KR20130101986A

KR20130101986A - 저온 소결성 접합재 및 상기 접합재를 이용한 접합 방법

Info

Publication number: KR20130101986A
Application number: KR1020127033853A
Authority: KR
Inventors: 케이이치 엔도; 유타카 히사에다; 아키히로 미야자와; 아이코 나가하라; 토시히코 우에야마
Original assignee: 도와 일렉트로닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2010-06-11
Filing date: 2011-06-10
Publication date: 2013-09-16
Anticipated expiration: 2031-06-10
Also published as: TW201143960A; TW201213473A; EP2581156B1; CN102958631A; CN102958631B; WO2011155055A1; US8641929B2; WO2011155615A1; EP2581156A1; EP2581156A4; KR101709302B1; US20130081759A1; TWI504704B

Abstract

본 발명의 목적은, 질소 중에서의 접합체 형성이 가능하며, 또한 가압이나 고온에서의 열처리 조작을 행하지 않고도 실용에 견딜 수 있는 접합 강도를 발휘하는 동시에, 시료 간 접합 편차가 저감된 접합재를 제공하는 것이다. 접합재의 구성으로서, 평균 일차 입경이 1~200㎚이며, 탄소수 8 이하의 유기 물질로 피복되어 있는 은나노 입자와, 비점이 203℃ 이상인 분산매, 및 적어도 2개의 카르복실기를 갖는 유기물로 이루어진 플럭스 성분을 포함하는 구성으로 한 접합재를 사용한다. 특히, 은나노 입자와 서브미크론 은 입자를 병용하는 것이 바람직하다.

Description

저온 소결성 접합재 및 상기 접합재를 이용한 접합 방법{LOW-TEMPERATURE-SINTERABLE BONDING MATERIAL, AND BONDING METHOD USING THE BONDING MATERIAL}

본 발명은, 접합재 및 그것을 이용한 접합 방법에 관한 것이다.

자동차나 산업 기기에 이용하는 전자 부품의 대전류화에 따라, 그 내부에 사용되는 반도체의 동작 온도는 고온이 되는 경향이 있다. 그 때문에, 그러한 고온에서의 환경에 견딜 수 있는 접합재가 요망되게 되었다. 종래는, 고온에서 강도를 유지하는 납 함유 땜납이 사용되어 왔지만, 요즈음의 납 사용 억제의 추세로부터, 이러한 조건에 적합한 접합 방법의 제공이 요망되게 되었다.

납을 사용하지 않고, 그러한 요구에 견딜 수 있는 접합 방법의 후보로서, 벌크 상태의 은보다 저온의 조건하에서 접합이 가능하게 되는, 은나노 입자에 의한 접합 방법이 요즈음 주목받게 되었다. 그러한 흐름 중에서, 예를 들면 산화은 입자와 미리스틸 알코올을 혼합하여 접합재를 구성하는 방법(비특허문헌 1이나 특허문헌 1) 이외에, 탄산은 혹은 산화은과, 은나노 입자를 혼합한 것에 카르본산을 첨가하여, 접합재로 하는 방법(특허문헌 2), 알코올 유래의 알콕시드로 피복된 은나노 입자가 접합재로서 이용될 수 있을 수 있음을 나타낸 것(특허문헌 3)이 제안되어 있다.

일본국 공개특허공보 제2009-267374호 일본국 공개특허공보 제2009-279649호 국제공개 WO2009/116185호 팜플렛

모리타 등　「마이크로미터 사이즈의 산화은 입자를 이용한 고온환경용 무연 접합 기술의 개발」 머티리어 제 49 권 제 1 호(2010)

비특허문헌 1에 기재되어 있는 기술 등에도 기재되어 있는 바와 같이, 통상 이러한 은을 이용한 접합 방법에서는, 대부분의 접합 시에 상부 등으로부터 가압할 필요가 있다. 이러한 기술을 적용하려면, 적어도 가압과 가열을 동시에 행할 수 있는 장치를 필요로 하여, 범용성에는 약간 어려움이 있다고 할 수 있다. 또한, 가압에 견딜 수 없는 정도의 기계적 강도밖에 갖지 않는 소재에는 사용할 수 없다는 문제도 있다. 따라서, 가압을 행하지 않고도 적당한 접합력을 발휘하는 페이스트를 제공할 수 있다면, 사용 대상을 비약적으로 넓힐 수 있게 될 것으로 기대된다.

또한, 접합체를 형성할 때의 분위기는, 통상은, 대기 중과 같이 산소를 포함하는 산화 분위기에서 행하고 있기 때문에, 접합력에 악영향을 미칠 가능성이 있는 계면부의 은이 산화에 의해 산화은으로 변화하는 것이 염려된다. 특히, 미세한 접합체에서는, 이러한 영향은 접합 강도 등의 면에서 현저해진다고 생각된다. 또한, 접합 대상으로서는, 가연성 부재가 접합 부분의 근방에 존재하는 경우도 생각할 수 있어, 적극적으로 산소가 없는 환경에서 접합해야만 하는 것으로도 생각된다.

따라서, 이러한 영향을 배제할 수 있는 질소를 비롯한 불활성 분위기하에서 충분한 접합력을 발휘하는 접합재를 제공할 수 있다면, 이러한 페이스트의 이용 분야나 가능성을 비약적으로 넓히는 것도 가능해진다고 기대된다. 또한, 품질의 안정성이나 신뢰성이 요구되는 용도에 있어서는, 시료(제품) 간 접합 강도의 편차를 저감할 필요도 있다.

또한, 특허문헌 3에 기재되어 있는 기술에서는, 접합체를 형성하는 것은 가능하지만, 보존 안정성에 어려움이 있다. 즉, 특허문헌 3의 단락 [0077]에 기재되어 있는 바와 같이, 용매의 첨가는 사용 직전에 행하지 않으면, 입자의 응집이 발생해버리기 때문에, 금속(은) 나노 입자와 용제가 일체화한 페이스트의 형태로는 제공하기 어려운 것을 나타내고 있어, 실용성은 낮다고 생각된다.

따라서, 본 발명은, 질소를 비롯한 불활성 가스 중에서의 접합체 형성이 가능하며, 또한 가압이나 고온에서의 열처리 조작을 행하지 않고도 실용에 견딜 수 있는 접합 강도를 발휘하는 동시에, 시료 간 접합 편차가 저감되며, 또한 입자와 용매를 혼합시킨 상태에서도 보존할 수 있는 접합재를 제공하는 것이다.

발명자 등은 이러한 과제를 해결할 수 있도록 면밀히 검토한 결과, 이하에 나타내는 접합재라면, 상술한 환경하에서 접합체를 형성시켜도 실용에 견딜 수 있는 강도를 발휘하며, 또한 접합 편차를 저감할 수 있음을 찾아내어, 본원 발명을 완성시켰다.

