金属纳米颗粒分散体、金属纳米颗粒分散体的制造方法以及接合方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及金属纳米颗粒分散体、金属纳米颗粒分散体的制造方法以及接合方 法，详细而言，涉及通过使分散介质中含有作为烧结助剂的有机物而使金属纳米颗粒能够 以更低温烧结的金属纳米颗粒分散体、该金属纳米颗粒分散体的制造方法以及将该金属纳 米颗粒分散体作为接合材料使用的接合方法。
【背景技术】
[0002] 各种电子设备等中搭载的电子部件通过与基板等机械接合和电接合而发挥功能。 因此，进行良好的接合是重要的。作为接合方法，例如可示例出利用焊料的接合。以往，焊 料材料中使用含有铅的焊料（铅焊料），但从环境的观点出发，需求铅焊料的替代技术。
[0003] 作为替代技术之一，已知使用包含具有纳米（nm)级别的粒径的金属纳米颗粒的 糊剂进行物质间的接合的技术。金属纳米颗粒由于量子尺寸效应所带来的高表面活性而比 块状的金属的熔点低，显示出低温烧结性。将包含这样的金属纳米颗粒的糊剂涂布在被接 合物间（例如，电子部件与基板之间）并加热，由此使金属纳米颗粒一体化，将被接合物彼 此接合。
[0004] 另一方面，金属纳米颗粒由于表面活性高而容易聚集，存在聚集的金属纳米颗粒 不能发挥出金属纳米颗粒原本具有的低温烧结性这样的问题。对于这样的问题，专利文献 1和2记载了如下技术：通过用有机物覆盖银纳米颗粒的表面，防止银纳米颗粒的聚集，由 此使银纳米颗粒在约250 °C下烧结而接合。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1:日本特许第3942816号公报
[0008] 专利文献2 :日本特许第4928639号公报
【发明内容】
[0009] 发明要解决的问题
[0010] 但是，在LED、应变传感器等部件的接合中，要求更低温度（例如200°C以下）下的 接合。但是，专利文献1和2所记载的方法中，在这样的低温下，存在金属纳米颗粒的烧结 变得不充分，难以良好地接合这样的问题。
[0011]因此，以往在这种部件的接合中使用在固化树脂中使银微粒等分散而得到的糊 剂。然而，存在使用该糊剂接合得到的接合部的热特性和电特性比使用金属纳米颗粒接合 得到的接合部的特性差这样的问题。
[0012] 本发明是鉴于上述情况而作出的，其目的在于提供能够在低温（例如200°C以下） 下接合、且能够使接合部的机械特性和电特性良好的金属纳米颗粒分散体。
[0013] 本发明人等发现，利用覆盖金属纳米颗粒的有机物会被分散介质中所包含的其它 有机物剥离的效果，金属纳米颗粒的烧结在更低温下会得到促进，从而完成了本发明。
[0014] 用于解决问题的方案
[0015] S卩，本发明的方式为一种金属纳米颗粒分散体，其特征在于，
[0016] 其具有表面的至少一部分被碳原子数为8以上的胺A覆盖的金属纳米颗粒、和 [0017]用于分散前述金属纳米颗粒的分散介质，
[0018] 前述分散介质包含胺B，所述胺B为碳原子数为7以下的伯胺、仲胺或叔胺、且为直 链的烷基胺或链烷醇胺。
[0019] 优选的是，前述金属纳米颗粒的平均粒径为1~200nm。
[0020] 优选的是，相对于前述金属纳米颗粒100质量份，包含0. 1~1质量份前述胺B。
[0021] 优选的是，构成前述金属纳米颗粒的金属包含银。
[0022] 优选的是，前述胺A为辛胺，前述胺B为选自三乙醇胺、二乙醇胺、丁胺中的至少一 种。
[0023] 本发明的另一方式为一种金属纳米颗粒分散体的制造方法，其特征在于，
[0024] 其包括下述工序：使碳原子数为8以上的胺A附着于金属纳米颗粒的表面的至少 一部分的工序；以及，
[0025] 在用于分散前述金属纳米颗粒的分散介质中添加胺B的工序，所述胺B为碳原子 数为7以下的伯胺、仲胺或叔胺、且为直链的烷基胺或链烷醇胺。
[0026] 本发明的另一方式为一种接合方法，其特征在于，
[0027] 使用包含上述任一方案所述的金属纳米颗粒分散体的接合材料接合多个被接合 物。
[0028] 发明的效果
