接合材料及接合体以及接合方法技术

本发明专利技术提供在以氮气为代表的非活性气氛下可形成接合体、并且即使不进行高温的热处理操作也能够体现可经得住实用的接合强度的接合材料。本发明专利技术提供下述接合材料：其包含被碳原子数8以下的脂肪酸包覆的平均一次粒径为1nm以上且200nm以下的银纳米颗粒、平均粒径为0.5μm以上且10μm以下的银颗粒、具有2个以上羧基的有机物质和分散介质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及接合材料及使用它的接合体以及接合方法。
技术介绍
汽车、工业设备所使用的电子部件中流经的电流趋于增大，随之该电子部件内部所使用的半导体的工作温度趋向于高温。因此，对于该电子部件来说期盼可经得住高温环境的接合材料。对应该期盼，以往一直使用即使在高温下也可维持强度的含铅焊料。但是，从最近抑制使用铅的趋势出发，寻求不使用含铅焊料的接合方法。作为可对应该要求的候选接合材料、接合方法，考虑使用银焊料的方法，但在热处理操作时需要高温加热。另一方面，电子部件的精密化、微小化发展，期望将接合操作时的加热温度控制得较低。在该状况下，关注使用银纳米颗粒的接合材料、接合方法。例如，提出将氧化银颗粒与肉豆蘧醇混合而制成接合材料的方法(非专利文献1、专利文献I)、向碳酸 银或氧化银与银纳米颗粒的混合物中添加羧酸而制成接合材料的方法(专利文献2)等。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2009-267374号公报专利文献2:日本特开2009-279649号公报非专利文献非专利文献1:守田等“使用微米尺寸的氧化银颗粒的适应高温环境的无铅接合技术的开发”Materia Japan第49卷第I号(2010)
技术实现思路
专利技术要解决的问题如上述的专利文献中均记载的那样，使用现有技术的接合材料形成接合体时，该接合操作在含氧气氛的大气中进行。本专利技术人等想到在大气中进行该接合操作时，接合体的界面处存在的源自接合材料的银有可能变为氧化银，对接合材料的接合力造成不良影响。其中，认为在具有微小结构的接合体中这种不良影响更加显著。所以，考虑在以氮气为代表的非活性气氛下进行该接合操作。然而发现如下情况:使用现有技术的接合材料在以氮气为代表的非活性气氛下进行接合操作时，根据条件不同，有时得不到足够的强度。此外还发现下述情况:使用现有技术的接合方法时，接合层中生成孔洞(以下有时也记载为孔隙)，不仅对接合体的接合强度有影响，还对接合体的可靠性有影响。本专利技术是鉴于上述状况下而作出的，其要解决的问题是提供即使在以氮气为代表的非活性气氛下也可形成接合体、可抑制孔隙的产生的接合方法以及接合材料。用于解决问题的方案本专利技术人等为了解决上述问题而进行了深入研究，结果在接合操作中，通过下述接合方法得到体现经得住实用的强度同时也可抑制孔隙产生的效果，从而完成本专利技术，该接合方法如下:将接合材料涂布到第一被接合构件的接合面，在进行预焙烧之后在接合材料的层上配置第二被接合构件，然后进行主焙烧，在第一被接合构件与第二被接合构件之间形成接合层。于是，该接合材料由至少银纳米颗粒、银颗粒、助熔剂和分散介质构成，若该银纳米颗粒使用被碳原子数8以下的脂肪酸包覆的银纳米颗粒、作为银颗粒使用平均粒径为0.5 ii m 10 ii m的银颗粒、作为助熔剂使用具有2个以上羧基的有机物质，则获得即使在以氮气为代表的非活性气氛下、500°C以下也可接合的划时代的效果，从而完成本专利技术。S卩，本专利技术的第I技术方案为一种接合方法，其用于接合多个被接合构件，该接合方法具有:向第一被接合构件的接合面涂布接合材料的工序；将涂布有接合材料的第一被接合构件加热至规定的温度的预焙烧工序；在加热过的第一被接合构件上所涂布的接合材料的层上设置第二被接合构件的工序；及将设置有第二被接合构件的第一被接合构件加热至比上述预焙烧工序的温度高的温度，从而在第一被接合构件与第二被接合构件之间形成接合层的主焙烧工序。