보다 구체적으로는, 본 발명의 접합재는, 평균 일차 입자 직경이 1~200㎚이고, 탄소수 8 이하의 유기 물질로 피복(被覆)되며, 은나노 입자와, 비점(沸點)이 230℃ 이상인 분산매로 이루어진다.

또한, 본 발명의 접합재는, 평균 입경(粒徑)이 0.5~3.0㎛인 서브미크론(submicron) 은(銀) 입자를 더 포함해도 된다.

또한, 용매에 이용하는 액체의 비점이 230℃ 이상인 분산매가 옥탄디올(octanediol)인 것이 바람직하다.

또한, 접합재에는 적어도 2개의 카르복실기를 가진 유기물을 플럭스 성분으로서 더 함유하는 것이 적당하다.

추가로, 적어도 2개의 카르복실기를 가진 유기물이, 에테르 결합을 더 가지는, 보다 바람직하게는 그 유기물이 옥시디아세트산(oxydiacetic acid)(디글리콜산)인 것이 좋다.

또한, 은나노 입자의 표면을 피복하는 유기물 중, 적어도 하나가 탄소수가 6인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서는, 상기 접합재를 이용한 접합 방법을 제공한다. 구체적으로는, 접합면에 적어도 평균 일차 입자 직경이 1~200㎚이고, 탄소수 8 이하의 유기 물질로 피복된 은나노 입자와, 적어도 2개의 카르복실기와 적어도 1개의 에테르 결합을 가진 유기물을 플럭스 성분으로서 함유하며, 비점이 230℃ 이상인 분산매로 이루어진 접합재를 도포하는 공정(도포 공정)과, 상기 접합재 위에 피(被)접합물을 배치하는 공정과, 상기 피접합물이 배치된 상태에서 소정 온도로 가열하는 예비(豫備) 소성(燒成) 공정과, 상기 예비 소성의 온도보다 높은 온도로 가열하는 본(本) 소성 공정을 구비하는, 상이한 2 물질의 접합 방법이다.

또한, 본 발명의 접합 방법에서는, 상기 예비 소성 및 상기 본 소성 공정을 불활성 가스 분위기하에서 행할 수 있다.

또한, 본 발명의 접합 방법에서는, 상기 본 소성 공정은 200℃ 이상 500℃ 이하의 온도에서 행할 수 있다.

상술한 바와 같은 접합재를 사용함으로써, 불활성 분위기 중에서 가열한 경우에서도, 높은 접합 강도를 가지며, 시료 간 접합 강도의 편차가 저감된 접합체를 얻을 수 있게 된다.

도 1은 실시예와 비교예에 관한 접합 강도(MPa)와 샘플 간 편차(CV값(%))를 나타내는 도면이다.
도 2는 실시예와 비교예의 보존 안정성에 대해 나타내는 도면이다.

본 발명의 접합재는, 은나노 입자와 분산매를 포함한다. 또한, 바람직하게는 서브미크론 오더(order) 크기의 은 입자(서브미크론 은 입자라고 함) 등을 더 포함해도 된다. 이러한 본 발명의 접합재는, 페이스트상의 형태를 나타낸다. 이하에 본 발명의 접합재의 구성 성분을 상세하게 설명한다. 참고로, 본 발명의 접합재는, 단순히 「페이스트」라고 해도 된다.

<은나노 입자>

본 발명에서 사용하는 은나노 입자는, 투과형 전자 현미경(TEM) 사진으로부터 산출되는, 평균 일차 입자 직경으로 200㎚ 이하, 바람직하게는 1~150㎚, 보다 바람직하게는 10~100㎚인 것이 사용된다. 이러한 입자 직경을 갖는 은나노 입자를 사용함으로써, 강한 접합력을 가진 접합체를 형성할 수 있다.

투과형 전자 현미경에 의한 평균 일차 입자 직경의 평가는 이하의 순서로 행하였다. 우선, 세정 후의 은나노 입자 2질량부를 시클로헥산 96질량부와 올레인산 2질량부의 혼합 용액에 첨가하고, 초음파에 의해 분산시켜 분산액을 얻었다. 다음으로 분산 용액을 지지막이 부착된 Cu 마이크로 그리드에 적하(滴下)하고, 건조시킴으로써 TEM 시료로 하였다. 제작한 TEM 시료를 투과형 전자 현미경(니혼 덴시 가부시키가이샤 제품 JEM-100CXMark-II형)을 사용하여, 100kV의 가속 전압으로, 명시야(明視野)에서 입자를 관찰한 상(像)을, 배율 300000배로 촬영하였다.

입자의 평균 일차 입자 직경은, 상기 방법으로 얻어진 사진으로부터, 직접 버니어 캘리퍼스(Vernier Calipers) 등으로 측정함으로써 구할 수도 있지만, 화상 소프트웨어로 산출할 수도 있다. 이때의 평균 일차 입자 직경은, TEM 사진 중에서 개개의 독립한 입자에 대해, 적어도 200개를 측정하여, 그 수평균으로 산출하였다.

본 발명에서 사용하는 은나노 입자는 상기 입자 직경을 갖는 동시에, 표면을 유기물로 피복하고 있다. 이 유기물은 전체 탄소수가 8 이하인 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 특히, 탄소수가 8 이하이며, 하나 이상의 카르복실기를 갖는 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 구체적으로는 다음의 물질을 예시할 수 있지만, 이들 물질만으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 포화 지방산인 옥탄산(카프릴산), 헵탄산(에난트산), 헥산산(카프로산), 펜탄산(길초산), 부탄산(낙산), 프로판산(프로피온산) 등을 들 수가 있다. 또한, 디카르본산으로서, 옥살산, 마론산, 메틸마론산, 에틸마론산, 호박산, 메틸호박산, 에틸호박산, 페닐호박산, 글루탈산, 아디핀산, 피메린산, 스베린산 등을 들 수 있다. 불포화 지방산으로는, 소르빈산, 말레산 등을 들 수 있다.

또한, 이러한 유기물로 입자 표면을 피복함으로써 은나노 입자는, 용매(분산매) 중에서도 용해 등을 일으키는 일 없이, 안정된 상태로 용매 중에 존재할 수 있게 된다. 이러한 성질을 가짐으로써, 페이스트의 보존 안정성에 영향을 주고 있던 요소가 해소되어, 특허문헌 3에 기재된 바와 같은 사용 직전에 용매를 더하는 것 없이, 안정된 페이스트를 얻을 수 있게 된다. 참고로, 여기서 「은나노 입자가 용매 중에서 안정된 상태」란, 은나노 입자와 용매를 혼합 상태로 해 두어도, 용매 분리 등이 발생하지 않고, 용매 점도가 조제 직후와 상온에서 90일간 방치한 후를 비교하여 20% 이내의 변동률로 억제되어, 사용 가능한 상태를 유지할 수 있는 것을 의미한다.

