接合材料及使用该接合材料的接合方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及接合材料及使用该接合材料的接合方法，特别设及由包含银微粒的银 糊料构成的接合材料及使用该接合材料将被接合物彼此接合的方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，提出了将包含银微粒的银糊料作为接合材料使用，使接合材料介于被接 合物间，一边对被接合物间施加压力一边加热规定时间，使接合材料中的银烧结，将被接合 物彼此接合（例如，参照日本专利特开2011-80147号公报）。
[0003] 为了代替焊锡而使用运样的接合材料将被接合物彼此接合，优选能够与利用焊锡 将被接合物彼此接合的情况同样，不对被接合物间施加压力而进行接合（无加压接合）。此 夕F，为了防止在被接合物间的接合部形成氧化银而接合力降低，优选在氮气氛等惰性气氛 中也能将被接合物彼此接合。
[0004] 作为运样即使不对被接合物间施加压力也能在惰性气氛中将被接合物彼此接合 的接合材料，提出了在包含银微粒的银糊料中添加氧二乙酸（二甘醇酸）等助烙剂成分而 得的接合材料（例如参照日本专利特开2011-240406号公报）。
[0005] 此外，在利用接合材料将被接合物彼此接合时如果在接合面存在至隙，则被接合 物彼此即使W所需的接合力接合，在实施反复的冷热循环（例如在-55~150°C下重复500 次W上的冷热循环）时，对空隙的部分施加应力，裂纹也会从空隙进入接合层，接合的可靠 性差。因此，为了通过接合材料将被接合物彼此良好地接合，需要抑制在接合部产生空隙 (将空隙所占的面积相对于接合面的面积的比例（空隙率）抑制为低于10% )，且需要抑制 导致空隙的主要原因的溶剂（银微粒的分散介质）的添加量（提高银的含量）。另一方面， 为了使用金属掩模通过丝网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，则接合材料中的银的含量降低，另一方面，如果提高接合材料中的 银的含量，则接合材料的粘度增大，接合材料的粘度和接合材料中的银的含量是此消彼长 的关系。
[0006] 通常，为了降低由包含银微粒的银糊料构成的接合材料的粘度，已知在接合材料 中添加分散剂，作为银的含量高（溶剂的添加量低）且能降低至适于印刷的粘度的接合材 料，提出了在包含银微粒的银糊料中添加憐酸醋类分散剂等憐酸类分散剂而得的接合材料 (例如参照日本专利特开2013-4309号公报）。
[0007] 但是，利用添加了憐酸醋类分散剂等憐酸类分散剂的接合材料而将被接合物间接 合时，在接合部容易产生空隙。
【发明内容】
[0008] 因此，本发明的目的是鉴于上述的现有的问题，提供一种容易印刷在被接合物上 且可抑制在被接合物之间的接合部产生空隙的接合材料W及使用该接合材料的接合方法。
[0009] 本发明人为了解决上述技术问题而进行了认真研究，结果发现在由包含平均一次 粒径1~50nm的银微粒、平均一次粒径0. 5~4μπι的银粒子、溶剂和分散剂的银糊料构成 的接合材料中，通过使银微粒的含量为5~30质量％、使银粒子的含量为60~90质量％、 使银微粒和银粒子的总含量为90质量％ ^上，能够提供一种容易印刷在被接合物上且可 抑制在被接合物之间的接合部产生空隙的接合材料W及使用该接合材料的接合方法，从而 完成了本发明。
[0010] 目Ρ，本发明的接合材料为由包含平均一次粒径1~50nm的银微粒、平均一次粒径 0. 5~4μπι的银粒子、溶剂和分散剂的银糊料构成的接合材料，其特征是，银微粒的含量为 5~30质量％、银粒子的含量为60~90质量％、银微粒和银粒子的总含量为90质量％W 上。
[0011] 该接合材料中，分散剂优选由酸类分散剂和憐酸醋类分散剂构成。憐酸醋类分 散剂的量相对于银糊料优选为0. 01~0. 1质量％，酸类分散剂的量相对于银糊料优选为 0. 5~2质量％。此外，银糊料优选包含二甘醇酸等烧结助剂，烧结助剂的量相对于银糊料 优选为0. 01~0. 1质量％。此外，溶剂优选由醇和Ξ醇构成。还有，银微粒较好是被己酸 等碳数8W下的有机化合物覆盖，银粒子较好是被油酸等有机化合物覆盖。
[0012] 此外，在通过使上述接合材料介于被接合物间进行加热，使接合材料中的银烧结 且介于银接合层将被接合物彼此接合时，相对于银接合层的接合面的面积，空隙所占的面 积的比例优选少于10%。此外，利用粘度计在25°C下W6. 4巧m测定上述的接合材料的粘 度时的粘度优选为lOOPa.SW下。
[0013] 此外，本发明的接合方法的特征是，通过使上述的接合材料介于被接合物间进行 加热，使接合材料中的银烧结W形成银接合层，再通过该银接合层将被接合物彼此接合。
