WO2018181083A1 - 接合材およびそれを用いた接合体 - Google Patents

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達朗 堀
圭一 遠藤
英幸 藤本
哲 栗田
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Dowa Electronics Materials Co Ltd
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Definitions

  • the present invention relates to a bonding material and a bonded body using the bonding material, and in particular, a bonding material made of a silver paste containing silver fine particles and a bonding in which an electronic component is bonded to a substrate by a silver bonding layer formed using the bonding material.
  • a bonding material made of a silver paste containing silver fine particles and a bonding in which an electronic component is bonded to a substrate by a silver bonding layer formed using the bonding material.
  • a silver paste containing silver fine particles has been used as a bonding material, the bonding material is interposed between the objects to be bonded, and heated for a predetermined time while applying pressure between the objects to be bonded, so that the silver in the bonding material is baked. It has been proposed that the objects to be joined are joined together by a silver joining layer (see, for example, Patent Document 1). Since a silver bonding layer formed of a bonding material made of such a silver paste has a higher melting point than ordinary solder, an attempt is made to fix an electronic component such as a semiconductor chip on a substrate by using it instead of solder. ing.
  • the silver bonding layer has a temperature of 100 ° C. during the operation of the semiconductor device.
  • the thermal cycle and power cycle are repeated due to repeated turning on and off of the semiconductor device, a large crack is generated in the silver bonding layer due to the difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor chip or substrate and the silver bonding layer. Otherwise, the semiconductor chip may be damaged, leading to failure of the semiconductor device.
  • the present invention uses a bonding material capable of bonding an electronic component to a substrate with a silver bonding layer that is unlikely to cause a large crack even when a cooling cycle is repeated, and the bonding material. It is an object of the present invention to provide a joined body in which an electronic component is joined to a substrate.
  • the bonded body according to the present invention is a bonded body in which an electronic component is bonded to a substrate through a silver bonded layer including a silver sintered body, and the shear strength of the silver bonded layer is 60 MPa or more. And the crystallite diameter in the (111) plane of the silver joining layer is 78 nm or less.
  • the bonding surface of the electronic component with the silver bonding layer is preferably plated with a noble metal, and more preferably silver-plated.
  • an electronic component is a SiC chip.
  • the substrate is preferably a copper substrate.
  • the bonding material according to the present invention is a bonding material made of a silver paste containing silver fine particles.
  • the bonding material is applied on a copper substrate and heated to 280 ° C. in 120 seconds while applying a 10 MPa load in an air atmosphere. After that, the silver bonding layer has a shear strength of 60 MPa or more when the silver bonding layer is formed by sintering the silver in the bonding material by baking at 280 ° C. for 180 seconds, and (111 ) Surface crystallite diameter is 78 nm or less.
  • the average primary particle diameter of the silver fine particles is preferably 1 to 100 nm.
  • the bonding material may contain silver particles having an average primary particle size of 0.2 to 10 ⁇ m.
  • average primary particle diameter means an average value of primary particle diameters determined by scanning electron microscope (SEM) or transmission electron micrograph (TEM image) of silver fine particles or silver particles. Say.
  • the joining which can join an electronic component to a board
  • the body can be provided.
  • an electronic component 14 (preferably a semiconductor chip such as a SiC chip) is placed on a substrate 10 (preferably a semiconductor chip such as a SiC chip) via a silver joining layer 12 containing a silver sintered body.
  • the shear strength of the silver joining layer is 60 MPa or more (preferably 70 MPa or more, more preferably 90 to 150 MPa), and the crystallite diameter in the (111) plane of the silver joining layer Is 78 nm or less (preferably 75 nm or less, more preferably 45 to 74 nm).
  • the joining surface of the electronic component 14 is preferably plated with a noble metal such as gold, silver, or palladium in order to increase the joining force.
  • the embodiment of the bonding material according to the present invention is a bonding material made of a silver paste containing silver fine particles.
  • This bonding material is applied onto a copper substrate and applied to a load of 10 MPa in the air atmosphere up to 280 ° C. up to 120 ° C.
  • the shear strength of the silver bonding layer is 60 MPa or more (preferably 70 MPa or more when the silver bonding layer is formed by sintering the silver in the bonding material by firing at 280 ° C. for 180 seconds after raising the temperature in seconds.
  • the crystallite diameter in the (111) plane of the silver bonding layer is 78 nm or less (preferably 75 nm or less, more preferably 45 to 74 nm).
  • the shear strength of the silver bonding layer is 60 MPa or more and the crystallite diameter in the (111) plane of the silver bonding layer is 78 nm or less, a silver bonding layer that hardly generates a large crack even if the thermal cycle is repeated.
  • the electronic component can be bonded to the substrate.
  • the sintering temperature of the silver can be increased by increasing the baking temperature at the time of bonding or by increasing the baking time. It is preferable to carry out sufficiently. If the silver is sufficiently sintered in this way, it is considered that atomic diffusion occurs between the silver bonding layer and the substrate and the bonding strength is increased. However, if the silver is sufficiently sintered, it strongly acts on the crystal growth, and the crystallite diameter of the silver bonding layer becomes large. When the cooling cycle is repeated, a large crack is likely to occur in the silver bonding layer. I understood.
  • the above-mentioned bonding material preferably contains a solvent and a dispersant together with silver fine particles.
  • the solvent may be any solvent as long as it has a viscosity at which the bonding material can be easily applied to the substrate and can sinter silver to form a silver bonding layer.
  • One type of solvent may be used alone. Two or more solvents may be used in combination.
  • the content of the solvent in the bonding material is preferably 1 to 25% by mass, and more preferably 5 to 20% by mass.
  • a polar solvent or a nonpolar solvent can be used, but it is preferable to use a polar solvent from the viewpoint of compatibility with other components in the bonding material and environmental load.
  • Ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, methoxybutyl acetate, methoxypropyl acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl lactate, 1-octanol and the like can be used.
  • polar solvents examples include 1-decanol, 1-dodecanol, 1-tetradecanol, 3-methyl-1,3-butanediol 3-hydroxy-3-methylbutyl acetate, 2-ethyl-1,3-hexane Diol (octanediol), hexyl diglycol, 2-ethylhexyl glycol, dibutyl diglycol, glycerin, dihydroxyterpineol, dihydroterpinyl acetate, 2-methyl-butane-2,3,4-triol (isoprenetriol A (IPTL-) A), manufactured by Nippon Terpene Chemical Co., Ltd., 2-methyl-butane-1,3,4-triol (isoprenetriol B (IPTL-B), manufactured by Nippon Terpene Chemical Co., Ltd.), Tersolve IPG-2Ac (produced by Nippon Terpene Chemical Co., Ltd.) Made by Co., Ltd.), Telsolve
  • the dispersibility of the silver fine particles in the bonding material can be increased, and the crystallite diameter of the silver bonding layer formed from the bonding material can be reduced.
  • One type of dispersant may be used alone, or two or more types of dispersants may be used in combination.
  • the content of the dispersant in the bonding material is preferably 0.01 to 2% by mass, and more preferably 0.03 to 0.7% by mass.
  • a carboxylic acid-based dispersant such as butoxyethoxyacetic acid or a phosphate ester-based dispersant can be used.
  • the average primary particle diameter of the silver fine particles is 1 to 1 so that the silver fine particles in the bonding material can be heated at a low temperature of 200 to 350 ° C. to sinter the silver to form a high shear strength silver bonding layer.
  • the thickness is preferably 100 nm, and more preferably 40 to 100 nm.
  • the content of the silver fine particles in the bonding material is preferably 60 to 97% by mass and more preferably 75 to 95% by mass so that a high shear strength silver bonding layer can be formed. preferable.
  • the silver fine particles are preferably coated with an organic compound.
  • the organic compound covering the silver fine particles is a fatty acid or amine having 3 to 8 carbon atoms so that the silver fine particles can be removed from the silver fine particles during sintering to form a high shear strength silver bonding layer. Is preferred.
  • the bonding material may contain silver particles having an average primary particle diameter of 0.2 to 10 ⁇ m, preferably 0.2 to 3 ⁇ m.
  • Such micron-sized silver particles are connected to each other by the fused silver fine particles when the silver fine particles in the bonding material are heated at a low temperature of 200 to 350 ° C. to sinter the silver, and as a whole, the silver bonding layer Can be formed.
  • the viscosity of the bonding material can be lowered while maintaining a high silver content in the bonding material, and a bonding material having a viscosity that can be easily applied to the substrate can be obtained. .
  • the bonding material contains micron-sized silver particles
  • the content of silver particles having an average primary particle size of 0.2 to 10 ⁇ m in the bonding material is 60% by mass or less, and the content of silver fine particles and the average primary particle size of 0
  • the total content of silver particles of 2 to 10 ⁇ m is preferably 61 to 97% by mass.
  • micron-sized silver particles are coated with an organic compound (preferably a fatty acid or amine having 6 to 24 carbon atoms).
  • a coating film is formed by applying the bonding material on the substrate, and at 70 to 160 ° C. as necessary.
  • heating for 5 to 60 minutes at least a part of the solvent in the coating film is volatilized to form a pre-dried film, and an electronic component is placed on the coating film or the pre-dried film, at 200 to 350 ° C. for 90 seconds to
  • the silver in the coating film is sintered to form a silver bonding layer, and the electronic component is bonded to the substrate by the silver bonding layer.
  • the heating temperature for forming the pre-dried film can be arbitrarily set depending on the type and amount of the solvent.
  • the firing temperature can be adjusted in the range of 200 to 350 ° C. However, as the firing temperature increases, the sintering of silver proceeds and the shear strength of the silver bonding layer increases, but the crystallite diameter also increases. There is a tendency to grow.
  • the firing time can be adjusted between 90 seconds and 30 minutes. However, as the firing time becomes longer, the sintering of silver proceeds and the shear strength of the silver bonding layer increases, but the crystallite diameter also increases. There is a tendency to grow. Furthermore, it is preferable to apply a load of 5 to 40 MPa between the electronic component and the substrate during firing. When this load increases, the shear strength of the silver bonding layer increases and the crystallite diameter tends to decrease.
  • Example 1 180.0 g of pure water was placed in a 300 mL beaker, and 33.6 g of silver nitrate (manufactured by Toyo Chemical Co., Ltd.) was added and dissolved to prepare an aqueous silver nitrate solution as a raw material solution.
