05倍以上且0.2倍以下的范围内，相对于Cu
+
离子的检测量，C5以上的离子的检测量在小于0.005倍的范围内。2.根据权利要求1所述的接合材料用粒子，其中，在非活性气体气氛下，在300℃的温度加热30分钟时，50质量％以上的所述有机保护膜进行分解，所分解的气体为二氧化碳气体、氮气、丙酮的蒸发气体及水蒸气。3.一种接合用膏，包含挥发性溶剂和权利要求1或2所述的接合材料用粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：山口朋彦，乙川光平，樋上晃裕，
申请(专利权)人：三菱综合材料株式会社，
类型：发明
国别省市：