[0014] 另外，本说明书中，"银微粒的平均一次粒径"是指利用透射型电子显微镜照片 (TEM图像）的银微粒的一次粒径的平均值，"银粒子的平均一次粒径"是指通过激光衍射法 测定的银粒子的50%粒径值5。径）（累积50质量％粒径）。
[0015] 根据本发明，可提供容易印刷在被接合物上且能够抑制在被接合物之间的接合部 产生空隙的接合材料W及使用该接合材料的接合方法。
【具体实施方式】
[0016] 本发明的接合材料的实施方式是由包含平均一次粒径1~50nm的银微粒、平均一 次粒径0. 5~4μm的银粒子、溶剂和分散剂的银糊料构成的接合材料，其中，银微粒的含量 为5~30质量％、银粒子的含量为60~90质量％、银微粒和银粒子的总含量为90质量％ W上。
[0017] 银微粒（银纳米粒子）的平均一次粒径是1~50nm，优选5~40nm，进一步优选 10~30nm。此外，银微粒较好是被己酸或山梨酸等碳数8W下的有机化合物覆盖，更好是 被己酸覆盖。 阳〇1引银粒子（银微米粒子）的平均一次粒径为0. 5~4μm，优选0. 7~3. 5μm，更优 选0. 8~3μm。此外，银粒子较好是被油酸或硬脂酸等有机化合物覆盖，更优选被油酸覆 单rm〇
[0019] 分散剂优选由酸类分散剂和憐酸醋类分散剂构成。作为酸类分散剂，可使用包含 簇基等的分散剂，优选使用包含簇基且具有酸结构的分散剂。作为憐酸醋类分散剂，可使用 包含憐酸醋的分散剂。酸类分散剂的量相对于银糊料优选为0. 5~2质量％，更优选0. 8~ 1. 5质量％。憐酸醋类分散剂的量相对于银糊料优选为0. 01~0. 1质量％，更优选0. 03~ 0.08质量％。
[0020] 银糊料中优选包含二甘醇酸等烧结助剂作为添加剂。烧结助剂的量相对于银糊料 优选为0.01~0. 1质量％，更优选0.05~0.07质量％。
[0021] 溶剂优选由醇和Ξ醇构成，作为醇，可使用1-辛醇或1-癸醇等。醇的量相对于银 糊料优选为3~7质量％，更优选4~6质量％。Ξ醇的量相对于银糊料优选为0. 3~1 质量％，更优选0. 4~0. 6质量％。
[0022] 此外，在通过使该接合材料介于被接合物间进行加热，使接合材料中的银烧结且 介于银接合层将被接合物彼此接合时，相对于银接合层的接合面的面积，空隙所占的面积 的比例优选少于10%。
[002引此外，利用粘度计（粘弹性测定装置）在25Γ下W6. 4巧m测定该接合材料的粘度 时的粘度优选为lOOPa·SW下。
[0024] 本发明的接合方法的实施方式中，通过使上述的接合材料介于被接合物间进行加 热，使接合材料中的银烧结W形成银接合层，再通过该银接合层将被接合物彼此接合。
[0025] 具体而言，将上述的接合材料涂布在两个被接合物的至少一方上，W使接合材料 介于被接合物间的方式进行配置，通过在60~200°C、优选80~170°C下进行加热，使接合 材料干燥而形成预备干燥膜后，通过在210~400°C、优选230~300°C下进行加热，使银糊 料中的银烧结而形成银接合层，再通过该银接合层将被接合物彼此接合。另外，在加热时， 不需要对被接合物间施加压力，但也可W施加压力。此外，即使在氮气氛等惰性气氛中进行 加热，也能将被接合物彼此接合，但在大气中即使加圧，也能将被接合物彼此接合。
[00%] 下面，对本发明的接合材料及使用该接合材料的接合方法的实施例进行详细说 明。 阳〇27] 实施例1
[0028] 准备由银糊料构成的接合材料，该银糊料包含：9. 3质量％的被己酸覆盖的平均 一次粒径20nm的银微粒（同和电子科技有限公司值0WA工h口二クス株式会社）制的 DP-1)、83. 7质量％的被油酸覆盖的平均一次粒径0. 8μm的银粒子（同和高科技有限公司 值OWA/、^テッ夕株式会社）制的AG2-1C)、0.067质量％的作为烧结助剂（添加剂）的二甘 醇酸值GA)(二簇酸）、1质量％的酸类分散剂（Ξ洋化成工业株式会社制的-号斗h LCA-25NH)(非憐酸醋类分散剂）、0. 08质量％的憐酸醋类分散剂（路博润公司（Lubrizol 社）制的S0LPLUSD540)、5. 353质量％的作为溶剂的1-癸醇（醇）和0. 5质量％的^醇 (日本泰本化学株式会社（日本テ;1/乂シ化学株式会社）制的IP化-A)。
[0029] 利用粘度计（粘弹性测定装置）（赛默公司（Thermo社）制的HAAKE化eostress 600,使用锥：C35/2° )计算该接合材料（银糊料）的粘度，结果如下：25 °C下 0. 6;rpm(2. Is1)时为202. 9 (Pa.S)、l;rpm时为150. 5 (Pa.S)、2;rpm时为82. 92 (Pa.S)、5;rpm 时为37. 71任a· s)、6.4巧m (20.1 s1)时为30. 98任a· s)，25 °C下测定的1巧m的粘度与虹pm 的粘度的比（1巧m的粘度/5巧m的粘度）值）（W下将该Ti值记作"Til")为4, 25°C 下测定的2s1的粘度与20s1的粘度的比（2s1的粘度/20s1的粘度）（T