상기 중, 특히 헥산산, 헵탄산, 아디핀산, 소르빈산, 마론산에 의해 은나노 입자 표면을 피복시키면, 제조가 용이하며 또한 은나노 입자를 분말 형태로 얻을 수가 있다. 즉, 이러한 물질로 표면이 피복된 은나노 입자는 일차 입자의 형태를 유지하면서, 응집하여 용이하게 회수할 수 있다. 또한, 저온(100℃ 미만)인 경우에 의해 진공 분위기하에서의 건조 조작을 가하면, 건조 입자로서 회수할 수 있다. 이때 얻어지는 응집 덩어리(凝集壞)의 크기는, 적어도 JISP-3801의 5C의 여과지로 회수할 수 있다는 점에서, 2.5㎛ 이상이라고 할 수 있다.

이는, 응집 덩어리의 크기에 대해, 그 D₅₀이 2.5㎛ 이상인 것을 의미하는 것은 아니다. 왜냐하면, D₅₀값이면, 여과지에 의해 여과하지 못하고 통과하는 응집 덩어리가 많아져, 회수 효율이 나빠진다. 그러나, 본 발명에 따른 은나노 입자는, 2.5㎛ 이하의 크기의 입자가 없기 때문에, 여과액이 현탁하는 일 없이 맑고 깨끗한 여과액을 얻을 수 있는 것이 확인되었다. 즉, 헥산산, 헵탄산, 아디핀산, 소르빈산, 마론산으로 피복한 은나노 입자는, 평균값은 아니고 적어도 2.5㎛ 정도의 크기를 갖는 응집 덩어리가 된다고 해석해도 된다. 따라서, 접합재로서 설계하려면 이 정도의 크기의 분자로 피복된 은나노 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 그리고 이 입자는, 예를 들면 본 명세서의 실시예에서 기재하는 적절한 조건으로 조제함으로써, 회수 시에서는 응집 덩어리가 되었던 것이어도 해리하여, 디스펜서 등으로 인쇄 도포하는 것도 가능해지는 접합재를 얻을 수 있다.

또한, 복수의 유기물에 의해 피복된 은나노 입자를 사용하는 것, 혹은 다른 평균 일차 입자 직경을 갖는 은나노 입자를 병용하는 것도 가능하다.

<서브미크론 은 입자>

상기 은나노 입자에 더하여, 서브미크론 오더의 서브미크론 은 입자를 첨가하면, 접합 강도의 향상에 더욱 기여할 수 있다. 구체적으로는, 평균 입경이 0.5㎛ 이상인 서브미크론 은 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 본 명세서에서의 평균 입경의 산출은, 이하의 순서에 따라 레이저 회절법에 근거하여 행하였다. 우선, 서브미크론 은 입자의 시료 0.3g을 이소프로필알코올 50mL에 넣고, 출력 50W의 초음파 세정기로 5분간 분산시킨 후, 마이크로 트랙 입도 분포 측정 장치(허니웰-닛키소 제품 9320-X100)에 의해 레이저 회절법으로 측정했을 때의 D₅₀(누적 50질량% 입경)의 값을 평균 입경으로 하였다. 이때의 평균 입경의 범위가 0.5~3.0㎛, 바람직하게는 0.5~2.5㎛, 보다 바람직하게는 0.5~2.0㎛인 서브미크론 은 입자를 은나노 입자와 병용함으로써, 접합력이 높은 접합체를 제공할 수 있게 된다.

이때, 접합재를 구성하는 전(全) 성분 중에서의 은나노 입자와 서브미크론 은 입자를 포함한 금속 성분 비율은 적어도 80질량% 이상, 보다 바람직하게는 85질량% 이상인 것이 좋다. 이 금속 함유량 범위로 하면, 금속화했을 때 접합 강도를 확보할 수 있게 되므로 바람직하다. 또한, 상한값은 95질량%이다. 금속 함유량이 상한값을 초과하는 경우에는, 접합 강도는 확보되지만, 강도 편차가 발생하기 쉬운 경향이 있으므로 바람직하지 않다.

<분산매>

본 발명에 따른 페이스트 상태를 한 접합재에서는, 은나노 입자를 분산매에 분산시킨다. 이때 사용하는 분산매는, 특히 비점이 230℃ 이상, 바람직하게는 235℃ 이상인 증발이 일어나기 어려운 것을 사용하는 것이 바람직하다. 비점이 이러한 범위인 용매를 사용함으로써, 본 소성보다 전단층(前段層)에서 용매가 휘발해 버려, 접합부에서의 피접합재와 페이스트의 접촉 상태에 편차가 발생하는 것을 저감할 수 있다. 결과적으로, 접합부에서의 강도 편차를 저감시킬 수 있게 되므로 바람직하다.

또한, 용매가 유기 용매이면, 인화점이 100℃ 이상, 바람직하게는 150℃ 이상, 보다 바람직하게는 200℃ 이상인 것으로 하는 것이 좋다. 인화점이 지나치게 낮은 경우에는, 그 용매 자체가 휘발하기 쉬워 바람직하지 않다. 상기 범위로 함으로써, 안전성을 확보하며, 또한 취급에 바람직한 페이스트로 할 수 있게 된다.

상술한 성질을 갖는 용매로서는, 극성을 갖는 용매로 하는 것이 바람직하다.

그 중에서도, 히드록실기를 2개 이상 갖는 물질, 특히 히드록실기를 2개 갖는 디올, 그 중에서도 탄소수 8 이하인 디올로 함으로써, 적절한 접합 강도와 강도 편차의 저감을 동시에 만족할 수 있는 것으로 판명되었다.

<플럭스 성분>

본 발명에 따른 접합재에는 상기 성분에 더하여 플럭스 성분으로서의 유기물을 첨가해도 된다. 구체적으로는 카르복실기를 적어도 2개 갖는 디카르본산, 보다 바람직하게는 에테르 결합을 가지며 또한 카르복실기를 적어도 2개 갖는 디카르본산을 선택하는 것이 좋다. 이러한 구조의 물질을 선택하여 첨가함으로써, 질소 중에서 비교적 저온에서의 열처리여도 유기물로 피복된 은나노 입자를 벌크 상태의 은으로 변환할 수 있게 된다.