  • a liquid containing the aggregate of silver fine particles is No.
  • the mixture was filtered with 5C filter paper, and the recovered material was washed with pure water to obtain an aggregate of silver fine particles.
  • the silver fine particle aggregate was dried in a vacuum dryer at 80 ° C. for 12 hours to obtain a dry powder of the silver fine particle aggregate.
  • the silver fine particle aggregate dry powder thus obtained was crushed to adjust the size of the secondary aggregate. In addition, it was 85 nm when the average primary particle diameter of this silver fine particle was calculated
  • This mixture was kneaded for 30 seconds at a revolution speed of 1400 rpm and a rotation speed of 700 rpm by a kneading defoaming machine (V-mini300 type manufactured by EME Co., Ltd.).
  • This kneaded product is diluted with a mixed solvent (Solmix AP-7 manufactured by Nippon Alcohol Sales Co., Ltd.), stirred, crushed with a wet jet mill (RM-L1000EP manufactured by Rix Corporation), and degassed by vacuum stirring. All the mixed solvent (Solmix AP-7) was evaporated by vacuum defoaming with a mixer, and 89.0% by mass of silver particles 1 and 9.25% by mass of the first solvent (ODO) and 1.5% were mixed.
  • a joining material 1 made of a silver paste containing 2% by mass of the second solvent (IPTL-A) and 0.25% by mass of the dispersant (BEA) was obtained.
  • the particle size of the silver fine particles contained in the bonding material 1 was evaluated with a grind gauge (BYK 50 ⁇ m stainless steel) as follows. First, clean the grind gauge with an alcohol solvent (Solmix) and dry it thoroughly, then place 5-10 g of silver paste on the deep side of the grind gauge (50 ⁇ m side), and place the scraper with the thumbs of both hands. Place the scraper so that the long edge of the scraper is parallel to the width direction of the grind gauge and the cutting edge is in contact with the deep tip of the grind gauge groove, and the scraper is perpendicular to the surface of the grind gauge.
  • a grind gauge BYK 50 ⁇ m stainless steel
  • a metal mask with a thickness of 120 ⁇ m is placed on a copper substrate (C1020) of 20 mm ⁇ 20 mm ⁇ 2 mm, and the above-mentioned by a metal squeegee using a screen printer (SP18P-L made by Panasonic FS Engineering Co., Ltd.).
  • the bonding material 1 was applied on a copper substrate so as to have a size of 10 mm ⁇ 10 mm and a thickness (printed film thickness) of 105 ⁇ m.
  • the copper substrate coated with the bonding material 1 is placed on a metal vat, placed in an oven (manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.), heated in an air atmosphere at 118 ° C.
  • the silver in the bonding material 1 is sintered to form a silver bonding layer, and the bonded body 1 in which the SiC chip (with the silver plating applied to the bonding surface) is bonded to the copper substrate by the silver bonding layer is obtained. It was.
  • the joined body 1 is put in a thermal shock apparatus (TSA-71H-W manufactured by Espec Corp.), cooled in an air atmosphere from 200 ° C. to ⁇ 40 ° C. for 9 minutes, and then heated to 200 ° C. in 6 minutes. A thermal shock test was performed in which 100 cycles were performed.
  • TSA-71H-W manufactured by Espec Corp.
  • the bonded body 1 after the thermal shock test was observed with an ultrasonic microscope (C-SAM manufactured by SONOSCAN) for the presence or absence of voids in the silver bonding layer. Voids were confirmed at the four corners).
  • C-SAM manufactured by SONOSCAN
  • Lc the ratio of the largest Lc of four Lc to La
  • the silver joint layer of the joined body 1 The crack growth rate was lower than 30%, and the bonding of the silver bonding layer of the bonded body 1 was good.
  • a metal mask having a thickness of 120 ⁇ m is placed on a 10 mm ⁇ 10 mm ⁇ 1 mm copper substrate (C1020), and the above bonding is performed by a metal squeegee using a screen printing machine (SP18P-L manufactured by Panasonic FS Engineering Co., Ltd.).
  • the material 1 was applied on a copper substrate so as to have a size of 7 mm ⁇ 7 mm and a thickness (printed film thickness) of 105 ⁇ m.
  • the copper substrate coated with the bonding material 1 is placed on a metal vat, placed in an oven (manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.), heated in an air atmosphere at 118 ° C.
  • the joint strength of the joined body 2 was measured in accordance with “Lead-free solder test method—Part 5: Tensile and shear test methods of solder joints” of JIS Z3918-5 (2003). Specifically, the copper substrate of the bonded body 2 is fixed, and the copper block bonded to the copper substrate is pushed in the horizontal direction, the interface between the copper block and the silver bonding layer, the inside of the silver bonding layer, the silver bonding layer and the copper substrate. The force (N) when any one of the interfaces was first broken was measured with a bonding strength tester (universal bond tester series 4000 manufactured by DAGE). In this test, the shear height was 400 ⁇ m, the shear rate was 5 mm / min, and the measurement was performed at room temperature.
  • a bonding strength tester universal bond tester series 4000 manufactured by DAGE
  • a metal mask having a thickness of 120 ⁇ m is placed on a 20 mm ⁇ 20 mm ⁇ 2 mm copper substrate (C1020), and the above bonding is performed by a metal squeegee using a screen printer (SP18P-L manufactured by Panasonic FS Engineering Co., Ltd.).
  • the material 1 was applied on a copper substrate so as to have a size of 10 mm ⁇ 10 mm and a thickness (printed film thickness) of 105 ⁇ m. Thereafter, the copper substrate coated with the bonding material 1 is placed on a metal vat, placed in an oven (manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.), heated in an air atmosphere at 118 ° C.
  • the silver bonding layer thus formed was subjected to 40-50 ° / 2 ⁇ using a Co tube (40 kV / 30 mA) as an X-ray source by an X-ray diffractometer (RINT-2100 manufactured by Rigaku Corporation).
  • Dhkl is the crystallite size (crystallite size in the direction perpendicular to hkl) (nm)
  • ⁇ is the measured X-ray wavelength (nm) (when using the Co target, 0.178892 nm)
  • ⁇ I is the broadening of the diffraction line depending on the size of the crystallite (rad) (expressed using the half width)
  • ⁇ is the Bragg angle (rad) of the diffraction angle (the angle when the incident angle and the reflection angle are equal
  • the peak data of (111) plane was used for the calculation.
  • the crystallite diameter (Dx) was 69 nm on the (111) plane.
  • Example 2 180.0 g of pure water was placed in a 300 mL beaker, and 33.6 g of silver nitrate (manufactured by Toyo Chemical Co., Ltd.) was added and dissolved to prepare an aqueous silver nitrate solution as a raw material solution.
  • a liquid containing the aggregate of silver fine particles is No.
  • the mixture was filtered with 5C filter paper, and the recovered material was washed with pure water to obtain an aggregate of silver fine particles.
  • the silver fine particle aggregate was dried in a vacuum dryer at 80 ° C. for 12 hours to obtain a dry powder of the silver fine particle aggregate.
  • the silver fine particle aggregate dry powder thus obtained was crushed to adjust the size of the secondary aggregate. In addition, it was 60 nm when the average primary particle diameter of this silver fine particle was calculated
  • This mixture was kneaded for 30 seconds at a revolution speed of 1400 rpm and a rotation speed of 700 rpm by a kneading defoaming machine (V-mini300 type manufactured by EME Co., Ltd.).
  • This kneaded product is diluted with a mixed solvent (Solmix AP-7 manufactured by Nippon Alcohol Sales Co., Ltd.), stirred, crushed with a wet jet mill (RM-L1000EP manufactured by Rix Corporation), and degassed by vacuum stirring.
  • a bonded body 1 (with a SiC chip having a silver-plated bonding surface bonded to a copper substrate) is produced in the same manner as in Example 1, and the silver bonding layer The presence or absence of voids was observed, and the thickness of the silver bonding layer was determined. As a result, no void was observed in the silver bonding layer, and the thickness of the silver bonding layer was 46 ⁇ m.
  • the presence or absence of the void of a silver joining layer was observed and the crack progress rate of the silver joining layer was calculated
  • the bonded body 2 (with the copper block bonded to the copper substrate) was prepared by the same method as in Example 1, and the shear strength was determined to be 78 MPa, and the bonding strength was it was high.
  • the joining material 2 was used and the method similar to Example 1 was used to join the SiC chip and the copper substrate through the silver joining layer (the joint surface was not subjected to silver plating)
  • No SiC chip was bonded to the silver bonding layer (no silver plating was applied to the bonding surface).
  • the crystallite diameter (Dx) of this silver bonding layer was determined by the same method as in Example 1, the crystallite diameter on the (111) plane was 71 nm.
  • Example 3 The amount of silver fine particles (silver particles 2), silver particles (silver particles 3) (average primary particle diameter 300 nm), and first solvent (ODO) similar to Example 2 (average primary particle diameter 60 nm) were 46 respectively. 46.5% by weight of silver particles 2 and 46.5% by weight of silver particles 3 and 6.25% by weight, in the same manner as in Example 2, except that the amount was .5g, 46.5g and 6.25g. A bonding material 3 made of a silver paste containing the first solvent (ODO), 0.5% by mass of the second solvent (IPTL-A) and 0.25% by mass of the dispersant (BEA) was obtained.
  • a bonded body 1 (with a SiC chip having a silver-plated bonding surface bonded to a copper substrate) is produced in the same manner as in Example 1, and the silver bonding layer The presence or absence of voids was observed, and the thickness of the silver bonding layer was determined. As a result, no void was observed in the silver bonding layer, and the thickness of the silver bonding layer was 60 ⁇ m. Moreover, about this joined body 1, after performing the thermal shock test by the method similar to Example 1, the presence or absence of the void of a silver joining layer was observed and the crack progress rate of the silver joining layer was calculated
  • the bonded body 2 (with the copper block bonded to the copper substrate) was prepared by the same method as in Example 1, and the shear strength was determined to be 93 MPa, and the bonding strength was it was high.
