[发明专利]接合材料及使用其的接合方法

说明书

技术领域

本发明涉及接合材料及使用其的接合方法。

背景技术

伴随着汽车及工业设备所用的电子零部件的大电流化，用于其内部的半导体的工作温度趋向高温。为此，迫切需要能够承受这样的高温环境的接合材料。目前，一直使用在高温下保持强度的含铅焊料，但是，由于现在的趋势是抑制铅的使用，因此迫切希望提供适合这样的条件的接合方法。

作为能够满足这样的要求的接合方法的候选方法，不使用铅且能够在比块状的银更低温的条件下实现接合的利用银纳米粒子的接合方法现在正越来越受到关注。在这样的技术潮流中，提出了例如将氧化银粒子和肉豆蔻醇混合形成接合材料的方法(非专利文献1及专利文献1)，以及在将碳酸银或氧化银与银纳米粒子混合而成的混合物中添加羧酸，形成接合材料的方法(专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利特开2009-267374号公报

专利文献2:日本专利特开2009-279649号公报

非专利文献

非专利文献1:守田等「使用微米级的氧化银粒子的面向高温环境的无铅接合技术的开发（マイクロメ一トルサイズの酸化銀粒子を用いた高温環境向け鉛フリ一接合技術の開発）」日本金属学会会报(まてりあ)第49卷第1号（2010）

发明内容

如非专利文献1所记载的技术等中所述，通常这样的利用银的接合方法中，大多在接合时需要从上部等加压。应用这样的技术时，至少需要能够同时进行加压和加热的装置，可以说通用性稍差。而且，还存在无法用于只具有不能承受加压的程度的机械强度的原材料的问题。

此外，形成接合体时的气氛由于至少在大气中这类含氧的氧化气氛下进行，因此可能会形成界面部的氧化银，而这可能对接合力带来不良影响。特别是，在微细的接合体中，这样的影响会变得更加显著。因而，如果能够提供在能够排除这种影响的以氮为代表的惰性气氛下发挥足够的接合力的接合材料，则这样的膏料的利用领域及可用性有望能够得到飞跃性地扩展。

因此，本发明提供能够在氮气中形成接合体，且无需进行加压及高温下的热处理操作也能够发挥可经受实用的接合强度的接合材料。

本发明人为了解决该课题进行了深入的研究，发现如果是以下所示的接合材料，则即使在原来不可能的作用环境下形成接合体也能够发挥可经受实用的强度，从而完成了本发明。

即，上述课题可以通过如下的接合材料来解决，该接合材料的构成中含有银纳米粒子、至少具有2个羧基的焊剂成分及分散介质，该银纳米粒子的平均一次粒径为1～200nm，被碳数8以下的有机物质被覆。

还有如下的接合材料，其构成中除了上述构成以外，还含有平均粒径为0.5μm以上3.0μm以下的银粒子。

更好是焊剂成分中醚键和二羧酸结构皆有的接合材料。

特别是焊剂成分为醚键和二羧酸结构皆有的氧联二乙酸的接合材料。

含有上述焊剂成分并且特别是被覆银纳米粒子的表面的有机物的碳数为6的接合材料。

含有具有上述结构的银纳米粒子、焊剂成分并且构成接合材料的分散介质为极性物质的接合材料。

本发明中提供的技术内容是使用上述构成中的任一种的接合材料的接合方法。即，使用银纳米粒子的接合方法，特别是其接合材料使用添加了焊剂成分的接合材料，该焊剂成分中使用具有含有至少2个羧基的二羧酸的结构的物质。

特别是具有如下特征的接合方法:上述焊剂成分使用具有至少含有2个羧基的二羧酸的结构和醚键的物质。

在使用上述接合材料形成接合体时，在以氮为代表的惰性气体气氛下进行接合的接合方法。

上述接合通过500℃(773K)以下的加热来进行的接合方法。

通过使用本发明所揭示的接合材料，能够形成在氮气环境下也发挥具有实用性的接合强度的接合体。而且，虽然无需加热时的加压，也能够提供具有与原来使用的焊料同等的接合强度的接合体。

附图的简单说明

[图1]本发明的接合材料、原料粉、添加剂、表面被覆材料各自的、以10℃/分钟的扫描速度测定的TG图。注，纵轴(减少量)以相对值表示，与实际值不同。

[图2]本发明的膏料和未添加添加剂的膏料在惰性气体中50～250℃的区域的山梨酸(M/Z=97)的检出量的示意图。

[图3]实施例1的烧成品的SEM像。

[图4]实施例2的烧成品的SEM像。

[图5]比较例1的烧成品的SEM像。