상기 플럭스 성분도, 가능한 한 단순한 구조(구체적으로는 최종 형태가 이산화탄소나 물 등)로 분해되는 것이 바람직하다. 따라서, 바람직하게는 유기물 중에서도 탄소, 수소, 산소와 같은 원소만으로 구성되어 있는 것이 좋다. 또한, 그 분해 온도도 적어도, 열처리의 설정 온도 이하인 것이 바람직하다. 분자량으로, 1000 이하, 바람직하게는 500 이하, 보다 바람직하게는 300 이하로 함으로써, 분해 혹은 휘발의 발생이 더욱 용이해지므로 취급이 편리하다.

상기 플럭스 성분은, 디카르본산 구조를 갖는 글리콜산을 예시할 수 있다. 참고로, 분자가 너무 커져 버리면, 분해 시 높은 온도가 필요하게 되어 버리므로 바람직하지 않다. 플럭스 성분은 접합부를 형성한 후에는, 분해하고 증산(蒸散)시켜, 접합 부분에 잔류시키지 않는 것이 접합 강도 향상의 관점에서 바람직하기 때문이다. 분해 온도는 적어도 본 소성에서의 설정 온도보다 낮은 것이 바람직하다. 구체적으로는 500℃ 이하, 보다 바람직하게는 300℃ 이하의 것을 선택하면 좋다. 다만, 분해하지 않고 직접 기화하는 성질을 갖는 것인 경우에는, 상기 「분해 온도」는 「증발(기화) 온도」로 한다.

보다 구체적으로는, 분자의 구조 중에서 합계 탄소수가, 많아도 15 이하, 바람직하게는 10 이하인 것이 좋다. 이 정도의 탄소수를 갖는 구조이면, 접합 온도 정도의 비교적 저온에서도 분해 혹은 증산시킬 수 있다.

<분산제>

본 발명에 따른 페이스트에는 은나노 입자 분말을 알맞게 분산시키는 분산제를 첨가해도 된다. 이러한 분산제를 사용함으로써, 페이스트 중에서는 입자의 독립성을 확보하며, 보존 안정성이 우수한 페이스트를 제공할 수 있다. 다만, 첨가하는 물질에 따라서는 분산성이 오히려 악화되는 경우가 있으므로, 주의가 필요하다. 그 성질로서는, 은나노 입자 표면과 친화성를 갖는 동시에 분산매에 대해서도 친화성를 갖는 것이면, 시판 범용의 것이어도 충분하다. 또한, 단독의 종류뿐만 아니라, 병용 사용해도 상관없다. 이 첨가량은, 페이스트 전체에 대해 10질량% 이하, 바람직하게는 5질량% 이하, 보다 바람직하게는 3질량% 이하이다.

이러한 성질을 갖는 분산제로서는, 지방산염(비누),α-술포 지방산 에스테르염(MES), 알킬벤젠 술폰산염(ABS), 직쇄(直鎖) 알킬벤젠 술폰산염(LAS), 알킬 유산염(AS), 알킬에테르 황산 에스테르염(AES), 알킬 황산 트리에탄올과 같은 저분자 음이온성(아니온(anion)성) 화합물, 지방산 에탄올아미드, 폴리옥시에틸렌알킬에테르(AE), 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르(APE), 소르비톨, 소르비탄과 같은 저분자 비(非)이온계 화합물, 알킬트리메틸 암모늄염, 디알킬디메틸암모늄클로라이드, 알킬피리디늄클로라이드와 같은 저분자 양이온성(카티온(cation)성) 화합물, 알킬카르복실베타인, 술포베타인, 레시틴과 같은 저분자 양성(兩性)계 화합물이나, 나프탈렌 술폰산염의 포르말린 축합물(縮合物), 폴리스티렌 술폰산염, 폴리아크릴산염, 비닐 화합물과 카르본산계 단량체의 공중합체염, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리비닐알코올 등으로 대표되는 고분자 수계(水系) 분산제, 폴리 아크릴산 부분 알킬에스테르, 폴리알킬렌폴리아민과 같은 고분자 비수계 분산제, 폴리에틸렌이민, 아미노알킬메타크릴레이트 공중합체와 같은 고분자 카티온계 분산제가 대표적인 것이다. 그러나, 본 발명의 은나노 입자에 바람직하게 적용되는 것이면, 여기에 예시한 형태의 것 이외의 구조를 갖는 것을 배제하지 않는다.

분산제로서 구체적 명칭을 들면 다음과 같은 것이 알려져 있지만, 상술의 성질을 갖는 경우에는, 본란에 기재된 것 이외의 것의 사용을 배제하는 것은 아니다. 예를 들어, 산요 카세이 가부시키가이샤 제품 뷰라이트 LCA-H, LCA-25NH 등, 쿄에이샤 카가쿠 가부시키가이샤 제품 플로렌 DOPA-15B 등, 니혼 루브리졸 가부시키가이샤 제품 솔 플러스 AX5, 솔 스파스 9000, 솔 식스 250 등, 에프카 애디티브즈사 제품 EFKA4008 등, 아지노모토 파인 테크노 가부시키가이샤 제품 아지스퍼-PA111 등, 코그니스재팬 가부시키가이샤 제품 TEXAPHOR-UV21 등, 빅케미·재팬 가부시키가이샤 제품 DisperBYK2020이나 BYK220S 등, 쿠스모토 카세이 가부시키가이샤 제품 디스파론 1751N, 하이플라드 ED-152 등, 가부시키가이샤 네오스 제품 FTX-207S, 프타젠트 212P 등, 도아 고세이 가부시키가이샤 제품 AS-1100 등, 카오 가부시키가이샤 제품 카오세라 2000, KDH-154, MX-2045L, 호모게놀 L-18, 레오돌 SP-010V 등, 다이이치 고교 세이야쿠 가부시키가이샤 제품 에판 U103, 시아놀 DC902B, 노이겐 EA-167, 플라이서프 A219B 등, DIC 가부시키가이샤 제품 메가팩 F-477 등, 닛신 카가쿠 고교 가부시키가이샤 제품 실페이스 SAG503A, 다이놀 604 등, 산노프코 가부시키가이샤 제품 SN 스파즈 2180, SN 레벨러 S-906 등, AGC 세이미 케미컬사 제품 S-386 등을 예시할 수 있다.

이와 같이 하여 형성된 접합재는, 용매의 종류나 금속 비율의 조정에 의해, 그 점도를 적당히 변경하는 것이 가능하다. 점도가 조정 가능하면, 인쇄 방법을 적당히 선택하여, 이용할 수 있는 용도의 확대에 기여할 수 있다고 생각된다. 접합 대상 부분에 대한 도포가 용이해지기 때문이다. 본 발명자 등의 검토에 따르면, 상온에서 10~250Pa·s, 바람직하게는 10~100Pa·s, 보다 바람직하게는 10~50Pa·s 정도이다. 참고로, 이 점도값은 25℃ 조건하, 5rpm 그리고 C(콘) 35/2에서의 값이다.

