本发明专利技术提供一种接合用浆料及半导体元件与基板的接合方法。该接合用浆料含有(A)平均粒径为100nm以下的金属纳米粒子、(B)沸点为50～100℃的溶剂和(C)沸点为150～200℃的溶剂，相对于所述(B)组分和所述(C)组分的总计100质量份，所述(B)组分的含量为10～30质量份。该半导体元件与基板的接合方法具有：在基板上涂布所述接合用浆料，使所述接合用浆料干燥的工序；和在所述干燥后的接合用浆料上设置半导体元件，进行加热的工序。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及接合用浆料以及使用该接合用浆料接合半导体元件与基板的方法。本专利技术特别适用于接合如LED元件等不希望长时间加热的半导体元件。
技术介绍
近年，为了提高LED的亮度，LED要求的输出功率提高。作为伴随该LED的高输出功率化的热产生的对策，通常对LED元件与基板的接合进行使用含有20质量％的Sn的Au-Sn共晶合金(以下称为“Au20Sn”)焊料浆料的金属扩散接合(专利文献I、专利文献2)。Au20Sn具有约280°C的高熔点。另外，对于热敏电阻、热电元件或帕尔贴元件用半导体与基板的接合，SAW装置或石英振子等封装的盖密封等使用Au20Sn焊料浆料。使用该Au20Sn焊料浆料，用回流炉等加热时，要求温度提高至比熔点280°C高的300 310°C。在此，作为LED元件，存在耐热温度为330°C左右的LED元件，从对LED元件的热损伤观点来看，为了接合LED元件而提高温度至300 310°C还谈不上优选。进而，若加热至上述温度，则因LED元件、Au-Sn合金焊料及基板的热膨胀系数差而产生的应カ变大。此外，焊剂残渣增加，产生需要更仔细的洗涤エ序的问题。另外，对于热敏电阻、热电元件或帕尔贴元件与基板的接合，SAff装置或石英振子等封装的盖密封等使用Au20Sn焊料浆料吋，因热膨胀系数差而产生的应カ也会变大。此外，焊剂残渣增加，同样产生需要更仔细的洗净エ序的问题。而且，为了接合热敏电阻与基板而使用Au20Sn焊料浆料时，也存在热敏电阻的电阻值发生变化的问题。因此，需要与Au20Sn焊料浆料相比熔点或液相线温度为低温的接合材料。专利文献I :日本特开2007-67145号公报专利文献2 :日本特开2007-61857号公报
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在干，提供相比Au-Sn合金焊料在低温度下可接合的接合用浆料、以及使用该接合用浆料接合半导体元件与基板的方法。以下示出了本专利技术的接合用浆料以及使用该接合用浆料接合半导体元件与基板的方法的方案。〔I〕ー种接合用浆料，其中，含有㈧平均粒径为IOOnm以下的金属纳米粒子、(B)沸点为50 100°C的溶剂和(C)沸点为150 200°C的溶剂，相对于所述⑶组分和所述(C)组分的总计100质量份，所述⑶组分的含量为10 30质量份。〔2〕根据上述〔I〕所述的接合用浆料，所述㈧组分的粒径变动系数为50 65%。〔3〕根据上述〔I〕或〔2〕所述的接合用浆料，所述(A)组分的金属纳米粒子相对于所述金属纳米粒子100质量份含有75质量份以上的Ag。〔4〕根据上述〔I〕 〔3〕中任意一项所述的接合用浆料，相对于所述接合用浆料100质量份,所述⑷组分的含量为60 95质量份。〔5〕根据上述〔I〕 〔4〕中任意一项所述的接合用浆料，所述(B)组分为选自丙酮、甲こ酮、异丙醇和こ酸こ酯中的ー种以上。〔6〕根据上述〔I〕 〔5〕中任意一项所述的接合用浆料，所述(C)组分为选自2-丁氧基こ醇、甲基甲氧基丁醇、环己酮、こニ醇こ醚こ酸酷、甲氧基こ酸和双丙酮醇中的ー种以上。〔7〕根据上述〔I〕 〔6〕中任意一项所述的接合用浆料，用于接合半导体元件与基板。〔8〕一种半导体元件与基板的接合方法，其中，具有在基板上涂布上述〔I〕 〔7〕中任意一项所述的接合用浆料，使所述接合用浆料干燥的エ序；和在所述干燥后的接合用浆料上设置半导体元件，进行加热的エ序。〔9〕根据上述〔8〕所述的半导体元件与基板的接合方法，在所述加热エ序，在大气中或惰性气体气氛中以180 280°C的温度加热5 60分钟。〔10〕根据上述〔8〕或〔9〕所述的半导体元件与基板的接合方法，所述半导体元件为LED元件。根据上述〔I〕的方案，可在200°C左右的低温度下接合，在接合部能抑制产生孔隙。而且，可得到良好的涂布性。