第2技术方案为根据第I技术方案记载的接合方法，其中，上述接合材料含有具有2个以上羧基的有机物质。第3技术方案 为根据第I或第2技术方案记载的接合方法，其中，上述接合材料至少含有平均一次粒径为Inm以上且200nm以下的银纳米颗粒。第4技术方案为根据第I 第3技术方案中任一项记载的接合方法，其中，在上述主焙烧工序中，对第一被接合构件与第二被接合构件的接合面进行20MPa以下的加压。第5技术方案为一种接合材料，其包含被碳原子数8以下的脂肪酸包覆的平均一次粒径为Inm以上且200nm以下的银纳米颗粒、平均粒径为0.5 y m以上且10 y m以下的银颗粒、具有2个以上羧基的有机物质、及分散介质。第6技术方案为根据第5技术方案记载的接合材料，其中，上述具有2个以上羧基的有机物质具有醚键。第7技术方案为根据第5或第6技术方案记载的接合材料,其中，上述具有2个以上羧基的有机物质为氧二乙酸。第8技术方案为根据第5 第7技术方案中任一项记载的接合材料,其中，上述银纳米颗粒被碳原子数3以上且6以下的脂肪酸包覆。第9技术方案为一种接合方法，其用于接合多个被接合构件，该方法具有:向第一被接合构件的接合面涂布第5 第8技术方案中任一项记载的接合材料的工序；将涂布有上述接合材料的第一被接合构件加热至规定的温度的预焙烧工序；在加热过的第一被接合构件上所涂布的上述接合材料的层上设置第二被接合构件的工序；及将设置有第二被接合构件的第一被接合构件加热至比所述预焙烧工序的温度高的温度，从而在第一被接合构件与第二被接合构件之间形成接合层的主焙烧工序。第10技术方案为根据第I 第4、第9技术方案中任一项记载的接合方法，其中，在非活性气体气氛下进行上述主焙烧工序。第11技术方案为根据第I 第4、第9或第10技术方案中任一项记载的接合方法，其中，在150°C以上且500°C以下的温度下进行上述主焙烧工序。第12技术方案为根据第I 第4、第9 第11技术方案中任一项记载的接合方法，其中，以升温速度为0.rc /秒以上且2.(TC /秒以下进行上述主焙烧工序中的加热。第13技术方案为一种接合体，其为多个被接合构件被接合层接合而成的接合体，该接合层中存在的孔隙率为2.0%以下。专利技术的效果通过使用本专利技术的接合材料，尤其是即使在以氮气为代表的非活性气氛下、在500°C以下也可形成体现实用的接合强度的接合体。此外，根据本专利技术的接合方法，由于抑制在所形成的接合层内部产生孔隙，因而可得到展现可靠性和高强度的接合体。附图说明图1为显示实施例及比较例的接合体的接合强度的图。具体实施例方式首先，对构成本专利技术的接合材料的银纳米颗粒、银颗粒、助熔剂及分散介质进行详细地说明，接着，对接合材料(糊剂)的制造、接合体的形成进行说明。〈银纳米颗粒〉构成本专利技术的接合材料的银纳米颗粒是平均一次粒径为200nm以下、优选为I 150nm、更加优选为10 IOOnm的银纳米颗粒。使用具有该粒径的银纳米颗粒可形成具有很强接合力的接合体。构成本专利技术的接合材料的银纳米颗粒的表面被保护剂即有机物质包覆。该有机物质优选为碳原子总数为8以下的脂肪酸。具体而言，可列举出饱和脂肪酸即辛酸(caprylicacid)、庚酸(enanthic acid)、己酸(caproic acid)、戍酸(valeric acid)、丁酸(butyricacid)、丙酸(propionic acid)等。此外,作为二羧酸可列举出草酸、丙二酸、甲基丙二酸、乙基丙二酸、丁二酸、甲基丁二酸、乙基丁二酸、苯基丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸等。不饱和脂肪酸可列举出山梨酸、马来酸等。其中，从生产率、操作性的观点出发，优选为己酸、庚酸、己二酸、山梨酸、丙二酸，用该脂肪酸包覆银纳米颗粒表面可得到适度聚集的粉末形态的银纳米颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：栗田哲，远藤圭一，齐藤悠，久枝穰，上山俊彦，
申请(专利权)人：同和电子科技有限公司，
类型：
国别省市：