  • the joining material 3 was used and the method similar to that in Example 1 was used to join the SiC chip and the copper substrate through the silver joining layer (the joint surface was not subjected to silver plating), No SiC chip was bonded to the silver bonding layer (no silver plating was applied to the bonding surface).
  • the crystallite diameter (Dx) of this silver bonding layer was determined by the same method as in Example 1, the crystallite diameter on the (111) plane was 73 nm.
  • This mixture was kneaded for 30 seconds at a revolution speed of 1400 rpm and a rotation speed of 700 rpm with a kneading defoaming machine (V-mini300 type manufactured by EME Co., Ltd.), and then dispersed with a three roll (EXAKT), and then a dilution solvent.
  • a kneading defoaming machine V-mini300 type manufactured by EME Co., Ltd.
  • EXAKT three roll
  • a dilution solvent 0.82 g of octanediol (ODO) was added and 81.33% by mass of the silver particles 1, 12.71% by mass of the first solvent (ODO) and 5.95% by mass of the second solvent (IPTL)
  • a joining material 4 made of a silver paste containing -A) and 0.01% by mass of a sintering aid (DGA) was obtained.
  • a SiC chip having a bonding surface subjected to silver plating was bonded to a copper substrate in the same manner as in Example 1 except that the load during the main firing was set to 5 MPa.
  • the bonded body 1 was prepared, the presence or absence of voids in the silver bonding layer was observed, and the thickness of the silver bonding layer was determined. As a result, no void was observed in the silver bonding layer, and the thickness of the silver bonding layer was 41 ⁇ m.
  • this joined body 1 after performing the thermal shock test by the method similar to Example 1, the presence or absence of the void of a silver joining layer was observed and the crack progress rate of the silver joining layer was calculated
  • a bonded body 2 (with a copper block bonded to a copper substrate) was produced by the same method as in Example 1 except that the bonding material 4 was used and the load at the time of main firing was set to 5 MPa. When the strength was determined, it was 38 MPa and the bonding strength was low. Further, except that the bonding material 4 was used and the load during the main firing was set to 5.0 MPa, the silver bonding layer was subjected to silver plating through the silver bonding layer in the same manner as in Example 1. When no attempt was made to join the SiC chip and the copper substrate, no SiC chip was bonded to the silver bonding layer (the silver plating was not applied to the bonding surface). Further, when the crystallite diameter (Dx) of this silver bonding layer was determined by the same method as in Example 1, the crystallite diameter on the (111) plane was 98 nm.
  • a bonded body 1 (in which a SiC chip having a silver-plated bonding surface bonded to a copper substrate) was produced by the same method as in Example 1 and silver was used. The presence or absence of voids in the bonding layer was observed to determine the thickness of the silver bonding layer. As a result, no void was observed in the silver bonding layer, and the thickness of the silver bonding layer was 37 ⁇ m. Moreover, about this joined body 1, after performing the thermal shock test by the method similar to Example 1, the presence or absence of the void of a silver joining layer was observed and the crack progress rate of the silver joining layer was calculated
  • a bonded body 2 (with a copper block bonded to a copper substrate) was prepared by the same method as in Example 1, and the shear strength was determined to be 28 MPa. The bonding strength was It was low.
  • the joining material 4 was used and the method similar to that in Example 1 was used to join the SiC chip and the copper substrate via the silver joining layer (the joint surface was not subjected to silver plating), No SiC chip was bonded to the silver bonding layer (no silver plating was applied to the bonding surface).
  • the crystallite diameter (Dx) of this silver bonding layer was determined by the same method as in Example 1, the crystallite diameter on the (111) plane was 84 nm.
  • a bonded body 2 (with a copper block bonded to a copper substrate) was produced by the same method as in Example 1 except that the bonding material 4 was used and the load during the main firing was set to 15 MPa. When the strength was determined, it was 49 MPa and the bonding strength was low. Further, the bonding material 4 was used, and the load during the main firing was set to 15 MPa, with the same method as in Example 1 through the silver bonding layer (the bonding surface was not subjected to silver plating). When joining of the SiC chip and the copper substrate was attempted, no SiC chip was joined to the silver joining layer (joint surface was not subjected to silver plating). Further, when the crystallite diameter (Dx) of this silver bonding layer was determined by the same method as in Example 1, the crystallite diameter on the (111) plane was 75 nm.
  • a bonded body 2 (with a copper block bonded to a copper substrate) was prepared by the same method as in Example 1 except that the bonding material 4 was used and the load during the main firing was set to 30 MPa. When the strength was determined, it was 133 MPa, and the bonding strength was high. Further, the bonding material 4 was used, and the load during the main firing was set to 30 MPa, with the same method as in Example 1 through the silver bonding layer (the bonding surface was not subjected to silver plating). When joining of the SiC chip and the copper substrate was attempted, no SiC chip was joined to the silver joining layer (joint surface was not subjected to silver plating). Further, when the crystallite diameter (Dx) of this silver bonding layer was determined by the same method as in Example 1, the crystallite diameter on the (111) plane was 80 nm.
  • Example 5 instead of the same silver fine particles (silver particles 1) as in Example 1 (average primary particle diameter 85 nm), the same silver fine particles (average primary particle diameter 60 nm) as in Example 2 (silver particles 2) were used. Except for the amount of octanediol (ODO) added as a diluent solvent being 0.56 g, 81.54% by mass of silver particles 2 and 12.48% by mass of the first solvent were obtained in the same manner as in Comparative Example 1. A bonding material 5 made of a silver paste containing (ODO), 5.97% by mass of a second solvent (IPTL-A) and 0.01% by mass of a sintering aid (DGA) was obtained.
  • OEO octanediol
  • a bonded body 2 (with a copper block bonded to a copper substrate) was prepared by the same method as in Example 1 except that the bonding material 5 was used and the load during the main firing was set to 5 MPa. When the strength was determined, it was 31 MPa, and the bonding strength was low. Further, except that the bonding material 5 was used and the load at the time of the main firing was set to 5 MPa, the silver bonding layer was passed through the silver bonding layer in the same manner as in Example 1 (the bonding surface was not subjected to silver plating). When joining of the SiC chip and the copper substrate was attempted, no SiC chip was joined to the silver joining layer (joint surface was not subjected to silver plating). Further, when the crystallite diameter (Dx) of this silver bonding layer was determined by the same method as in Example 1, the crystallite diameter on the (111) plane was 68 nm.
  • a bonded body 2 (with a copper block bonded to a copper substrate) was produced by the same method as in Example 1 except that the bonding material 5 was used and the load during the main firing was set to 30 MPa. When the strength was determined, it was 128 MPa, and the bonding strength was high. Further, the bonding material 5 was used, and the load during the main firing was set to 30 MPa, with the same method as in Example 1 through the silver bonding layer (the bonding surface was not subjected to silver plating). When joining of the SiC chip and the copper substrate was attempted, no SiC chip was joined to the silver joining layer (joint surface was not subjected to silver plating). Further, when the crystallite diameter (Dx) of this silver bonding layer was determined by the same method as in Example 1, the crystallite diameter on the (111) plane was 84 nm.
  • a bonded body 1 (with a SiC chip having a silver-plated bonding surface bonded to a copper substrate) is produced by the same method as in Example 1, and the silver bonding layer The presence or absence of voids was observed, and the thickness of the silver bonding layer was determined. As a result, no void was observed in the silver bonding layer, and the thickness of the silver bonding layer was 38 ⁇ m.
  • the presence or absence of the void of a silver joining layer was observed and the crack progress rate of the silver joining layer was calculated
  • Tables 1 to 3 show the results of these examples and comparative examples.
  • the shear strength of the silver bonding layer is 60 MPa or more, and the crystallite diameter in the (111) plane of the silver bonding layer is 78 nm or less. If so, the electronic component can be bonded to the copper substrate by the silver bonding layer that is unlikely to generate a large crack even if the cooling and heating cycle is repeated. From the comparison of Comparative Examples 1 to 4, when the bonding pressure is increased, the thickness of the silver bonding layer is reduced and the shear strength is increased, but the crystallite diameter on the (111) plane of the silver bonding layer is 78 nm. It can be seen that the crack growth rate becomes higher than 30%.
  • Comparative Examples 1 to 7 when a sintering aid is added as an additive to the bonding material, sintering is promoted and the shear strength of the silver bonding layer is increased. It can be seen that the crystallite diameter in the plane is larger than 78 nm and the crack growth rate is higher than 30%. Further, from the comparison between Comparative Example 1 and Comparative Example 5, when the particle size of the silver fine particles of the bonding material is reduced, the shear strength of the silver bonding layer is increased, but the crystallite diameter on the (111) plane of the silver bonding layer is 78 nm. It can be seen that the crack growth rate becomes higher than 30%.