因此，上述〔I〕的方案中的接合用浆料对于如LED元件等不希望在高温度下进行长时间加热的半导体元件与基板的接合非常有用。此外，根据上述〔5〕的方案，可在200°C左右的低温度下接合。因此，可得到能抑制接合部产生孔隙的半导体元件与基板的接合体。附图说明图I为说明本实施方式的半导体元件与基板的接合方法的截面示意图。符号说明I 基板2接合用浆料20烧结后的接合用浆料3半导体元件具体实施例方式以下，基于实施方式具体说明本专利技术。另外，只要表示含量的単位“ ％ ”没有特别表示，则表示质量％。〔接合用浆料〕本实施方式的接合用浆料的特征在于，含有(A)平均粒径为IOOnm以下的金属纳米粒子、⑶沸点为50 100°C的溶剂和(C)沸点为150 200°C的溶剂，相对于⑶组分和(C)组分的总计100质量份，含有10 30质量份的⑶组分。<⑷组分>(A)组分为平均粒径IOOnm以下的金属纳米粒子。金属可举出选自Ag、Au、Pt、Pd、 Ru、Ni、Cu、Sn、In、Zn、Fe、Cr、Mn中的ー种以上。从低温度下的烧结性、制造的容易性等观点来看，优选Ag、Au等,进而从成本方面来看,更优选Ag。从低温烧结性、分散性、密封性的观点来看，金属纳米粒子的平均粒径为IOOnm以下。从金属纳米粒子的稳定性、制造容易的观点来看，金属纳米粒子的平均粒径优选20nm以上，更优选25 85nm，最优选25 70nm。若平均粒径大于lOOnm，则密封性有可能会变差。若平均粒径太小，则金属纳米粒子烧结体的强度有可能会降低。在此，平均粒径通过透射型电子显微镜(TEM)观察来测定。稍后描述具体的测定方法。从低温烧结性、分散性、密封性的观点来看，金属纳米粒子的形状优选为球状或棒状。(A)组分的粒径变动系数(CV值，单位％ )优选为50 65%。上述变动系数更优选为52 63%，最优选为55 60%。粒径的偏差大时，即CV值大时，接合用浆料的接合强度降低。粒径的偏差小时，即CV值小时，接合用浆料的接合强度也降低。以下说明粒径变动系数的测定方法。首先，用TEM以约50万倍左右的倍率对金属纳米粒子拍照。接着，由得到的图像对200个金属纳米粒子测定一次粒径，将该一次粒径的平均值作为平均粒径。接着，通过计算式〔{(标准偏差)/ (平均粒径)} X 100〕由上述200个粒子的一次粒径求出变动系数。 从金属纳米粒子的稳定性、分散性的观点来看，(A)组分的金属纳米粒子优选用保护剂进行化学改性。保护剂含有有机分子，更优选有机分子主链的碳骨架为碳数I 3。由此，保护剂在低温度下分解，金属纳米粒子可在低温度下烧结。保护剂可举出例如柠檬酸、苹果酸、羟基乙酸。<⑶组分>(B)组分对接合用浆料提供涂布时的流动性。⑶组分因沸点为50 100°C，所以在涂布时残留在接合用浆料中而提供流动性。而且，(B)组分可在干燥后挥发而抑制接合用浆料的流动性，防止接合用浆料的渗出。此外，(B)组分在干燥后挥发。由此，抑制半导体元件与基板之间的孔隙产生，提高粘合性。(B)组分在20°C下的蒸气压优选为IOhPa以上。由此，干燥后的挥发容易进行。(B)组分可举出丙酮(沸点56°C，蒸气压(200C ) :233hPa)、甲乙酮(沸点80°C,蒸气压(20°C ) :105hPa)、异丙醇(沸点82°C，蒸气压(20°C ) :43hPa)、乙酸乙酯(沸点77°C，蒸气压(20本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
2011.02.22 JP 2011-0353481.ー种接合用浆料，其特征在于，含有 (A)平均粒径为IOOnm以下的金属纳米粒子； (B)沸点为50 100°C的溶剂;和 (C)沸点为150 200°C的溶剤， 相对于所述⑶组分和所述(C)组分的总计100质量份，所述⑶组分的含量为10 30质量份。2.根据权利要求I所述的接合用浆料，所述㈧组分的粒径变动系数为50 65%。3.根据权利要求I所述的接合用浆料，所述(A)组分的金属纳米粒子相对于所述金属纳米粒子100质量份含有75质量份以上的Ag。4.根据权利要求I所述的接合用浆料，相对于所述接合用浆料100质量份，所述(A)组分的含量为60 95质量份。5.根据权利要求I所述的接合...
【专利技术属性】
技术研发人员：林芳昌，马渡芙弓，松浦大志，山崎和彦，
申请(专利权)人：三菱综合材料株式会社，
类型：发明
国别省市：
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