接合材料及使用該接合材料的接合方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及接合材料及使用該接合材料的接合方法，特別設及由包含銀微粒的銀 糊料構成的接合材料及使用該接合材料將被接合物彼此接合的方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，提出了將包含銀微粒的銀糊料作為接合材料使用，使接合材料介于被接 合物間，一邊對被接合物間施加壓力一邊加熱規定時間，使接合材料中的銀燒結，將被接合 物彼此接合（例如，參照日本專利特開2011-80147號公報）。
[0003] 為了代替焊錫而使用運樣的接合材料將被接合物彼此接合，優選能夠與利用焊錫 將被接合物彼此接合的情況同樣，不對被接合物間施加壓力而進行接合（無加壓接合）。此 夕F，為了防止在被接合物間的接合部形成氧化銀而接合力降低，優選在氮氣氛等惰性氣氛 中也能將被接合物彼此接合。
[0004] 作為運樣即使不對被接合物間施加壓力也能在惰性氣氛中將被接合物彼此接合 的接合材料，提出了在包含銀微粒的銀糊料中添加氧二乙酸（二甘醇酸）等助烙劑成分而 得的接合材料（例如參照日本專利特開2011-240406號公報）。
[0005] 此外，在利用接合材料將被接合物彼此接合時如果在接合面存在至隙，則被接合 物彼此即使W所需的接合力接合，在實施反復的冷熱循環（例如在-55~150°C下重復500 次W上的冷熱循環）時，對空隙的部分施加應力，裂紋也會從空隙進入接合層，接合的可靠 性差。因此，為了通過接合材料將被接合物彼此良好地接合，需要抑制在接合部產生空隙 (將空隙所占的面積相對于接合面的面積的比例（空隙率）抑制為低于10% )，且需要抑制 導致空隙的主要原因的溶劑（銀微粒的分散介質）的添加量（提高銀的含量）。另一方面， 為了使用金屬掩模通過絲網印刷良好地涂布接合材料，需要降低接合材料的粘度。但是，如 果降低接合材料的粘度，則接合材料中的銀的含量降低，另一方面，如果提高接合材料中的 銀的含量，則接合材料的粘度增大，接合材料的粘度和接合材料中的銀的含量是此消彼長 的關系。
[0006] 通常，為了降低由包含銀微粒的銀糊料構成的接合材料的粘度，已知在接合材料 中添加分散劑，作為銀的含量高（溶劑的添加量低）且能降低至適于印刷的粘度的接合材 料，提出了在包含銀微粒的銀糊料中添加憐酸醋類分散劑等憐酸類分散劑而得的接合材料 (例如參照日本專利特開2013-4309號公報）。
[0007] 但是，利用添加了憐酸醋類分散劑等憐酸類分散劑的接合材料而將被接合物間接 合時，在接合部容易產生空隙。
【發明內容】
[0008] 因此，本發明的目的是鑒于上述的現有的問題，提供一種容易印刷在被接合物上 且可抑制在被接合物之間的接合部產生空隙的接合材料W及使用該接合材料的接合方法。
[0009] 本發明人為了解決上述技術問題而進行了認真研究，結果發現在由包含平均一次 粒徑1~50nm的銀微粒、平均一次粒徑0. 5~4μπι的銀粒子、溶劑和分散劑的銀糊料構成 的接合材料中，通過使銀微粒的含量為5~30質量％、使銀粒子的含量為60~90質量％、 使銀微粒和銀粒子的總含量為90質量％ ^上，能夠提供一種容易印刷在被接合物上且可 抑制在被接合物之間的接合部產生空隙的接合材料W及使用該接合材料的接合方法，從而 完成了本發明。
[0010] 目Ρ，本發明的接合材料為由包含平均一次粒徑1~50nm的銀微粒、平均一次粒徑 0. 5~4μπι的銀粒子、溶劑和分散劑的銀糊料構成的接合材料，其特征是，銀微粒的含量為 5~30質量％、銀粒子的含量為60~90質量％、銀微粒和銀粒子的總含量為90質量％W 上。
[0011] 該接合材料中，分散劑優選由酸類分散劑和憐酸醋類分散劑構成。憐酸醋類分 散劑的量相對于銀糊料優選為0. 01~0. 1質量％，酸類分散劑的量相對于銀糊料優選為 0. 5~2質量％。此外，銀糊料優選包含二甘醇酸等燒結助劑，燒結助劑的量相對于銀糊料 優選為0. 01~0. 1質量％。此外，溶劑優選由醇和Ξ醇構成。還有，銀微粒較好是被己酸 等碳數8W下的有機化合物覆蓋，銀粒子較好是被油酸等有機化合物覆蓋。
[0012] 此外，在通過使上述接合材料介于被接合物間進行加熱，使接合材料中的銀燒結 且介于銀接合層將被接合物彼此接合時，相對于銀接合層的接合面的面積，空隙所占的面 積的比例優選少于10%。此外，利用粘度計在25°C下W6. 4巧m測定上述的接合材料的粘 度時的粘度優選為lOOPa.SW下。
[0013] 此外，本發明的接合方法的特征是，通過使上述的接合材料介于被接合物間進行 加熱，使接合材料中的銀燒結W形成銀接合層，再通過該銀接合層將被接合物彼此接合。
[0014] 另外，本說明書中，"銀微粒的平均一次粒徑"是指利用透射型電子顯微鏡照片 (TEM圖像）的銀微粒的一次粒徑的平均值，"銀粒子的平均一次粒徑"是指通過激光衍射法 測定的銀粒子的50%粒徑值5。徑）（累積50質量％粒徑）。