<접합재(페이스트)의 제조>

본 발명에 따른 접합재는, 대략 하기와 같은 제조 방법을 거쳐 제공된다. 예를 들면, 은나노 입자로서는 일본국 특허 제4344001호에 기재되어 있는 은나노 입자를 사용할 수 있다. 이와 같이 하여 얻어진 은나노 입자와 상술한 성질을 갖는 플럭스 성분과, 경우에 따라 분산제를, 상술한 분산매에 첨가한다. 그 후, 혼련탈포기(混鍊脫泡機)에 도입하여 상기 성분의 혼련물을 제작한다. 그 후, 경우에 따라 기계적 분산 처리를 행하여 페이스트를 형성시킨다.

상기 기계적 분산 처리에는 은나노 입자의 현저한 개질을 수반하지 않다는 조건하에서, 공지의 어떠한 방법도 채용하는 것이 가능하다. 구체적으로는, 초음파 분산, 디스퍼, 3본(本) 롤 밀, 볼 밀, 비즈 밀, 2축 니더(kneader), 자공전식(自公轉式) 교반기 등을 예시할 수 있으며, 이들은 단독 혹은 복수를 병용하여 사용할 수도 있다.

<접합체의 형성>

접합부의 형성은, 접합물의 접합면에 예를 들면 메탈 마스크, 디스펜서 혹은 스크린 인쇄법에 의해, 두께로서 20~200㎛ 정도로 접합재를 도포한다. 그 후, 피접합물을 부착하고, 가열 처리에 의해 접합재를 금속화한다. 본 접합재라면, 질소 중의 가열 처리에서도 금속화할 수 있지만, 대기 중의 가열 처리에서도 금속화할 수 있다.

이때, 본 발명의 접합재를 이용하면, 접합물과 피접합물을 가압하는 일 없이 접합체를 형성할 수 있다. 그러나, 가압하는 공정을 배제하는 것은 아니다. 접합물과 피접합물을 가압하는 공정을 추가하면, 접합을 보다 강고하게 할 수 있으므로 바람직한 경우가 있다.

원래 가압은, 접합 부분을 고압으로 함으로써 접합 부분으로부터 기포가 빠져, 편차의 저감이나 접합 강도의 향상의 관점에서 바람직하다고 여겨지고 있다. 그러나, 본 발명의 페이스트를 사용하면, 가압은 반드시 필요하지 않다. 필요에 따라 가압하는 경우에도, 5MPa 정도의 가압으로, 충분히 높은 접합 강도를 얻을 수가 있다.

<예비 소성 공정>

본 발명에 따른 페이스트(접합재)를 이용하여 가압을 행하고 접합체를 형성하는 경우에는, 다단(多段) 열처리에 의한 금속화를 행하는 것이 바람직하다. 상세하게는 다음과 같은 공정을 거치도록 한다. 제 1 단계의 소성(예비 소성 공정)은, 접합재에 첨가되어 있는 용매를 증발 제거시키는 것을 목적으로 한다. 단, 지나치게 고온에서 열처리를 실시하면, 용매뿐만 아니라 은나노 입자 표면을 구성하는 유기물까지 제거해 버리는 경우가 있다. 그 경우, 접합 강도가 낮아지거나, 혹은 품질의 편차를 유발하게 되므로 바람직하지 않다. 구체적으로는, 은나노 입자의 분해 온도 미만의 온도로 행하는 것이 좋다.

은나노 입자의 분해 온도는, 그 표면을 피복하는 유기물이나 분산매, 혹은 첨가물에 의해 크게 변화하는 경우가 있으므로, 미리 TG 측정 등에 의해 그 접합재의 열적 성질을 파악해 두는 것이 바람직하다. 일반적으로 예비 소성온도로서 설정해야 할 온도는 본 소성으로서 설정되어 있는 온도보다 50~400℃ 정도 낮은 온도로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 예비 소성에 걸리는 시간은, 그 접합 대상 면적에 의존하지만, 대체로 10분 정도면 충분하며, 경우에 따라 30초 정도의 가열이어도 상관없다.

<본 소성 공정>

예비 소성을 행하는 경우에는 예비 소성을 거친 후, 예비 소성을 수반하지 않는 경우에는 도포 직후에 본 소성 공정에 의해, 페이스트를 완전하게 금속화한다. 본 소성 공정에 이르는 동안에 승온(昇溫) 공정을 마련해도 된다. 이때의 온도 상승 속도는 0.5~10℃/초, 바람직하게는 0.5~5℃/초의 범위로 하는 것이 바람직하다.

본 소성은 150℃ 이상 500℃ 이하의 온도에서 60분 이내, 혹은 30분 이내의 시간으로 유지한다. 접합체에 외부로부터 압력을 가하면서 처리를 행하는 경우에, 가압하는 압력은 10MPa 이하이면 되며, 경우에 따라서는 5MPa 이하여도 충분하다.

그리고, 이에 따라 얻어지는 접합체는, 불활성 분위기하에서도 결정의 현저한 성장을 얻을 수 있다. 구체적으로 수치화하면, 250℃ 10분의 열처리에서도, X선의 반값폭에 의해 산출되는 Ag(111)면에서의 결정자(結晶子) 직경이 65㎚ 이상을 나타내게 된다. 이값은 크면 클수록, 입자 간 결정 입계(grain boundary, 結晶粒界)가 발생하지 않은 것을 나타내므로 바람직하다. 보다 바람직하게는 67㎚ 이상, 더욱 바람직하게는 70㎚ 이상이 되는 성질을 갖는 것이 좋다.

실시예

<실시예 1>

500mL 비이커에 질산은(도요 카가쿠 가부시키가이샤 제품) 13.4g을 순수(純水) 72.1g에 용해시켜, 은 용액을 제작하였다.

계속해서 5L 비이커에 1.34L의 순수를 넣고, 질소를 30분간 통기시킴으로써, 용존 산소를 제거하면서 60℃까지 승온시켰다. 그리고, 소르빈산(와코 쥰야쿠 고교 가부시키가이샤 제품) 17.9g을 첨가하였다. 다음으로, pH 조정을 위해 28% 암모니아수(와코 쥰야쿠 고교 가부시키가이샤 제품) 2.82g을 첨가하였다. 이후의 실시예, 비교예 모두, 이 암모니아수 첨가에 의해 반응 개시로 한다. 이들을 교반하면서, 반응 개시 5분 경과 후에 함수(含水) 히드라진(순도 80%/오오츠카 카가쿠 가부시키가이샤 제품) 5.96g을 첨가하였다.