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Abstract

冷熱サイクルが繰り返されても大きなクラックを生じ難い銀接合層によって電子部品を基板に接合することができる接合材およびその接合材を用いて電子部品が基板に接合された接合体を提供する。銀の焼結体を含む銀接合層を介して電子部品として（接合面が銀めっきされた）ＳｉＣチップなどの半導体チップが銅基板に接合された接合体において、銀接合層のシア強度を６０ＭＰａ以上であり且つその銀接合層の（１１１）面における結晶子径が７８ｎｍ以下である。

Description

接合材およびそれを用いた接合体
　本発明は、接合材およびそれを用いた接合体に関し、特に銀微粒子を含む銀ペーストからなる接合材およびその接合材を使用して形成された銀接合層により電子部品が基板に接合された接合体に関する。
　従来、銅基板などの金属基板上に半導体チップなどの電子部品を搭載した半導体装置では、電子部品が半田により基板上に固定されており、近年では、人体や環境などへの負荷を考慮して、従来の鉛を含む半田から鉛フリー半田への移行がなされている。
　また、このような半導体装置の半導体チップとして、広く使用されていたＳｉチップよりも低損失で優れた特性のＳｉＣチップを使用することが検討されている。しかし、ＳｉＣチップを基板上に搭載した半導体装置では、動作温度が２００℃を超える場合もあるため、ＳｉＣチップを基板上に固定する半田として、融点が高い高温半田を使用する必要があるが、このような高温半田は鉛フリー化が困難である。
　一方、近年、銀微粒子を含む銀ペーストを接合材として使用し、被接合物間に接合材を介在させ、被接合物間に圧力を加えながら所定時間加熱して、接合材中の銀を焼結させて、銀接合層により被接合物同士を接合することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような銀ペーストからなる接合材から形成される銀接合層は、通常の半田より融点が高いため、半田の代わりに使用して、基板上に半導体チップなどの電子部品を固定する試みがなされている。
特開２０１１－８０１４７号公報（段落番号００１４－００２０）
　しかし、ＳｉＣチップのような半導体チップを基板上に搭載した半導体装置では、銀ペーストからなる接合材を使用して半導体チップを基板上に固定すると、半導体装置の動作時に銀接合層が１００℃を超える高温になり、半導体装置のオンとオフの繰り返しなどによって冷熱サイクルやパワーサイクルが繰り返されると、半導体チップや基板と銀接合層との熱膨張率の相違により、銀接合層に大きなクラックが生じ、半導体チップが破損して、半導体装置の故障につながるおそれがある。
　したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、冷熱サイクルが繰り返されても大きなクラックを生じ難い銀接合層によって電子部品を基板に接合することができる接合材およびその接合材を用いて電子部品が基板に接合された接合体を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明による接合体は、銀の焼結体を含む銀接合層を介して電子部品が基板に接合された接合体において、銀接合層のシア強度が６０ＭＰａ以上であり且つその銀接合層の（１１１）面における結晶子径が７８ｎｍ以下であることを特徴とする。この接合体において、電子部品の銀接合層との接合面が、貴金属でめっきされているのが好ましく、銀めっきされているのがさらに好ましい。また、電子部品がＳｉＣチップであるのが好ましい。また、基板が銅基板であるのが好ましい。
　また、発明による接合材は、銀微粒子を含む銀ペーストからなる接合材において、この接合材を銅基板上に塗布して大気雰囲気中において１０ＭＰａの荷重をかけながら２８０℃まで１２０秒間で昇温させた後に２８０℃で１８０秒間保持する焼成を行って接合材中の銀を焼結させて銀接合層を形成したときの銀接合層のシア強度が６０ＭＰａ以上であり且つその銀接合層の（１１１）面における結晶子径が７８ｎｍ以下であることを特徴とする。この接合材において、銀微粒子の平均一次粒径が１～１００ｎｍであるのが好ましい。また、この接合材は、平均一次粒子径０．２～１０μｍの銀粒子を含んでもよい。
　なお、本明細書中において、「平均一次粒子径」とは、銀微粒子または銀粒子の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）または透過型電子顕微鏡写真（ＴＥＭ像）により求められる一次粒子径の平均値をいう。
　本発明によれば、冷熱サイクルが繰り返されても大きなクラックを生じ難い銀接合層によって電子部品を基板に接合することができる接合材およびその接合材を用いて電子部品が基板に接合された接合体を提供することができる。
本発明による接合体の実施の形態の一例として銀接合層を介して電子部品を基板に接合した接合体を概略的に示す断面図である。
　本発明による接合体の実施の形態は、図１に示すように、銀の焼結体を含む銀接合層１２を介して電子部品１４（好ましくはＳｉＣチップなどの半導体チップ）が基板１０（好ましくは銅基板）に接合された接合体において、銀接合層のシア強度を６０ＭＰａ以上（好ましくは７０ＭＰａ以上、さらに好ましくは９０～１５０ＭＰａ）であり且つその銀接合層の（１１１）面における結晶子径が７８ｎｍ以下（好ましくは７５ｎｍ以下、さらに好ましくは４５～７４ｎｍ）である。なお、電子部品１４の接合面は、接合力を高めるために、金、銀、パラジウムなどの貴金属でめっきされているのが好ましい。
　また、本発明による接合材の実施の形態は、銀微粒子を含む銀ペーストからなる接合材において、この接合材を銅基板上に塗布して大気雰囲気中において１０ＭＰａの荷重をかけながら２８０℃まで１２０秒間で昇温させた後に２８０℃で１８０秒間保持する焼成を行って接合材中の銀を焼結させて銀接合層を形成したときの銀接合層のシア強度が６０ＭＰａ以上（好ましくは７０ＭＰａ以上、さらに好ましくは９０～１５０ＭＰａ）であり且つその銀接合層の（１１１）面における結晶子径が７８ｎｍ以下（好ましくは７５ｎｍ以下、さらに好ましくは４５～７４ｎｍ）である。
　このように銀接合層のシア強度が６０ＭＰａ以上であり且つその銀接合層の（１１１）面における結晶子径が７８ｎｍ以下であれば、冷熱サイクルが繰り返されても大きなクラックを生じ難い銀接合層によって電子部品を基板に接合することができる。
　銀接合層によって電子部品などを基板に接合する際の接合強度（シア強度）を高めるためには、接合時の焼成温度を高くしたり、焼成時間を長くするなどして、銀の焼結を十分に行うのが好ましい。このように銀の焼結を十分に行うと、銀接合層と基板との間で原子拡散が起こって接合強度が高くなると考えられる。しかし、銀の焼結を十分に行うと、結晶成長に強く作用して、銀接合層の結晶子径が大きくなって、冷熱サイクルが繰り返されると、銀接合層に大きなクラックを生じ易くなることがわかった。
　上記の接合材は、銀微粒子とともに、溶剤と、分散剤を含むのが好ましい。
　溶剤は、接合材を基板に塗布し易い粘度を有し且つ銀を焼結させて銀接合層を形成することができる溶剤であればよく、１種の溶剤を単独で使用してもよいし、２種以上の溶剤を組み合わせて使用してもよい。接合材中の溶剤の含有量は、１～２５質量％であるのが好ましく、５～２０質量％であるのがさらに好ましい。この溶剤として、極性溶媒や非極性溶媒を使用することができるが、接合材中の他の成分との相溶性や環境負荷の観点から、極性溶媒を使用するのが好ましい。例えば、極性溶媒として、水、アルコール、ポリオール、グリコールエーテル、１－メチルピロリジノン、ピリジン、ターピネオール、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、テキサノール、フェノキシプロパノール、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、γ―ブチロラクトン、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、メトキシブチルアセテート、メトキシプロピルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル、１－オクタノールなどを使用することができる。このような極性溶媒として、１－デカノール、１－ドデカノール、１－テトラデカノール、３－メチル－１，３－ブタンジオール３－ヒドロキシ－３－メチルブチルアセテート、２－エチル－１，３－ヘキサンジオール（オクタンジオール）、ヘキシルジグリコール、２－エチルヘキシルグリコール、ジブチルジグリコール、グリセリン、ジヒドロキシターピネオール、ジヒドロターピニルアセテート、２－メチル－ブタン－２，３，４－トリオール（イソプレントリオールＡ（ＩＰＴＬ－Ａ）、日本テルペン化学株式会社製）、２－メチル－ブタン－１，３，４－トリオール（イソプレントリオールＢ（ＩＰＴＬ－Ｂ）、日本テルペン化学株式会社製）、テルソルブＩＰＧ－２Ａｃ（日本テルペン化学株式会社製）、テルソルブＭＴＰＨ（日本テルペン化学株式会社製）、テルソルブＤＴＯ－２１０（日本テルペン化学株式会社製）、テルソルブＴＨＡ－９０（日本テルペン化学株式会社製）テルソルブＴＨＡ－７０（日本テルペン化学株式会社製）、テルソルブＴＯＥ－１００（日本テルペン化学株式会社製）、ジヒドロターピニルオキシエタノール（日本テルペン化学株式会社製）、ターピニルメチルエーテル（日本テルペン化学株式会社製）、ジヒドロターピニルメチルエーテル（日本テルペン化学株式会社製）などを使用するのが好ましく、１－デカノール、１－ドデカノール、２－エチル１，３－ヘキサンジオール（オクタンジオール）、ジブチルジグリコール、２－メチル－ブタン－２，３，４－トリオール（イソプレントリオールＡ（ＩＰＴＬ－Ａ））および２－メチル－ブタン－１，３，４－トリオール（イソプレントリオールＢ（ＩＰＴＬ－Ｂ））の少なくとも一種を使用するのがさらに好ましい。
