[发明专利]二类金属成分型复合纳米金属软膏剂、接合方法及电子部件

说明书

技术领域

本发明涉及一种含有通过在金属核的周围形成有机覆盖层而得到的复合金属纳米粒子的复合纳米金属软膏剂，特别是涉及一种通过在一定温度下加热，使所述有机覆盖层气化散发(气散)，使得所述复合纳米金属软膏剂金属化的复合纳米金属软膏剂、接合方法及电子部件。

背景技术

半导体、电子电路、电子机器等一般是通过焊料熔融固定各种电子部件，从而确保其导电性。但是，以往的焊料是Sn与Pb的合金，由于近年来的环境保护对策一直在禁止使用Pb，因而又相继开发出了无Pb的替代焊料来取代以住的焊料。Sn与Pb的共晶焊料的融点为183℃，以往焊料的替代品中较具代表性的Sn系无铅焊料的融点为219℃。在将焊料附着在树脂基板上时，由于树脂的耐热性较低，而以往焊料的替代品的融点过高，会存在损伤树脂基板的情况，因而就出现了对低温用焊料的需求。

替代焊料自然需要具有不含Pb、且金属化温度较低的特性，此外还应具备较高的安全性、耐腐蚀性，以及较高的导电性和导热性。为顺应这些需求，Cu、Ni、Ag等复合金属纳米粒子材料被相继开发出来。

随后，又出现了将这些金属纳米粒子与粘性供给剂及溶剂混合的纳米金属软膏剂(paste)。例如，在专利文献1日本特许公开2007-297671中，提出了银纳米粒子一次粒子的平均粒径在200nm以下，将具有该银纳米粒子的一次粒子的骨架的片状结构体作为金属成分的纳米金属软膏剂。

本发明人等使用市售的平均粒径200nm的银纳米粒子，制作了上述纳米金属软膏剂。通过所述软膏剂将二极管芯片接合在导线架上形成二极管组装体，随后烧结使软膏剂层变为金属层，制作成树脂模型体。对该树脂模型体进行了VF试验(导电性试验)及ΔVF试验(导热性试验)。另外，使用高含铅焊料制作了同样的树脂模型体，并进行VF试验及ΔVF试验。其结果是，在VF试验(导电性试验)及ΔVF试验(导热性试验)中，通过复合纳米银软膏剂接合的树脂模型体比使用了高含铅焊料的树脂模型体更低。即，专利文献1的银纳米粒子软膏剂与高含铅焊料相比，在电及热的数据中性能更加低下。特别是在高温下使用的电子产品，要求具有更高的导电性及导热性，而以往的纳米金属软膏剂终究难以达到这样的水平。

为了发现比以往的高含铅焊料更高的导电性及导热性，就需要对银纳米粒子进行改良。通常，能够称为纳米粒子的，所述银纳米粒子的粒径必须在100nm以下。之前所述的银纳米粒子的平均粒径为200nm，作为金属成分，存在粒径过大的缺点。而且，这样的银纳米粒子较易相互凝集，在所述纳米金属软膏剂中，银纳米粒子相互凝集形成较大的团子银粒子，其结果是即使进行烧结，接合金属层中也会出现较大间隙，从而可推断其导电性及导热性低下。为了阻止凝集，必须是在有机溶媒中能够单分散的银纳米粒子，这样，就需要在外周形成有机覆盖层的复合银纳米粒子。由于有机覆盖层之间相互排斥，所以复合银纳米粒子在溶媒中可以稳定地单分散。因此，本发明人等首先着手了复合银纳米粒子的开发。

本发明人等通过调查，得知复合金属纳米粒子相关的专利文献有下述专利文献2～专利文献8，我们通过解除这些已公开文献中存在的缺点，最终完成了本发明。

专利文献2为日本特许公开第3205793号公报(特开平10-183207号)。作为初始物质选择了银有机化合物(特别是银有机络合物)。在将空气隔断的非活性气体环境下，将所述银有机化合物在分解开始温度以上、且不足完全分解温度的温度下加热，制造了在被分解还原的银核周围将来自所述银有机化合物的有机物作为覆盖层的复合银纳米粒子。该制法是固体-气体反应。银核的粒径为1～100nm，因此通称复合银纳米粒子。具体是将100g硬脂酸银在氮气流下的烧瓶内以250℃加热4小时后，在粒径5nm的银核周围生成具有硬脂酸基的有机覆盖层的复合银纳米粒子。