반응 개시 9분 경과 후에, 은 용액을 첨가하여 반응시켰다. 그 후, 30분 숙성하여 소르빈산으로 피복된 은나노 입자를 형성시켰다. 그 후 No5C의 여과지로 여과하고, 순수로 세정하여, 은나노 입자 응집체를 얻었다. 그 응집체를 진공 건조기 중에서 80℃ 12시간의 조건으로 건조시켜, 은나노 입자 건조 분말의 응집체를 얻었다.

상술한 바와 같은 방법을 거쳐 얻어진 소르빈산 피복 은나노 입자 응집체 건조 분말(평균 입자 직경: 60㎚) 45.0g을, 서브미크론 은 입자로서, 구형상 은 입자 분말(DOWA 일렉트로닉스 가부시키가이샤 제품 D2-1-C 구형상 은 분말: 평균 입자 직경(D₅₀) 600㎚) 45.0g, 옥탄디올(교와 핫코 케미컬사 제품: 2-에틸-1, 3-헥산디올) 9.0g, 습윤 분산제로서 뷰라이트 LCA-25NH(산요 카세이 가부시키가이샤 제품) 1.00g(전체 페이스트 중량에 대해, 1.0%)을 혼합하여, 혼련탈포기(EME사 제품 V-mini300형)으로 30초간(혼련 조건/Revolution; 1400rpm, Rotation; 700rpm) 혼련한 후, 3본 롤(EXAKT　Apparatebaus사 제품　22851 Norderstedt형)에 의해, 5회 통과시킴으로써 접합재 페이스트를 제작하였다.

얻어진 접합재를 인쇄법에 따라 기판 위에 도포하였다. 이때의 조건은 메탈 마스크(마스크 두께 50㎛t)로 하고, 패턴은 □2㎜, 50㎛ 두께로 하여, 은 도금된 구리 기판 위에 메탈 스퀴지에 의한 손인쇄(手印刷)로 도포하였다. 참고로, 옥탄디올의 비점은 244℃이며, 인화점은 135℃이다. 또한, 본 실시예에 따른 페이스트를 밀폐 조건하, 상온에서 90일 방치해도 페이스트의 분리나 점도의 극단적인 상승은 발생하지 않아, 사용에 문제없는 것으로 확인되었다.

칩(□2㎜, 두께 2㎜의 구리 기판)을 상기 도포면에 대해 장착(mount)하였다. 이와 같이 하여 얻어진 장착품을 로(furnace)(ULVAC-RIKO사 제품 탁상형 램프 가열 장치 MILA-5000형)로 질소 분위기(산소 농도: 50ppm 이하) 중, 100℃ 10분간 가열함으로써, 페이스트 중에서의 용매(분산매) 성분을 제거하였다(예비 소성). 참고로, 소성막의 비저항 및 소결 상태를 확인하기 위해, 접합재 위에 칩을 실장하지 않고, 접합재만 기판 위에 인쇄하여 소성한 시료도 동시에 제작하였다.

예비 소성한 시료를 계속해서 350℃까지 승온 속도 1℃/초의 조건으로 승온 하고, 350℃에 도달하고 나서는 5분간 가열 처리함으로써, 접합체를 얻었다(본 소성). 예비 소성, 본 소성의 양 공정 모두 본 실시예에서는 가압을 행하지 않았다.

얻어진 접합체의 접합력을 확인하였다. 구체적으로는, JISZ-03918-5:2003의 「무연 땜납 시험 방법 제5부 땜납 이음매의 인장 및 전단 시험 방법」에 기재된 방법에 준하여 행하였다. 즉, 기판 위에 접합된 피접합체(칩)를 수평 방향으로 가압하고, 가압력을 견디지 못하여 접합면이 파단할 때의 힘을 측정하는 방법이다. 본 실시예에서는 DAGE사 제품 본드 테스터(시리즈 4000)를 사용하여 시험을 행하였다. 전단 높이는 150㎛, 시험 속도는 5㎜/min, 측정은 실온에서 행하였다. 또한, 소성막의 비저항은 4탐침법으로 측정하였다.

그 결과 실시예 1의 5개의 샘플 간 평균 전단 강도는 34.7MPa, 접합 편차를 나타내는 CV값(표준편차/평균값×100)은 14.1%였다. 참고로, 전단 시험 방법은, 접합면이 파단할 때의 힘(N)을 직접 측정하고 있으며, 접합 면적에 의존하는 값이다. 따라서 규격값으로 하기 위해, 측정된 파단 시의 힘을 접합 면적(이번 경우는 2(㎜)×2(㎜)=4㎜²)으로 나눈 값(MPa)을 전단 강도로 정하였다. 이후의 샘플도 마찬가지이다.

<실시예 2>

실시예 1에서의 페이스트의 구성을, 소르빈산 피복 은나노 입자 응집체 건조 분말(평균 입자 직경: 60㎚) 45.0g, 서브미크론 은 입자로서, 구형상 은 입자 분말(DOWA 일렉트로닉스 가부시키가이샤 제품 D2-1-C 구형상 은 분말: 평균 입자 직경(D₅₀) 600㎚) 45.0g, 옥탄디올(교와 핫코 케미컬사 제품) 8.9g, 옥시디아세트산 0.10g(전체 페이스트 중량에 대해 0.1%), 습윤 분산제로서 뷰라이트 LCA-25NH(산요 카세이 가부시키가이샤 제품) 1.00g(전체 페이스트 중량에 대해, 1.0%)을 혼합한 것 이외에는 실시예 1의 순서를 반복하였다. 5개 샘플 간 평균 전단 강도는 47.1MPa, 접합 편차를 나타내는 CV값은 7.8%이며, 실시예 1과 비교하여, 높은 접합 강도와 낮은 편차를 가진 접합체를 얻을 수 있게 되어 있다. 또한, 본 실시예에 따른 페이스트를 밀폐 조건하, 상온에서 90일 방치해도 페이스트의 분리나 점도의 극단적인 상승은 발생하지 않아, 사용에 문제없는 것은 확인되었다.

<실시예 3>

실시예 2에서의 페이스트의 구성을, 소르빈산 피복 은나노 입자 응집체 건조 분말 44.2g, 서브미크론 은 입자로서 구형상 은 입자 분말 44.2g, 옥탄디올(교와 핫코 케미컬사 제품) 10.5g으로 한 것 이외에는 동일하게 하여, 실시예 2의 순서를 반복하였다. 얻어진 접합체의 접합 강도 및 편차를 나타내는 CV값을 표 1에 나타낸다. 참고로, 표 1에서는, 선택되지 않았던 재료는 블랭크로 나타내었다. 또한, 본 실시예에 따른 페이스트를 밀폐 조건하, 상온에서 90일 방치해도 페이스트의 분리나 점도의 극단적인 상승은 발생하지 않아, 사용에 문제없는 것은 확인되었다.