[0029] 根据本发明，可以提供能够在低温（例如200°C以下）下接合、且能够使接合部的 机械特性和电特性良好的金属纳米颗粒分散体。
【附图说明】
[0030] 图1为利用扫描型电子显微镜观察的、使用本发明的实施例和比较例的银纳米颗 粒分散体接合的接合部断裂后的图像。
【具体实施方式】
[0031] 以下，按照以下的顺序详细地说明本发明。
[0032] 1.金属纳米颗粒分散体
[0033] 2.金属纳米颗粒分散体的制造方法
[0034] 3.使用金属纳米颗粒分散体的接合方法
[0035] 4?本实施方式的效果
[0036] (1.金属纳米颗粒分散体）
[0037] 本实施方式的金属纳米颗粒分散体包含金属纳米颗粒和分散介质，金属纳米颗粒 分散在分散介质中。金属纳米颗粒分散体可以为粘度比较低的液体，也可以为粘度比较高 的糊剂。
[0038] 作为金属纳米颗粒，构成金属纳米颗粒的金属优选包含具有导电性的金属。在本 实施方式中，示例出银、银合金等，从导电性和低温烧结性的观点出发，优选银。另外，金属 纳米颗粒的平均粒径优选为1~200nm、进一步优选为20~lOOnm。需要说明的是，金属纳 米颗粒的平均粒径是通过如下方式算出的：利用扫描型电子显微镜（SEM)测定规定个数的 金属纳米颗粒的粒径，以它们的平均值的形式算出。
[0039] 这样的金属纳米颗粒的表面活性高，因此容易聚集。如果金属纳米颗粒聚集，则不 会表现出金属纳米颗粒原本具有的性质（例如低温烧结性）。因此，在本实施方式中，利用 属于胺化合物的胺A覆盖金属纳米颗粒的表面。即，胺A形成金属纳米颗粒的保护胶体，防 止金属纳米颗粒的聚集。需要说明的是，就金属纳米颗粒而言，其表面的至少一部分被胺A 覆盖，但在本实施方式中，优选金属纳米颗粒的整个表面被胺A覆盖。
[0040] 胺A为碳原子数为8以上的胺，在本实施方式中，优选为用化学式RNH2 (R为烷基） 表示的伯胺。具体而言，优选为选自辛胺、壬胺、癸胺中的至少一种。通过将作为金属纳米 颗粒的保护胶体的胺化合物设为上述的胺A，加热时胺A会从金属纳米颗粒的表面脱离/分 解，其后，金属纳米颗粒彼此聚集，进行烧结。
[0041 ] 分散介质由包含胺B的介质构成，所述胺B能够分散上述的金属纳米颗粒、且为与 胺A不同的胺化合物。在本实施方式中，由于金属纳米颗粒的表面被胺A覆盖，因此存在金 属纳米颗粒难以聚集的倾向。因此，可以使用各种溶剂作为介质。本实施方式中，优选使用 极性溶剂。具体而言，可示例出醇、二醇、萜烯醇、二醇醚等，更具体而言，可示例出辛醇、癸 醇、丁二醇、己二醇、辛二醇、萜品醇、二乙二醇单丁基醚、三乙二醇而甲基醚等。
[0042] 胺B为碳原子数为7以下的伯胺、仲胺或叔胺、且为直链的烷基胺或链烷醇胺。即， 胺B为比胺A的碳原子数少的胺化合物。分散介质中包含该胺B在加热时会以剥离覆盖金 属纳米颗粒的表面的胺A的方式作用，并发生分解或蒸发。因此，与分散介质中不存在胺B 情况相比，胺A在更低温下容易从金属纳米颗粒的表面脱离并分解或蒸发。
[0043] 其结果，与分散介质中不存在胺B的情况相比，能够降低金属纳米颗粒聚集并烧 结的温度。换言之，与现有例相比，在更低温下金属纳米颗粒的烧结得到促进，以金属的形 式被一体化。即，胺B作为金属纳米颗粒的烧结助剂发挥作用。
[0044] 并且，在本实施方式中，由于胺B溶解在分散介质中并均匀地包含于其中，因此能 够全方位地包围覆盖金属纳米颗粒的表面的胺A。因此，能够使上述的胺B带来的剥离效果 充分地产生。
[0045] 作为胺B，具体而言，优选为选自三乙醇胺、二乙醇胺、单乙醇胺、7-氨基-1-庚醇、 6_氨基-1-己醇、5-氨基-1-戊醇、4-氨基-1- 丁醇、3-氨基-1-丙醇、二甲基氨基乙醇、 庚胺、己胺、戊胺、丁胺等中的至少一种。
[0046] 在本实施方式中，胺A和胺B优选为上述的胺化合物的组合。尤其优选的是，胺A 为辛胺，胺B为选自三乙醇胺、二乙醇胺以及丁胺中的至少一种。
[0047] 本实施方式的金属纳米颗粒分散体也可以根据所期望的特性而包含分散剂等。
[0048] (2?金属纳米颗粒分散体的制造方法）
[0049]