　分散剤を添加すると、接合材中の銀微粒子の分散性を高めて、接合材から形成される銀接合層の結晶子径を小さくすることができる。１種の分散剤を単独で使用してもよいし、２種以上の分散剤を組み合わせて使用してもよい。接合材中の分散剤の含有量は、０．０１～２質量％であるのが好ましく、０．０３～０．７質量％であるのがさらに好ましい。この分散剤として、ブトキシエトキシ酢酸などのカルボン酸系分散剤や、リン酸エステル系分散剤を使用することができる。
　銀微粒子の平均一次粒子径は、接合材中の銀微粒子を２００～３５０℃の低温で加熱して銀を焼結させて高いシア強度の銀接合層を形成することができるように、１～１００ｎｍであるのが好ましく、４０～１００ｎｍであるのがさらに好ましい。また、接合材中の銀微粒子の含有量は、高いシア強度の銀接合層を形成することができるように、６０～９７質量％であるのが好ましく、７５～９５質量％であるのがさらに好ましい。また、接合材中の銀微粒子の分散状態を保つために、銀微粒子が有機化合物で被覆されているのが好ましい。特に、銀を焼結させる際に銀微粒子から除去されて、高いシア強度の銀接合層を形成することができるように、銀微粒子を被覆する有機化合物は、炭素数３～８の脂肪酸やアミンであるのが好ましい。
　また、接合材が平均一次粒子径０．２～１０μｍ、好ましくは０．２～３μｍの銀粒子を含んでもよい。このようなミクロンサイズの銀粒子は、接合材中の銀微粒子を２００～３５０℃の低温で加熱して銀を焼結させると、融着した銀微粒子によって互いに連結されて、全体として銀接合層を形成することができる。このようなミクロンサイズの銀粒子を添加すると、接合材中の銀の含有量を高く維持しながら接合材の粘度を下げることができ、基板に塗布し易い粘度を有する接合材を得ることができる。接合材がミクロンサイズの銀粒子を含む場合、接合材中の平均一次粒子径０．２～１０μｍの銀粒子の含有量が６０質量％以下であり且つ銀微粒子の含有量と平均一次粒子径０．２～１０μｍの銀粒子の含有量の合計が６１～９７質量％であるのが好ましい。また、接合材中の充填性を高めるために、ミクロンサイズの銀粒子が有機化合物（好ましくは炭素数６～２４の脂肪酸やアミン）で被覆されているのが好ましい。
　なお、接合材によりシア強度が高く且つ結晶子径が小さい銀接合層を得るために、銀微粒子と溶剤などを混合して得られた混合物を湿式ジェットミルで解砕するのが好ましい。
　上記の接合材を使用して電子部品が基板に接合された接合体を得るためには、上記の接合材を基板上に塗布して塗膜を形成し、必要に応じて７０～１６０℃で５～６０分間加熱することによって塗膜中の少なくとも一部の溶剤を揮発させて予備乾燥膜を形成し、塗膜または予備乾燥膜上に電子部品を配置し、２００～３５０℃で９０秒～３０分間焼成することによって、塗膜中の銀を焼結させて銀接合層を形成し、この銀接合層により電子部品が基板に接合する。なお、予備乾燥膜を形成する際の加熱の温度は、溶剤の種類や量によって任意に設定することができる。また、焼成温度は、２００～３５０℃の範囲で調整することができるが、焼成温度が高くなると、銀の焼結が進行して、銀接合層のシア強度が高くなるが、結晶子径も大きくなる傾向がある。また、焼成時間は９０秒～３０分の間で調整することができるが、焼成時間が長くなると、銀の焼結が進行して、銀接合層のシア強度が高くなるが、結晶子径も大きくなる傾向がある。さらに、焼成の際に、電子部品と基板の間に５～４０ＭＰａの荷重をかけるのが好ましい。この荷重が高くなると、銀接合層のシア強度が高くなり、結晶子径が小さくなる傾向がある。
　以下、本発明による接合材およびそれを用いた接合体の実施例について詳細に説明する。
［実施例１］
　３００ｍＬビーカーに純水１８０．０ｇを入れ、硝酸銀（東洋化学株式会社製）３３．６ｇを添加して溶解させることにより、原料液として硝酸銀水溶液を調製した。
　また、５Ｌビーカーに３３２２．０ｇの純水を入れ、この純水内に窒素を３０分間通気させて溶存酸素を除去しながら、４０℃まで昇温させた。この純水に（銀微粒子被覆用の）有機化合物としてソルビン酸（和光純薬工業株式会社製）４４．８ｇを添加した後、安定化剤として２８％のアンモニア水（和光純薬工業株式会社製）７．１ｇを添加した。
　このアンモニア水を添加した後の水溶液を撹拌しながら、アンモニア水の添加時点（反応開始時）から５分経過後に、還元剤として純度８０％の含水ヒドラジン（大塚化学株式会社製）１４．９１ｇを添加して、還元液として還元剤含有水溶液を調製した。反応開始時から９分経過後に、液温を４０℃に調整した原料液（硝酸銀水溶液）を還元液（還元剤含有水溶液）へ一挙に添加して反応させ、さらに８０分間撹拌し、その後、昇温速度１℃／分で液温を４０℃から６０℃まで昇温させて撹拌を終了した。
　このようにしてソルビン酸で被覆された銀微粒子の凝集体を形成させた後、この銀微粒子の凝集体を含む液をＮｏ．５Ｃのろ紙で濾過し、この濾過による回収物を純水で洗浄して、銀微粒子の凝集体を得た。この銀微粒子の凝集体を、真空乾燥機中において８０℃で１２時間乾燥させ、銀微粒子の凝集体の乾燥粉末を得た。このようにして得られた銀微粒子の凝集体の乾燥粉末を解砕して、２次凝集体の大きさを調整した。なお、この銀微粒子の平均一次粒子径を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により求めたところ、８５ｎｍであった。
　次に、このようにして２次凝集体の大きさを調整した（ソルビン酸で被覆された）銀微粒子の凝集体の乾燥粉末（銀粒子１）８９.０ｇと、第１の溶剤としてのオクタンジオール（ＯＤＯ）（協和発酵ケミカル株式会社製の２－エチル－１，３－ヘキサンジオール）９．２５ｇと、第２の溶剤としての２－メチル－ブタン－２，３，４－トリオール（イソプレントリオールＡ（ＩＰＴＬ－Ａ））（日本テルペン化学株式会社製）１．５ｇと、分散剤としての２－ブトキシエトキシ酢酸（ＢＥＡ）（東京化成工業株式会社製）０．２５ｇを混合した。この混合物を混練脱泡機（株式会社ＥＭＥ社製のＶ－ｍｉｎｉ３００型）により公転速度１４００ｒｐｍ、自転速度７００ｒｐｍで３０秒間混練した。この混練物を混合溶剤（日本アルコール販売株式会社製のソルミックスＡＰ－７）で希釈して攪拌し、湿式ジェットミル装置（リックス株式会社製のＲＭ－Ｌ１０００ＥＰ）により解砕し、真空攪拌脱泡ミキサにより真空脱泡して全ての混合溶剤（ソルミックスＡＰ－７）を蒸発させて、８９．０質量％の銀粒子１と９．２５質量％の第１の溶剤（ＯＤＯ）と１．５質量％の第２の溶剤（ＩＰＴＬ－Ａ）と０．２５質量％の分散剤（ＢＥＡ）を含む銀ペーストからなる接合材１を得た。
　この接合材１の粘度をレオメーター（粘弾性測定装置）（Ｔｈｅｒｍｏ社製のＨＡＡＫＥ　Ｒｈｅｏｓｔｒｅｓｓ　６００、使用コーン：Ｃ３５／２°）により２５℃において測定したところ、５ｒｐｍ（１５．７［１／Ｓ］）で測定した粘度は３６（Ｐａ・ｓ）であり、２５℃において５ｒｐｍで測定した粘度に対する１ｒｐｍ（３．１［１／Ｓ］）で測定した粘度の比（１ｒｐｍの粘度／５ｒｐｍの粘度）（Ｔｉ値）は３．１であった。なお、接合材１中のＡｇ濃度を熱減量法で求めたところ、Ａｇ濃度は８８．４質量％であった。
　この接合材１（銀ペースト）中に含まれる銀微粒子の粒度を以下のようにグラインドゲージ（ＢＹＫ社の５０μｍステンレススチール）により評価した。まず、グラインドゲージをアルコール溶剤（ソルミックス）で清掃して十分に乾燥させた後、グラインドゲージの溝が深い方（５０μｍ側）に５～１０ｇ程度の銀ペーストを置き、スクレーパを両手の親指と他の指で挟んで、スクレーパの長辺がグラインドゲージの幅方向と平行になり且つグラインドゲージの溝の深い先端に刃先が接触するようにスクレーパを置き、スクレーパをグラインドゲージの表面に垂直になるように保持しながら、溝の長辺に対して直角に均等な速度で溝の深さ０まで１～２秒でグラインドゲージを引き終わって３秒以内に、銀ペーストの模様が見易いように光を当てて、銀ペーストに顕著な線が現れ始める部分を、溝の長辺に対して直角方向で且つグラインドゲージの表面に対して２０～３０°の角度の方向から観察し、溝に沿って１本目に現れる線（１ｓｔスクラッチ、最大粒径Ｄｍａｘ）と４本目に現れる線（４ｔｈスクラッチ）の粒度を得るとともに、１０本以上均一に現れる線を平均粒径Ｄ５０の粒度として得た。なお、顕著な線が現れ始める前のまばらに現れる線は無視し、グラインドゲージは左右１本ずつあるため、その２本で示された値の平均値を測定結果とした。その結果、１ｓｔスクラッチは１μｍ以下、４ｔｈスクラッチは１μｍ以下、平均粒径Ｄ５０は１μｍ以下であった。