<실시예 4>

실시예 1에서의 페이스트의 구성을, 소르빈산 피복 은나노 입자 응집체 건조 분말의 평균 입자 직경을 100㎚인 것으로 한 것 이외에는, 동일한 구성 비율로 하여 실시예 1의 순서를 반복하였다. 얻어진 접합체의 접합 강도 및 편차를 나타내는 CV값을 표 1에 나타낸다. 또한, 본 실시예에 따른 페이스트를 밀폐 조건하, 상온에서 90일 방치해도 페이스트의 분리나 점도의 극단적인 상승은 발생하지 않아, 사용에 문제없는 것은 확인되었다.

<실시예 5>

실시예 4에서의 페이스트의 구성을, 옥탄디올 9.0g인 것을 옥탄디올 8.95g과 옥시디아세트산 0.05g(전체 페이스트 중량에 대해 0.05%)로 변경한 것 이외에는, 실시예 4의 순서를 반복하였다. 얻어진 접합체의 접합 강도 및 편차를 나타내는 CV값을 표 1에 나타낸다. 또한, 본 실시예에 따른 페이스트를 밀폐 조건하, 상온에서 90일 방치해도 페이스트의 분리나 점도의 극단적인 상승은 발생하지 않아, 사용에 문제없는 것은 확인되었다.

<실시예 6>

실시예 4에서의 페이스트의 구성을, 소르빈산 피복 은나노 입자 응집체 건조 분말 46.0g, 서브미크론 은 입자로서 구형상 은 입자 분말 46.0g, 옥탄디올(교와 핫코 케미컬사 제품) 7.0g으로 한 것 이외에는 동일하게 하여, 실시예 4의 순서를 반복하였다. 얻어진 접합체의 접합 강도 및 편차를 나타내는 CV값을 표 1에 나타낸다. 또한, 본 실시예에 따른 페이스트를 밀폐 조건하, 상온에서 90일 방치해도 페이스트의 분리나 점도의 극단적인 상승은 발생하지 않아, 사용에 문제없는 것은 확인되었다.

<실시예 7>

실시예 4에서의 페이스트의 구성을, 소르빈산 피복 은나노 입자 응집체 건조 분말 43.0g, 금속 미크론 분말로서 구형상 은 입자 분말 43.0g, 옥탄디올(교와 핫코 케미컬사 제품) 12.9g과 옥시디아세트산 0.10g(전체 페이스트 중량에 대해 0.10%)로 변경한 것 이외에는, 실시예 4의 순서를 반복하였다. 얻어진 접합체의 접합 강도 및 편차를 나타내는 CV값을 표 1에 나타낸다. 또한, 본 실시예에 따른 페이스트를 밀폐 조건하, 상온에서 90일 방치해도 페이스트의 분리나 점도의 극단적인 상승은 발생하지 않아, 사용에 문제없는 것은 확인되었다.

<실시예 8>

실시예 4에서의 페이스트의 구성을, 소르빈산 피복 은나노 입자 응집체 건조 분말 44.2g, 서브미크론 은 입자로서 구형상 은 입자 분말 44.2g, 옥탄디올(교와 핫코 케미컬사 제품) 10.5g과 옥시디아세트산 0.10g(전체 페이스트 중량에 대해 0.10%)로 변경한 것 이외에는, 실시예 4의 순서를 반복하였다. 얻어진 접합체의 접합 강도 및 편차를 나타내는 CV값을 표 1에 나타낸다. 또한, 본 소성 온도를 260℃로 하여 10분간 가열한 경우에서는, 접합 강도 22.1MPa이며 CV값은 22.4%의 결과가 얻어졌다. 또한, 본 실시예에 따른 페이스트를 밀폐 조건하, 상온에서 90일 방치해도 페이스트의 분리나 점도의 극단적인 상승은 발생하지 않아, 사용에 문제없는 것은 확인되었다.

<비교예 1>

실시예 1에서의 페이스트의 구성을, 소르빈산 피복 은나노 입자 응집체 건조 분말(평균 입자 직경: 60㎚) 45.0g, 서브미크론 은 입자로서, 구형상 은 입자 분말(DOWA 일렉트로닉스 가부시키가이샤 제품 D2-1-C 구형상 은 분말: 평균 입자 직경(D₅₀) 600㎚) 45.0g, 테르피네올(구조 이성체 혼합/와코 쥰야쿠 고교 가부시키가이샤 제품) 9.00g으로 한 것 이외에는 실시예 1의 순서를 반복하였다. 5개의 샘플 간 평균 전단 강도는 25.5MPa, 접합 편차를 나타내는 CV값은 30.6%이며, 실시예 1과 비교하여, 접합 강도가 낮고, 편차가 큰 접합체로 되어 있었다. 참고로, 테르피네올의 비점은 219℃, 인화점은 91℃이다.

<비교예 2>

비교예 1의 테르피네올(구조 이성체 혼합/와코 쥰야쿠 고교 가부시키가이샤 제품) 9.00g인 것을 테르피네올(구조 이성체 혼합/와코 쥰야쿠 고교 가부시키가이샤 제품) 8.80g, 옥시디아세트산 0.20g(전체 페이스트 중량에 대해 0.2%)로 한 것 이외에는 비교예 1의 순서를 반복하였다. 얻어진 접합체의 접합 강도 및 편차를 나타내는 CV값을 표 1에 나타낸다.

<비교예 3>

비교예 1의 테르피네올(구조 이성체 혼합/와코 쥰야쿠 고교 가부시키가이샤 제품) 9.00g인 것을 테르피네올(구조 이성체 혼합/와코 쥰야쿠 고교 가부시키가이샤 제품) 8.90g, 옥시디아세트산 0.10g(전체 페이스트 중량에 대해 0.1%)로 한 것 이외에는 비교예 1의 순서를 반복하였다. 얻어진 접합체의 접합 강도 및 편차를 나타내는 CV값을 표 1에 나타낸다.

<비교예 4>

실시예 4의 옥탄디올을 테르피네올(구조 이성체 혼합/와코 쥰야쿠 고교 가부시키가이샤 제품)로 변경한 것 이외에는 실시예 4의 순서를 반복하였다. 얻어진 접합체의 접합 강도 및 편차를 나타내는 CV값을 표 1에 나타낸다.

[표 1]

비교예 1과 실시예 1의 비교에 따르면, 용매를 테르피네올(비점 219℃)에서, 옥탄디올(비점 244℃)로 변경한 효과를 알 수 있다. 이로부터 분명한 바와 같이 접합 강도가 높으며, 또한 접합 샘플 간 강도 편차가 저감된 것이 얻어졌다. 게다가, 옥탄디올의 일부를 옥시디아세트산으로 치환하면, 접합 강도가 높으며 편차가 저감된 접합체가 얻어지는 것이, 실시예 1과 2의 비교로부터 분명하다.

