接合用浆料、接合层、接合体及接合体的制造方法技术

本发明专利技术抑制强度降低。接合用浆料(10)包含铜粒子(12)、溶剂(14)及由磷酸酯组成的添加剂(16)。接合用浆料(10)中，添加剂(16)的含量相对于接合用浆料(10)的总量以质量比计为0.5％以上且3.0％以下。以上且3.0％以下。以上且3.0％以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】接合用浆料、接合层、接合体及接合体的制造方法


[0001]本专利技术涉及一种接合用浆料、接合层、接合体及接合体的制造方法。

技术介绍

[0002]在接合两个以上的元件时，通常会使用接合材料。例如，在专利文献1中记载有将焊料作为接合材料的内容。并且，近年来，半导体元件等非接合物的耐热性有所提高，例如在汽车的发动机舱等高温环境下使用的情况也在增加，因此例如如专利文献2所示，有时还会使用银浆料作为接合材料。银浆料能够在较低的温度条件下烧结，且烧结后形成的接合层的熔点与银的熔点相同。因此，由该银浆料的烧结体组成的接合层的耐热性优异，在高温环境下或大电流用途中也能够稳定地使用。另一方面，从材料成本的观点考虑，例如如专利文献3所示，有时还会使用铜浆料作为接合材料。
[0003]专利文献1：日本特开2004
‑
172378号公号
[0004]专利文献2：日本专利第6531547号公号
[0005]专利文献3：日本特开2019
‑
67515号公号
[0006]然而，铜容易氧化，由铜烧结体构成的接合层的强度有可能会降低。