　次に、２０ｍｍ×２０ｍｍ×２ｍｍの銅基板（Ｃ１０２０）上に厚さ１２０μｍのメタルマスクを配置し、スクリーン印刷機（パナソニックＦＳエンジニアリング株式会社製のＳＰ１８Ｐ－Ｌ）を使用してメタルスキージにより上記の接合材１を１０ｍｍ×１０ｍｍの大きさで厚さ（印刷膜厚）１０５μｍになるように銅基板上に塗布した。その後、接合材１を塗布した銅基板を金属バットに載せ、オーブン（ヤマト科学株式会社製）内に設置し、大気雰囲気中において１１８℃で１４分間加熱して予備乾燥することにより、接合材１中の溶剤を除去して予備乾燥膜を形成した。次に、予備乾燥膜を形成した銅基板を２５℃まで冷却した後、予備乾燥膜上に（接合面に銀めっきが施された５ｍｍ×５ｍｍ×０．３ｍｍの大きさの）ＳｉＣチップを配置して、熱プレス機（ＤＯＷＡエレクトロニクス社製）に設置し、大気雰囲気中において１０ＭＰａの荷重をかけながら、２８０℃まで１２０秒間で昇温させ、２８０℃に達した後に１８０秒間保持する本焼成を行って、接合材１中の銀を焼結させて銀接合層を形成し、この銀接合層によって（接合面に銀めっきが施された）ＳｉＣチップを銅基板に接合した接合体１を得た。
　この接合体１について、超音波顕微鏡（Ｃ－ＳＡＭ　ＳＯＮＯＳＣＡＮ社製）により銀接合層のボイドの有無を観察したところ、ボイドは観察されなかった。また、接合体１の厚さからＳｉＣチップと銅基板の厚さを差し引いた厚さを銀接合層の厚さとすると、銀接合層の厚さは４６μｍであった。また、接合体１を冷熱衝撃装置（エスペック株式会社製のＴＳＡ－７１Ｈ－Ｗ）内に入れ、大気雰囲気中において２００℃から－４０℃まで９分間で冷却した後に２００℃まで６分間で昇温させるサイクルを１００サイクル行う冷熱衝撃試験を行った。この冷熱衝撃試験後の接合体１について、超音波顕微鏡（Ｃ－ＳＡＭ　ＳＯＮＯＳＣＡＮ社製）により銀接合層のボイドの有無を観察したところ、接合体１の銀接合層の表面の四隅の端部（４つの角部）にボイドが確認された。この接合体１の銀接合層の表面の四隅から中央部に向かって４つ直線を引き、これらの直線の線分の長さをＬａ、これらの直線上にボイドが存在している長さをＬｃとし、４つのＬｃのうちの最大のＬｃのＬａに対する割合をクラック進展率とすると、クラック進展率（％）（＝Ｌｃ×１００／Ｌａ）は１７％であり、接合体１の銀接合層のクラック進展率は３０％より低く、接合体１の銀接合層の接合は良好であった。
　また、１０ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍの銅基板（Ｃ１０２０）上に厚さ１２０μｍのメタルマスクを配置し、スクリーン印刷機（パナソニックＦＳエンジニアリング株式会社製のＳＰ１８Ｐ－Ｌ）を使用してメタルスキージにより上記の接合材１を７ｍｍ×７ｍｍの大きさで厚さ（印刷膜厚）１０５μｍになるように銅基板上に塗布した。その後、接合材１を塗布した銅基板を金属バットに載せ、オーブン（ヤマト科学株式会社製）内に設置し、大気雰囲気中において１１８℃で１４分間加熱して予備乾燥することにより、接合材１中の溶剤を除去して予備乾燥膜を形成した。次に、予備乾燥膜を形成した銅基板を２５℃まで冷却した後、予備乾燥膜上に（３ｍｍ×３ｍｍ×２ｍｍの大きさの）銅ブロックを配置して、熱プレス機（ＤＯＷＡエレクトロニクス社製）に設置し、大気雰囲気中において１０ＭＰａの荷重をかけながら、２８０℃まで１２０秒間で昇温させ、２８０℃に達した後に１８０秒間保持する本焼成を行って、接合材１中の銀を焼結させて銀接合層を形成し、この銀接合層によって銅ブロックを銅基板に接合した接合体２を得た。
　この接合体２の接合強度をＪＩＳ　Ｚ３９１８－５（２００３年）の「鉛フリーはんだ試験方法－第５部：はんだ継ぎ手の引張及びせん断試験方法」に準じて測定した。具体的には、接合体２の銅基板を固定し、この銅基板に接合した銅ブロックを水平方向に押して、銅ブロックと銀接合層の界面、銀接合層の内部、銀接合層と銅基板の界面のいずれかが最初に破断したときの力（Ｎ）を接合強度試験機（ＤＡＧＥ社製の万能型ボンドテスターシリーズ４０００）で測定した。この試験では、シア高さを４００μｍ、シア速度を５ｍｍ／分とし、室温で測定を行った。なお、せん断試験方法では、破断する際の力（Ｎ）を直接測定しており、接合強度は接合面積に依存する値であるため、破断する際の力（Ｎ）を接合面積（３ｍｍ×３ｍｍ＝９ｍｍ２）で除した値を接合強度（平均シア強度）として算出した。その結果、接合体２のシア強度は１１３ＭＰａであり、接合強度が高かった。
　また、２０ｍｍ×２０ｍｍ×２ｍｍの銅基板（Ｃ１０２０）上に厚さ１２０μｍのメタルマスクを配置し、スクリーン印刷機（パナソニックＦＳエンジニアリング株式会社製のＳＰ１８Ｐ－Ｌ）を使用してメタルスキージにより上記の接合材１を１０ｍｍ×１０ｍｍの大きさで厚さ（印刷膜厚）１０５μｍになるように銅基板上に塗布した。その後、接合材１を塗布した銅基板を金属バットに載せ、オーブン（ヤマト科学株式会社製）内に設置し、大気雰囲気中において１１８℃で１４分間加熱して予備乾燥することにより、接合材１中の溶剤を除去して予備乾燥膜を形成した。次に、予備乾燥膜を形成した銅基板を２５℃まで冷却した後、予備乾燥膜上に（５ｍｍ×５ｍｍ×０．３ｍｍの大きさの）ＳｉＣチップを配置して、熱プレス機（ＤＯＷＡエレクトロニクス社製）に設置し、大気雰囲気中において１０ＭＰａの荷重をかけながら、２８０℃まで１２０秒間で昇温させ、２８０℃に達した後に１８０秒間保持する本焼成を行って、接合材１中の銀を焼結させて銀接合層を形成した。なお、この銀接合層には（接合面に銀めっきが施されていない）ＳｉＣチップが接合されていなかった。
　このようにして形成した銀接合層について、Ｘ線回折装置（株式会社リガク製のＲＩＮＴ－２１００型）により、Ｘ線源としてＣｏ管球（４０ｋＶ／３０ｍＡ）を使用して４０～５０°／２θの範囲を測定して、Ｘ線回折（ＸＲＤ）測定を行った。このＸ線回折測定により得られたＸ線回折パターンから、Ｓｃｈｅｒｒｅｒの式（Ｄｈｋｌ＝Ｋλ／βｃｏｓθ）によって結晶子径（Ｄｘ）を求めた。この式中、Ｄｈｋｌは結晶子径の大きさ（ｈｋｌに垂直な方向の結晶子の大きさ）（ｎｍ）、λは測定Ｘ線の波長（ｎｍ）（Ｃｏターゲット使用時０．１７８８９２ｎｍ）、βは結晶子の大きさによる回折線の広がり（ｒａｄ）（半価幅を用いて表す）、θは回折角のブラッグ角（ｒａｄ）（入射角と反射角が等しいときの角度であり、ピークトップの角度を使用する）、ＫはＳｃｈｅｒｒｅｒ定数（Ｄやβの定義などにより異なるが、Ｋ＝０．９４とする）である。なお、計算には（１１１）面のピークデータを使用した。その結果、結晶子径（Ｄｘ）は、（１１１）面で６９ｎｍであった。
［実施例２］
　３００ｍＬビーカーに純水１８０．０ｇを入れ、硝酸銀（東洋化学株式会社製）３３．６ｇを添加して溶解させることにより、原料液として硝酸銀水溶液を調製した。
　また、５Ｌビーカーに３３２２．０ｇの純水を入れ、この純水内に窒素を３０分間通気させて溶存酸素を除去しながら、６０℃まで昇温させた。この純水に（銀微粒子被覆用の）有機化合物としてソルビン酸（和光純薬工業株式会社製）４４．８ｇを添加した後、安定化剤として２８％のアンモニア水（和光純薬工業株式会社製）７．１ｇを添加した。
　このアンモニア水を添加した後の水溶液を撹拌しながら、アンモニア水の添加時点（反応開始時）から５分経過後に、還元剤として純度８０％の含水ヒドラジン（大塚化学株式会社製）１４．９１ｇを添加して、還元液として還元剤含有水溶液を調製した。反応開始時から９分経過後に、液温を６０℃に調整した原料液（硝酸銀水溶液）を還元液（還元剤含有水溶液）へ一挙に添加して反応させ、反応開始時から２５分経過した時点で撹拌を終了した。
　このようにしてソルビン酸で被覆された銀微粒子の凝集体を形成させた後、この銀微粒子の凝集体を含む液をＮｏ．５Ｃのろ紙で濾過し、この濾過による回収物を純水で洗浄して、銀微粒子の凝集体を得た。この銀微粒子の凝集体を、真空乾燥機中において８０℃で１２時間乾燥させ、銀微粒子の凝集体の乾燥粉末を得た。このようにして得られた銀微粒子の凝集体の乾燥粉末を解砕して、２次凝集体の大きさを調整した。なお、この銀微粒子の平均一次粒子径を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により求めたところ、６０ｎｍであった。
　次に、このようにして２次凝集体の大きさを調整した（ソルビン酸で被覆された）銀微粒子の凝集体の乾燥粉末（銀粒子２）４５.０ｇと、平均一次粒子径３００ｎｍの銀粒子（ＤＯＷＡエレクトロニクス株式会社製のＡｇ－２－１Ｃ）（銀粒子３）４５．０ｇと、第１の溶剤としてのオクタンジオール（ＯＤＯ）（協和発酵ケミカル株式会社製の２－エチル－１，３－ヘキサンジオール）９．２５ｇと、第２の溶剤としての２－メチル－ブタン－２，３，４－トリオール（イソプレントリオールＡ（ＩＰＴＬ－Ａ））（日本テルペン化学株式会社製）０．５ｇと、分散剤としての２－ブトキシエトキシ酢酸（ＢＥＡ）（東京化成工業株式会社製）０．２５ｇを混合した。この混合物を混練脱泡機（株式会社ＥＭＥ社製のＶ－ｍｉｎｉ３００型）により公転速度１４００ｒｐｍ、自転速度７００ｒｐｍで３０秒間混練した。この混練物を混合溶剤（日本アルコール販売株式会社製のソルミックスＡＰ－７）で希釈して攪拌し、湿式ジェットミル装置（リックス株式会社製のＲＭ－Ｌ１０００ＥＰ）により解砕し、真空攪拌脱泡ミキサにより真空脱泡して全ての混合溶剤（ソルミックスＡＰ－７）を蒸発させて、４５．０質量％の銀粒子２と４５．０質量％の銀粒子３と９．２５質量％の第１の溶剤（ＯＤＯ）と０．５質量％の第２の溶剤（ＩＰＴＬ－Ａ）と０．２５質量％の分散剤（ＢＥＡ）を含む銀ペーストからなる接合材２を得た。
　この接合材２について、実施例１と同様の方法により、粘度、Ｔｉ値、Ａｇ濃度および粒度を求めたところ、２５℃において５ｒｐｍで測定した粘度は６．５（Ｐａ・ｓ）、Ｔｉ値は２．５であり、Ａｇ濃度は８９．２質量％であった。また、１ｓｔスクラッチは１μｍ以下、４ｔｈスクラッチは１μｍ以下、平均粒径Ｄ５０は１μｍ以下であった。