[0015] 根據本發明，可提供容易印刷在被接合物上且能夠抑制在被接合物之間的接合部 產生空隙的接合材料W及使用該接合材料的接合方法。
【具體實施方式】
[0016] 本發明的接合材料的實施方式是由包含平均一次粒徑1~50nm的銀微粒、平均一 次粒徑0. 5~4μm的銀粒子、溶劑和分散劑的銀糊料構成的接合材料，其中，銀微粒的含量 為5~30質量％、銀粒子的含量為60~90質量％、銀微粒和銀粒子的總含量為90質量％ W上。
[0017] 銀微粒（銀納米粒子）的平均一次粒徑是1~50nm，優選5~40nm，進一步優選 10~30nm。此外，銀微粒較好是被己酸或山梨酸等碳數8W下的有機化合物覆蓋，更好是 被己酸覆蓋。 陽〇1引銀粒子（銀微米粒子）的平均一次粒徑為0. 5~4μm，優選0. 7~3. 5μm，更優 選0. 8~3μm。此外，銀粒子較好是被油酸或硬脂酸等有機化合物覆蓋，更優選被油酸覆 單rm〇
[0019] 分散劑優選由酸類分散劑和憐酸醋類分散劑構成。作為酸類分散劑，可使用包含 簇基等的分散劑，優選使用包含簇基且具有酸結構的分散劑。作為憐酸醋類分散劑，可使用 包含憐酸醋的分散劑。酸類分散劑的量相對于銀糊料優選為0. 5~2質量％，更優選0. 8~ 1. 5質量％。憐酸醋類分散劑的量相對于銀糊料優選為0. 01~0. 1質量％，更優選0. 03~ 0.08質量％。
[0020] 銀糊料中優選包含二甘醇酸等燒結助劑作為添加劑。燒結助劑的量相對于銀糊料 優選為0.01~0. 1質量％，更優選0.05~0.07質量％。
[0021] 溶劑優選由醇和Ξ醇構成，作為醇，可使用1-辛醇或1-癸醇等。醇的量相對于銀 糊料優選為3~7質量％，更優選4~6質量％。Ξ醇的量相對于銀糊料優選為0. 3~1 質量％，更優選0. 4~0. 6質量％。
[0022] 此外，在通過使該接合材料介于被接合物間進行加熱，使接合材料中的銀燒結且 介于銀接合層將被接合物彼此接合時，相對于銀接合層的接合面的面積，空隙所占的面積 的比例優選少于10%。
[002引此外，利用粘度計（粘彈性測定裝置）在25Γ下W6. 4巧m測定該接合材料的粘度 時的粘度優選為lOOPa·SW下。
[0024] 本發明的接合方法的實施方式中，通過使上述的接合材料介于被接合物間進行加 熱，使接合材料中的銀燒結W形成銀接合層，再通過該銀接合層將被接合物彼此接合。
[0025] 具體而言，將上述的接合材料涂布在兩個被接合物的至少一方上，W使接合材料 介于被接合物間的方式進行配置，通過在60~200°C、優選80~170°C下進行加熱，使接合 材料干燥而形成預備干燥膜后，通過在210~400°C、優選230~300°C下進行加熱，使銀糊 料中的銀燒結而形成銀接合層，再通過該銀接合層將被接合物彼此接合。另外，在加熱時， 不需要對被接合物間施加壓力，但也可W施加壓力。此外，即使在氮氣氛等惰性氣氛中進行 加熱，也能將被接合物彼此接合，但在大氣中即使加圧，也能將被接合物彼此接合。
[00%] 下面，對本發明的接合材料及使用該接合材料的接合方法的實施例進行詳細說 明。 陽〇27] 實施例1
[0028] 準備由銀糊料構成的接合材料，該銀糊料包含：9. 3質量％的被己酸覆蓋的平均 一次粒徑20nm的銀微粒（同和電子科技有限公司值0WA工h口二クス株式會社）制的 DP-1)、83. 7質量％的被油酸覆蓋的平均一次粒徑0. 8μm的銀粒子（同和高科技有限公司 值OWA/、^テッ夕株式會社）制的AG2-1C)、0.067質量％的作為燒結助劑（添加劑）的二甘 醇酸值GA)(二簇酸）、1質量％的酸類分散劑（Ξ洋化成工業株式會社制的-號斗h LCA-25NH)(非憐酸醋類分散劑）、0. 08質量％的憐酸醋類分散劑（路博潤公司（Lubrizol 社）制的S0LPLUSD540)、5. 353質量％的作為溶劑的1-癸醇（醇）和0. 5質量％的^醇 (日本泰本化學株式會社（日本テ;1/乂シ化學株式會社）制的IP化-A)。
[0029] 利用粘度計（粘彈性測定裝置）（賽默公司（Thermo社）制的HAAKE化eostress 600,使用錐：C35/2° )計算該接合材料（銀糊料）的粘度，結果如下：25 °C下 0. 6;rpm(2. Is1)時為202. 9 (Pa.S)、l;rpm時為150. 5 (Pa.S)、2;rpm時為82. 92 (Pa.S)、5;rpm 時為37. 71任a· s)、6.4巧m (20.1 s1)時為30. 98任a· s)，25 °C下測定的1巧m的粘度與虹pm 的粘度的比（1巧m的粘度/5巧m的粘度）值）（W下將該Ti值記作"Til")為4, 25°C 下測定的2s1的粘度與20s1的粘度的比（2s1的粘度/20s1的粘度）（T