도 1에는, 접합 강도(MPa)와 편차(CV값(%))의 관계를 나타내는 그래프를 도시한다. 세로축은 접합 강도(MPa)이며, 가로축은 CV값(%)이다. 전체적인 경향으로서, CV값이 작아지면 접합 강도가 높아진다는, 좌측 상향의 경향을 가지고 있다. 그리고, CV값이 12% 전후를 경계로 하여, 실시예는 CV값이 작고, 비교예는 CV값이 크다. 그때 접합 강도는, 실시예 각 샘플은 높은 접합 강도를 나타냈다.

비교예 1과 비교예 4의 비교로부터, 은나노 입자의 입자 직경의 차이(60㎚ 내지 100㎚의 변경)에 의한 효과를 알 수 있다. 이로부터, 접합 강도가 약간 개선되어, 접합 샘플 간 강도 편차가 저감된 것이 얻어졌다. 또한, 비교예 4와 실시예 4의 비교로부터, 용매를 변경한 효과를 알 수 있다. 접합 샘플 간 강도 편차는 동등하지만, 접합 강도가 현저하게 개선된 것이 얻어졌다. 게다가, 옥탄디올의 일부를 옥시디아세트산으로 치환하면, 접합 강도가 높으며 편차가 저감된 접합체가 얻어지는 것이, 실시예 4와 5의 비교로부터 분명하다.

이에 따라, 실시예에 따른 페이스트를 사용한 경우에는, 질소 중에서의 소성에도 불구하고, 접합 강도 30MPa 이상으로 높으며, 또한 접합 강도 편차가 20% 미만을 나타내는 것이 얻어지는 것이 분명해졌다. 이는 제품 안정성의 향상에 현저하게 공헌하는 것이다.

게다가, 실시예 5에서는 점도가 71.5MPa, 실시예 7에서는 점도가 28.5MPa로 측정되어 있어, 금속의 구성에 따라 적당한 점도의 페이스트를 제공할 수 있는 것을 알 수 있었다. 이는, 각각의 인쇄 방식이나 인쇄 조건에 따른 점도를 갖는 페이스트를 제공할 수 있음을 나타내며, 모든 용도의 접합에 적용할 수 있음을 기대할 수 있다.

또한, 도 2에는, 실시예와 비교예의 보존 안정성에 대해 도시한다. 도 2의 (a)는 실시예 7의 보존 안정성이며, 도 2의 (b)는, 비교예 2의 보존 안정성이다. 각각, 가로축은 경과 일수이며, 세로축은 점도이다. 모든 샘플은, 덮개를 덮을 수 있는 유리병에 각각의 접합재를 100g 봉입하고, 덮개를 덮어, 상온(25℃)과 고온(40℃)의 환경하에서 보존한 경우의 결과이다. 참고로, 덮개는, 통상 시판할 때의 패킹 상태와 동등한 정도로 밀폐하였다.

또한, 점도는, 레오 미터(HAAKE 제품 RheoStress 600), 및 φ35㎜, 각도 2°의 콘을 이용하며, 측정 시의 갭은 0.105㎜, 온도는 25℃의 조건에서, 전단 속도 3.13[1/s] 시의 값이다.

실시예 7의 경우(도 2의 (a))는 90일 경과해도 점도의 변화는 거의 없다. 그러나, 비교예의 경우(도 2의 (b))는 90일 간 점도는 크게 변화하였다. 테르피네올의 비점은 219℃로, 옥탄디올의 비점 244℃와 비교하면 낮기는 하지만, 환경 온도와 비교하면 충분히 높은 온도이다. 그러나, 장기 보존에서는, 점도에 큰 변화가 나왔다. 이는 단순히, 테르피네올이 보존 용기로부터 빠졌기 때문에 점도가 증가한 것은 아니고, 옥탄디올이, 본 발명에 따른 접합재의 조성계에 대해 안정성을 부여하는 재료임을 나타내고 있다고 생각된다.

산업상 이용 가능성

이상으로부터, 본원 발명에 따른 접합은, 비절연형 반도체 장치, 베어 칩 실장 조립 기술에 대한 응용, 파워 디바이스(IGBT, 정류 다이오드, 파워 트랜지스터, 파워 MOSFET, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터, 사이리스터, 게이트 턴오프 사이리스, 트라이액 제조 시의 접합 공정에 대한 응용도 가능하다. 또한, 표면을 크롬 처리한 유리 위에 대한 접합재로서도 가능하고, LED를 사용한 조명 장치의 전극이나 프레임의 접합재로서도 이용 가능하다.

Claims

평균 일차 입자 직경이 1~200㎚이고, 탄소수 8 이하의 유기 물질로 피복(被覆)되며, 또한 은나노 입자와, 비점(沸點)이 230℃ 이상인 분산매로 이루어지는, 접합재.
제 1 항에 있어서,
평균 입경(粒徑)이 0.5~3.0㎛인 서브미크론(submicron) 은(銀) 입자를 더 포함하는, 접합재.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 비점이 230℃ 이상인 분산매가 옥탄디올(octanediol)인, 접합재.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접합재에는 적어도 2개의 카르복실기를 가진 유기물을 플럭스 성분으로서 더 함유하는, 접합재.
제 4 항에 있어서,
상기 적어도 2개의 카르복실기를 가진 유기물이, 에테르 결합을 더 가지는, 접합재.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 적어도 2개의 카르복실기를 가진 유기물이, 옥시디아세트산(oxydiacetic acid)인, 접합재.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 은나노 입자의 표면을 피복하는 유기물 중, 적어도 하나가 탄소수가 6인, 접합재.
접합면에 적어도 평균 일차 입자 직경이 1~200㎚이고, 탄소수 8 이하의 유기 물질로 피복된 은나노 입자와, 적어도 2개의 카르복실기와 적어도 1개의 에테르 결합을 가진 유기물을 플럭스 성분으로서 함유하며, 비점이 230℃ 이상인 분산매로 이루어진 접합재를 도포하는 공정(도포 공정)과, 상기 접합재 위에 피(被)접합물을 배치하는 공정과, 상기 피접합물이 배치된 상태에서 소정의 온도로 가열하는 예비(豫備) 소성(燒成) 공정과, 상기 예비 소성의 온도보다 높은 온도로 가열하는 본(本) 소성 공정을 구비한, 상이한 2 물질의 접합 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 예비 소성 및 상기 본 소성 공정을 불활성 가스 분위기하에서 행하는, 접합 방법.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 본 소성 공정은 200℃ 이상 500℃ 이하의 온도에서 행하는, 접합 방법.