　また、この接合材２を使用して、実施例１と同様の方法により、（接合面に銀めっきが施されたＳｉＣチップを銅基板に接合した）接合体１を作製し、銀接合層のボイドの有無を観察し、銀接合層の厚さを求めた。その結果、銀接合層にボイドは観察されず、銀接合層の厚さは４６μｍであった。また、この接合体１について、実施例１と同様の方法により、冷熱衝撃試験を行った後に、銀接合層のボイドの有無を観察し、銀接合層のクラック進展率を求めた。その結果、接合体１の銀接合層の表面の四隅にボイドが確認され、クラック進展率は２６％であり、３０％より低く、接合体１の銀接合層の接合は良好であった。
　また、接合材２を使用して、実施例１と同様の方法により、（銅ブロックを銅基板に接合した）接合体２を作製し、シア強度を求めたところ、７８ＭＰａであり、接合強度が高かった。また、接合材２を使用して、実施例１と同様の方法により、銀接合層を介して（接合面に銀めっきが施されていない）ＳｉＣチップと銅基板との接合を試みたところ、銀接合層には（接合面に銀めっきが施されていない）ＳｉＣチップが接合されていなかった。また、この銀接合層について、実施例１と同様の方法により、結晶子径（Ｄｘ）を求めたところ、（１１１）面における結晶子径は７１ｎｍであった。
［実施例３］
　実施例２と同様の（平均一次粒子径６０ｎｍの）銀微粒子（銀粒子２）と（平均一次粒子径３００ｎｍの）銀粒子（銀粒子３）と第１の溶剤（ＯＤＯ）の量をそれぞれ４６．５ｇ、４６．５ｇおよび６．２５ｇとした以外は、実施例２と同様の方法により、４６．５質量％の銀粒子２と４６．５質量％の銀粒子３と６．２５質量％の第１の溶剤（ＯＤＯ）と０．５質量％の第２の溶剤（ＩＰＴＬ－Ａ）と０．２５質量％の分散剤（ＢＥＡ）を含む銀ペーストからなる接合材３を得た。
　この接合材３について、実施例１と同様の方法により、粘度、Ｔｉ値、Ａｇ濃度および粒度を求めたところ、２５℃において５ｒｐｍで測定した粘度は４０（Ｐａ・ｓ）、Ｔｉ値は５．４であり、Ａｇ濃度は９２．１質量％であった。また、１ｓｔスクラッチは１μｍ以下、４ｔｈスクラッチは１μｍ以下、平均粒径Ｄ５０は１μｍ以下であった。
　また、この接合材３を使用して、実施例１と同様の方法により、（接合面に銀めっきが施されたＳｉＣチップを銅基板に接合した）接合体１を作製し、銀接合層のボイドの有無を観察し、銀接合層の厚さを求めた。その結果、銀接合層にボイドは観察されず、銀接合層の厚さは６０μｍであった。また、この接合体１について、実施例１と同様の方法により、冷熱衝撃試験を行った後に、銀接合層のボイドの有無を観察し、銀接合層のクラック進展率を求めた。その結果、接合体１の銀接合層の表面の四隅にボイドが確認され、クラック進展率は１７％であり、３０％より低く、接合体１の銀接合層の接合は良好であった。
　また、接合材３を使用して、実施例１と同様の方法により、（銅ブロックを銅基板に接合した）接合体２を作製し、シア強度を求めたところ、９３ＭＰａであり、接合強度が高かった。また、接合材３を使用して、実施例１と同様の方法により、銀接合層を介して（接合面に銀めっきが施されていない）ＳｉＣチップと銅基板との接合を試みたところ、銀接合層には（接合面に銀めっきが施されていない）ＳｉＣチップが接合されていなかった。また、この銀接合層について、実施例１と同様の方法により、結晶子径（Ｄｘ）を求めたところ、（１１１）面における結晶子径は７３ｎｍであった。
［比較例１］
　実施例１と同様の（平均一次粒子径８５ｎｍの）銀微粒子（銀粒子１）８２．０ｇと、第１の溶剤としてのオクタンジオール（ＯＤＯ）（協和発酵ケミカル株式会社製の２－エチル－１，３－ヘキサンジオール）１１．９９ｇと、第２の溶剤としての２－メチル－ブタン－２，３，４－トリオール（イソプレントリオールＡ（ＩＰＴＬ－Ａ））（日本テルペン化学株式会社製）６．０ｇと、焼結助剤としてのオキシジ酢酸（ジグリコール酸（ＤＧＡ））（みどり化学株式会社製）０．０１ｇを混合した。この混合物を混練脱泡機（株式会社ＥＭＥ社製のＶ－ｍｉｎｉ３００型）により公転速度１４００ｒｐｍ、自転速度７００ｒｐｍで３０秒間混練した後、三本ロール（ＥＸＡＫＴ社製）により分散させ、その後、希釈溶剤としてオクタンジオール（ＯＤＯ）０．８２ｇを添加して、８１．３３質量％の銀粒子１と１２．７１質量％の第１の溶剤（ＯＤＯ）と５．９５質量％の第２の溶剤（ＩＰＴＬ－Ａ）と０．０１質量％の焼結助剤（ＤＧＡ）を含む銀ペーストからなる接合材４を得た。
　この接合材４について、実施例１と同様の方法により、粘度、Ｔｉ値、Ａｇ濃度および粒度を求めたところ、２５℃において５ｒｐｍで測定した粘度は２５（Ｐａ・ｓ）、Ｔｉ値は３．５であり、Ａｇ濃度は８０．２質量％であった。また、１ｓｔスクラッチは１６μｍ以下、４ｔｈスクラッチは１０μｍ以下、平均粒径Ｄ５０は４μｍ以下であった。
　また、この接合材４を使用して、本焼成の際の荷重を５ＭＰａとした以外は、実施例１と同様の方法により、（接合面に銀めっきが施されたＳｉＣチップを銅基板に接合した）接合体１を作製し、銀接合層のボイドの有無を観察し、銀接合層の厚さを求めた。その結果、銀接合層にボイドは観察されず、銀接合層の厚さは４１μｍであった。また、この接合体１について、実施例１と同様の方法により、冷熱衝撃試験を行った後に、銀接合層のボイドの有無を観察し、銀接合層のクラック進展率を求めた。その結果、接合体１の銀接合層の表面の四隅にボイドが確認され、クラック進展率は１００％であり、３０％より高く、接合体１の銀接合層の接合は良好でなかった。
　また、接合材４を使用して、本焼成の際の荷重を５ＭＰａとした以外は、実施例１と同様の方法により、（銅ブロックを銅基板に接合した）接合体２を作製し、シア強度を求めたところ、３８ＭＰａであり、接合強度が低かった。また、接合材４を使用して、本焼成の際の荷重を５．０ＭＰａとした以外は、実施例１と同様の方法により、銀接合層を介して（接合面に銀めっきが施されていない）ＳｉＣチップと銅基板との接合を試みたところ、銀接合層には（接合面に銀めっきが施されていない）ＳｉＣチップが接合されていなかった。また、この銀接合層について、実施例１と同様の方法により、結晶子径（Ｄｘ）を求めたところ、（１１１）面における結晶子径は９８ｎｍであった。
［比較例２］
　比較例１と同様の接合材４を使用して、実施例１と同様の方法により、（接合面に銀めっきが施されたＳｉＣチップを銅基板に接合した）接合体１を作製し、銀接合層のボイドの有無を観察し、銀接合層の厚さを求めた。その結果、銀接合層にボイドは観察されず、銀接合層の厚さは３７μｍであった。また、この接合体１について、実施例１と同様の方法により、冷熱衝撃試験を行った後に、銀接合層のボイドの有無を観察し、銀接合層のクラック進展率を求めた。その結果、接合体１の銀接合層の表面の四隅にボイドが確認され、クラック進展率は７９％であり、３０％より高く、接合体１の銀接合層の接合は良好でなかった。
　また、接合材４を使用して、実施例１と同様の方法により、（銅ブロックを銅基板に接合した）接合体２を作製し、シア強度を求めたところ、２８ＭＰａであり、接合強度が低かった。また、接合材４を使用して、実施例１と同様の方法により、銀接合層を介して（接合面に銀めっきが施されていない）ＳｉＣチップと銅基板との接合を試みたところ、銀接合層には（接合面に銀めっきが施されていない）ＳｉＣチップが接合されていなかった。また、この銀接合層について、実施例１と同様の方法により、結晶子径（Ｄｘ）を求めたところ、（１１１）面における結晶子径は８４ｎｍであった。
［比較例３］
　比較例１と同様の接合材４を使用して、本焼成の際の荷重を１５ＭＰａとした以外は、実施例１と同様の方法により、（接合面に銀めっきが施されたＳｉＣチップを銅基板に接合した）接合体１を作製し、銀接合層のボイドの有無を観察し、銀接合層の厚さを求めた。その結果、銀接合層にボイドは観察されず、銀接合層の厚さは３６μｍであった。また、この接合体１について、実施例１と同様の方法により、冷熱衝撃試験を行った後に、銀接合層のボイドの有無を観察し、銀接合層のクラック進展率を求めた。その結果、接合体１の銀接合層の表面の四隅にボイドが確認され、クラック進展率は５７％であり、３０％より高く、接合体１の銀接合層の接合は良好でなかった。
　また、接合材４を使用して、本焼成の際の荷重を１５ＭＰａとした以外は、実施例１と同様の方法により、（銅ブロックを銅基板に接合した）接合体２を作製し、シア強度を求めたところ、４９ＭＰａであり、接合強度が低かった。また、接合材４を使用して、本焼成の際の荷重を１５ＭＰａとした以外は、実施例１と同様の方法により、銀接合層を介して（接合面に銀めっきが施されていない）ＳｉＣチップと銅基板との接合を試みたところ、銀接合層には（接合面に銀めっきが施されていない）ＳｉＣチップが接合されていなかった。また、この銀接合層について、実施例１と同様の方法により、結晶子径（Ｄｘ）を求めたところ、（１１１）面における結晶子径は７５ｎｍであった。
［比較例４］
　比較例１と同様の接合材４を使用して、本焼成の際の荷重を３０ＭＰａとした以外は、実施例１と同様の方法により、（接合面に銀めっきが施されたＳｉＣチップを銅基板に接合した）接合体１を作製し、銀接合層のボイドの有無を観察し、銀接合層の厚さを求めた。その結果、銀接合層にボイドは観察されず、銀接合層の厚さは３３μｍであった。また、この接合体１について、実施例１と同様の方法により、冷熱衝撃試験を行った後に、銀接合層のボイドの有無を観察し、銀接合層のクラック進展率を求めた。その結果、接合体１の銀接合層の表面の四隅にボイドが確認され、クラック進展率は３８％であり、３０％より高く、接合体１の銀接合層の接合は良好でなかった。