技术实现思路

[0007]本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够抑制强度降低的接合用浆料、接合层、接合体及接合体的制造方法。
[0008]为了解决上述课题，本公开的接合用浆料包含铜粒子、溶剂及由磷酸酯组成的添加剂，其中，所述添加剂的含量相对于所述接合用浆料的总量以质量比计为0.5％以上且3.0％以下。
>[0009]为了解决上述课题，在本公开的接合体的制造方法中，将所述接合用浆料作为接合层，接合第一部件与第二部件来制造接合体。
[0010]根据本专利技术，即使在非还原气氛下接合的情况下，也能够抑制强度降低。
附图说明
[0011]图1是第一实施方式所涉及的接合用浆料的示意图。
[0012]图2是第一实施方式所涉及的接合体的示意图。
[0013]图3是第二实施方式所涉及的接合用浆料的示意图。
[0014]图4是第二实施方式所涉及的接合体的示意图。
具体实施方式
[0015]以下，参考附图，对本专利技术进行详细说明。另外，用于实施专利技术的下述方式(以下，称为实施方式)并不限定本专利技术。并且，在下述实施方式中的构成要素包括本领域技术人员容易想到的要素、实质上相同的要素、所谓均等范围的要素。而且，下述实施方式中公开的
构成要素能够适当组合。并且，数值包括四舍五入的范围。
[0016](第一实施方式)
[0017]图1是第一实施方式所涉及的接合用浆料的示意图。第一实施方式的接合用浆料用于将部件彼此接合。如图1所示，第一实施方式的接合用浆料10包含铜粒子12、溶剂14及添加剂16。另外，图1为示意图，实际的接合用浆料10的形状并不限于图1所示的形状。
[0018](铜粒子)
[0019]铜粒子12的BET直径优选为50nm以上且300nm以下。BET直径是将铜粒子12视为正球体或立方体并由通过BET法求得的铜粒子的BET比表面积和真密度算出的粒径。具体而言，能够通过后述实施例中记载的方法求得。
[0020]铜粒子12的BET直径为50nm以上时，不易形成牢固的凝聚体。因此，能够通过溶剂14均匀地覆盖铜粒子12的表面。另一方面，铜粒子12的BET直径为300nm以下时，反应面积变大，加热引起的烧结性变高，因此能够形成牢固的接合层。铜粒子12的BET直径优选在80nm以上且200nm以下的范围内，尤其优选在80nm以上且170nm以下的范围内。
[0021]铜粒子12的BET比表面积优选在2.0m2/g以上且8.0m2/g以下的范围内，更优选在3.5m2/g以上且8.0m2/g以下的范围内，尤其优选在4.0m2/g以上且8.0m2/g以下的范围内。并且，铜粒子12的形状并不限于球状，可以是针状、扁平板状。
[0022]铜粒子12的表面优选被有机物膜即有机保护膜覆盖。通过被有机保护膜覆盖，可抑制铜粒子12的氧化，更不易发生由铜粒子12的氧化导致的烧结性的降低。另外，可以说覆盖铜粒子12的有机保护膜既不是由溶剂14形成的膜，也不是来源于溶剂14的膜。并且，也可以说覆盖铜粒子12的有机保护膜并不是通过铜的氧化形成的氧化铜的膜。
[0023]铜粒子12被有机保护膜覆盖的情况能够利用飞行时间二次离子质谱法(TOF
‑
SIMS)分析铜粒子12的表面来确认。因此，在本实施方式中，关于铜粒子12，通过利用飞行时间二次离子质谱法分析表面来检测到的C3H3O3‑
离子的检测量与Cu
+
离子的检测量之比(C3H3O3‑
/Cu
+
比)优选为0.001以上。C3H3O3‑
/Cu
+
比进一步优选在0.05以上且0.2以下的范围内。另外，本分析中的铜粒子12的表面是指包含所覆盖的有机保护膜在内的铜粒子12的表面(即有机保护膜的表面)，而不是指从铜粒子12去除了有机保护膜时的铜粒子12的表面。
[0024]关于铜粒子12，可以通过利用飞行时间二次离子质谱法分析表面来检测C3H4O2‑
离子和C5以上的离子。C3H4O2‑
离子的检测量与Cu
+
离子的检测量之比(C3H4O2‑
/Cu
+
比)优选为0.001以上。并且，C5以上的离子的检测量与Cu
+
离子的检测量之比(C5以上的离子/Cu
+
比)优选小于0.005。
[0025]在飞行时间二次离子质谱法中检测到的C3H3O3‑
离子、C3H4O2‑
离子及C5以上的离子来源于覆盖铜粒子12的表面的有机保护膜。因此，C3H3O3‑
/Cu
+
比和C3H4O2‑
/Cu
+
比分别为0.001以上时，铜粒子12的表面不易氧化且铜粒子12不易凝聚。并且，C3H3O3‑
/Cu
+
比及C3H4O2‑
/Cu
+
比为0.2以下时，铜粒子12的烧结性不会过度降低而能够抑制铜粒子12的氧化和凝聚，而且能够抑制加热时产生有机保护膜的分解气体，因此能够形成空孔少的接合层。为了进一步提高铜粒子12在保存中的耐氧化性且进一步提高低温下的烧结性，优选C3H3O3‑
/Cu
+
比及C3H4O2‑
/Cu
+
比在0.08以上且0.16以下的范围内。并且，C5以上的离子/Cu
+
比为0.005倍以上时，由于在粒子表面大量存在脱附温度较高的有机保护膜，其结果烧结性不会充分显现而难以获得牢固的接合层。C5以上的离子/Cu
+
比优选小于0.003倍。
[0026]有机保护膜优选为来源于柠檬酸。被来源于柠檬酸的有机保护膜覆盖的铜粒子12的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种接合用浆料，包含铜粒子、溶剂及由磷酸酯组成的添加剂，其中，所述添加剂的含量相对于所述接合用浆料的总量以质量比计为0.5％以上且3.0％以下。2.根据权利要求1所述的接合用浆料，其中，所述磷酸酯的平均分子量为1000以上且2000以下。3.根据权利要求1或2所述的接合用浆料，其中，所述溶剂的含量相对于所述接合用浆料的总量以质量比计为5％以上且20％以下。4.根据权利要求1至3中任一项所述的接合用浆料，其中，关于所述铜粒子，该铜粒子的表面被有机保护膜覆盖。5.根据权利要求1至4中任一项所述的接合用浆料，其中，所述铜粒子的BET直径为50nm以上且300nm以下。6.一种接合体的制造方法，其中，将权利要求1至5中任一项所述的接合用浆料作为接合层，接合第一部件与第二部件来制造接合体。7.一种接合层，为将部件彼此接合的铜烧结体，所述接合层的烧结密度为80％以上且含有磷。8.根据权利要求7所述的接合层，其中，磷的含量相对于所述接合层的总量以质量比计为100ppm以上且1000pp...

【专利技术属性】
技术研发人员：岩田广太郎，山口朋彦，中矢清隆，
申请(专利权)人：三菱综合材料株式会社，
类型：发明
国别省市：