　また、接合材４を使用して、本焼成の際の荷重を３０ＭＰａとした以外は、実施例１と同様の方法により、（銅ブロックを銅基板に接合した）接合体２を作製し、シア強度を求めたところ、１３３ＭＰａであり、接合強度が高かった。また、接合材４を使用して、本焼成の際の荷重を３０ＭＰａとした以外は、実施例１と同様の方法により、銀接合層を介して（接合面に銀めっきが施されていない）ＳｉＣチップと銅基板との接合を試みたところ、銀接合層には（接合面に銀めっきが施されていない）ＳｉＣチップが接合されていなかった。また、この銀接合層について、実施例１と同様の方法により、結晶子径（Ｄｘ）を求めたところ、（１１１）面における結晶子径は８０ｎｍであった。
［比較例５］
　実施例１と同様の（平均一次粒子径８５ｎｍの）銀微粒子（銀粒子１）に代えて、実施例２と同様の（平均一次粒子径６０ｎｍの）銀微粒子（銀粒子２）を使用し、希釈溶剤として添加したオクタンジオール（ＯＤＯ）の量を０．５６ｇとした以外は、比較例１と同様の方法により、８１．５４質量％の銀粒子２と１２．４８質量％の第１の溶剤（ＯＤＯ）と５．９７質量％の第２の溶剤（ＩＰＴＬ－Ａ）と０．０１質量％の焼結助剤（ＤＧＡ）を含む銀ペーストからなる接合材５を得た。
　この接合材５について、実施例１と同様の方法により、粘度、Ｔｉ値、Ａｇ濃度および粒度を求めたところ、２５℃において５ｒｐｍで測定した粘度は３８（Ｐａ・ｓ）、Ｔｉ値は４．２であり、Ａｇ濃度は８０．０質量％であった。また、１ｓｔスクラッチは１５μｍ以下、４ｔｈスクラッチは１１μｍ以下、平均粒径Ｄ５０は６μｍ以下であった。
　また、この接合材５を使用して、本焼成の際の荷重を５ＭＰａとした以外は、実施例１と同様の方法により、（接合面に銀めっきが施されたＳｉＣチップを銅基板に接合した）接合体１を作製し、銀接合層のボイドの有無を観察し、銀接合層の厚さを求めた。その結果、銀接合層にボイドは観察されず、銀接合層の厚さは３３μｍであった。また、この接合体１について、実施例１と同様の方法により、冷熱衝撃試験を行った後に、銀接合層のボイドの有無を観察し、銀接合層のクラック進展率を求めた。その結果、接合体１の銀接合層の表面の四隅にボイドが確認され、クラック進展率は１００％であり、３０％より高く、接合体１の銀接合層の接合は良好でなかった。
　また、接合材５を使用して、本焼成の際の荷重を５ＭＰａとした以外は、実施例１と同様の方法により、（銅ブロックを銅基板に接合した）接合体２を作製し、シア強度を求めたところ、３１ＭＰａであり、接合強度が低かった。また、接合材５を使用して、本焼成の際の荷重を５ＭＰａとした以外は、実施例１と同様の方法により、銀接合層を介して（接合面に銀めっきが施されていない）ＳｉＣチップと銅基板との接合を試みたところ、銀接合層には（接合面に銀めっきが施されていない）ＳｉＣチップが接合されていなかった。また、この銀接合層について、実施例１と同様の方法により、結晶子径（Ｄｘ）を求めたところ、（１１１）面における結晶子径は６８ｎｍであった。
［比較例６］
　比較例５と同様の接合材５を使用して、本焼成の際の荷重を３０ＭＰａとした以外は、実施例１と同様の方法により、（接合面に銀めっきが施されたＳｉＣチップを銅基板に接合した）接合体１を作製し、銀接合層のボイドの有無を観察し、銀接合層の厚さを求めた。その結果、銀接合層にボイドは観察されず、銀接合層の厚さは３４μｍであった。また、この接合体１について、実施例１と同様の方法により、冷熱衝撃試験を行った後に、銀接合層のボイドの有無を観察し、銀接合層のクラック進展率を求めた。その結果、接合体１の銀接合層の表面の四隅にボイドが確認され、クラック進展率は５３％であり、３０％より高く、接合体１の銀接合層の接合は良好でなかった。
　また、接合材５を使用して、本焼成の際の荷重を３０ＭＰａとした以外は、実施例１と同様の方法により、（銅ブロックを銅基板に接合した）接合体２を作製し、シア強度を求めたところ、１２８ＭＰａであり、接合強度が高かった。また、接合材５を使用して、本焼成の際の荷重を３０ＭＰａとした以外は、実施例１と同様の方法により、銀接合層を介して（接合面に銀めっきが施されていない）ＳｉＣチップと銅基板との接合を試みたところ、銀接合層には（接合面に銀めっきが施されていない）ＳｉＣチップが接合されていなかった。また、この銀接合層について、実施例１と同様の方法により、結晶子径（Ｄｘ）を求めたところ、（１１１）面における結晶子径は８４ｎｍであった。
［比較例７］
　実施例１と同様の（平均一次粒子径８５ｎｍの）銀微粒子（銀粒子１）８２．０ｇに代えて、実施例１と同様の（平均一次粒子径８５ｎｍの）銀微粒子（銀粒子１）４１．０ｇと実施例２と同様の（平均一次粒子径６０ｎｍの）銀微粒子（銀粒子２）４１．０ｇを使用し、希釈溶剤として添加したオクタンジオール（ＯＤＯ）の量を１．１３ｇとした以外は、比較例１と同様の方法により、４０．５４質量％の銀粒子１と４０．５４質量％の銀粒子２と１２．９８質量％の第１の溶剤（ＯＤＯ）と５．９３質量％の第２の溶剤（ＩＰＴＬ－Ａ）と０．０１質量％の焼結助剤（ＤＧＡ）を含む銀ペーストからなる接合材６を得た。
　この接合材６について、実施例１と同様の方法により、粘度、Ｔｉ値、Ａｇ濃度および粒度を求めたところ、２５℃において５ｒｐｍで測定した粘度は２９（Ｐａ・ｓ）、Ｔｉ値は３．７であり、Ａｇ濃度は８０．１質量％であった。また、１ｓｔスクラッチは２０μｍ以下、４ｔｈスクラッチは１４μｍ以下、平均粒径Ｄ５０は６μｍ以下であった。
　また、この接合材６を使用して、実施例１と同様の方法により、（接合面に銀めっきが施されたＳｉＣチップを銅基板に接合した）接合体１を作製し、銀接合層のボイドの有無を観察し、銀接合層の厚さを求めた。その結果、銀接合層にボイドは観察されず、銀接合層の厚さは３８μｍであった。また、この接合体１について、実施例１と同様の方法により、冷熱衝撃試験を行った後に、銀接合層のボイドの有無を観察し、銀接合層のクラック進展率を求めた。その結果、接合体１の銀接合層の表面の四隅にボイドが確認され、クラック進展率は９３％であり、３０％より高く、接合体１の銀接合層の接合は良好でなかった。
　また、接合材６を使用して、実施例１と同様の方法により、（銅ブロックを銅基板に接合した）接合体２を作製し、シア強度を求めたところ、３２ＭＰａであり、接合強度が低かった。また、接合材６を使用して、実施例１と同様の方法により、銀接合層を介して（接合面に銀めっきが施されていない）ＳｉＣチップと銅基板との接合を試みたところ、銀接合層には（接合面に銀めっきが施されていない）ＳｉＣチップが接合されていなかった。また、この銀接合層について、実施例１と同様の方法により、結晶子径（Ｄｘ）を求めたところ、（１１１）面における結晶子径は８６ｎｍであった。
　これらの実施例および比較例の結果を表１～表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表１～表３からわかるように、実施例１～３の接合体のように、銀接合層のシア強度が６０ＭＰａ以上であり且つその銀接合層の（１１１）面における結晶子径が７８ｎｍ以下であれば、冷熱サイクルが繰り返されても大きなクラックを生じ難い銀接合層によって電子部品を銅基板に接合することができる。なお、比較例１～４の比較から、接合時の圧力を高くすると、銀接合層の厚さが薄くなり、シア強度が高くなるが、銀接合層の（１１１）面における結晶子径が７８ｎｍより大きくなり、クラック進展率が３０％より高くなることがわかる。また、比較例１～７のように、接合材に添加剤として焼結助剤を添加すると、焼結が促進されて、銀接合層のシア強度が高くなるが、銀接合層の（１１１）面における結晶子径が７８ｎｍより大きくなり、クラック進展率が３０％より高くなることがわかる。また、比較例１と比較例５の比較から、接合材の銀微粒子の粒径が小さくなると、銀接合層のシア強度が高くなるが、銀接合層の（１１１）面における結晶子径が７８ｎｍより大きくなり、クラック進展率が３０％より高くなることがわかる。
　１０　基板
　１２　銀接合層
　１４　電子部品

Claims (8)

  1. 銀の焼結体を含む銀接合層を介して電子部品が基板に接合された接合体において、銀接合層のシア強度が６０ＭＰａ以上であり且つその銀接合層の（１１１）面における結晶子径が７８ｎｍ以下であることを特徴とする、接合体。
  2. 前記電子部品の銀接合層との接合面が貴金属でめっきされていることを特徴とする、請求項１に記載の接合体。
  3. 前記電子部品の銀接合層との接合面が銀めっきされていることを特徴とする、請求項１に記載の接合体。
  4. 前記電子部品がＳｉＣチップであることを特徴とする、請求項１に記載の接合体。
  5. 前記基板が銅基板であることを特徴とする、請求項１に記載の接合体。
  6. 銀微粒子を含む銀ペーストからなる接合材において、この接合材を銅基板上に塗布して大気雰囲気中において１０ＭＰａの荷重をかけながら２８０℃まで１２０秒間で昇温させた後に２８０℃で１８０秒間保持する焼成を行って接合材中の銀を焼結させて銀接合層を形成したときの銀接合層のシア強度が６０ＭＰａ以上であり且つその銀接合層の（１１１）面における結晶子径が７８ｎｍ以下であることを特徴とする、接合材。
  7. 前記銀微粒子の平均一次粒径が１～１００ｎｍであることを特徴とする、請求項６に記載の接合材。
  8. 前記接合材が平均一次粒子径０．２～１０μｍの銀粒子を含むことを特徴とする、請求項６に記載の接合材。
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