JP2021182543A - Conductive composition, and member provided with sintered part including the conductive composition - Google Patents

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Shintaro Abe
剛史 近藤
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Abstract

To provide a conductive composition, a member provided with a sintered part or joint part including the conductive composition, preferably an electronic component, further preferably, an onboard electronic component.SOLUTION: A conductive composition 2 contains a conductive filler and resin particles 3. Before and after sintering the conductive composition, a rate of change in a maximum Feret diameter of the resin particles is less than 1.20. The conductive composition contains, as the conductive filler, silver fine particles with an average particle size of 10-300 nm and metal particles with an average particle size of 0.5-10 μm, and contains, as the resin particles, resin particles with an average particle size of 2-15 μm.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、導電性組成物、および導電性組成物が用いられている焼結部もしくは接合部
を備えている部材に関し、特に、電子部品、さらに具体的には車載用の電子部品に適用す
る導電性組成物に関する。
The present invention relates to a conductive composition and a member having a sintered portion or a joint portion in which the conductive composition is used, and is particularly applied to electronic parts, more specifically, electronic parts for automobiles. Concerning conductive compositions.

エレクトロニクスの分野では、電子部品、たとえば半導体素子における接合部を形成す
るための接着剤として、また回路基板の回路を形成するための導電ペーストとして、たと
えば有機樹脂と、金属微粒子等の導電性フィラーと、を含有する導電性組成物が使用され
る。このような導電性組成物は、部材に塗布された後、焼結もしくは加熱硬化されて、焼
結部もしくは接合部を形成する。
In the field of electronics, as an adhesive for forming a junction in an electronic component, for example, a semiconductor element, and as a conductive paste for forming a circuit of a circuit board, for example, an organic resin and a conductive filler such as metal fine particles. , A conductive composition containing, is used. Such a conductive composition is applied to a member and then sintered or heat-cured to form a sintered portion or a joint portion.

導電性フィラーとして用いられる金属微粒子については、特許文献1から、マイクロメ
ートルサイズの粒子と、ナノメートルサイズの粒子とを組み合わせて用いることにより、
焼結後の導電性組成物における導電性および熱伝導性が向上することが知られている。
Regarding the metal fine particles used as the conductive filler, from Patent Document 1, by using a combination of micrometer-sized particles and nanometer-sized particles,
It is known that the conductivity and thermal conductivity of the conductive composition after sintering are improved.

特許文献2、3には、導電性の熱硬化性樹脂組成物中で、中心粒子径が0.3〜15μ
m、厚さが10〜200nmのプレート型銀微粒子を使用することにより、熱伝導性、低
応力性、接着特性およびリフロー剥離耐性に優れた組成物が得られることが記載されてい
る。
Patent Documents 2 and 3 describe that the central particle size is 0.3 to 15 μm in the conductive thermosetting resin composition.
It is described that a composition excellent in thermal conductivity, low stress property, adhesive property and reflow peeling resistance can be obtained by using plate-type silver fine particles having a thickness of 10 to 200 nm.

特許文献4には、(A)一次粒子の個数平均粒子径が40nm〜400nmの銀微粒子
と、(B)溶剤と、(C)示差走査熱量計を用いた測定で得られるDSCチャートにおけ
る吸熱ピークの極大値が80℃〜170℃の範囲にある熱可塑性樹脂粒子とを含む、焼結
用導電性組成物であって、(C)熱可塑性樹脂粒子の一次粒子の個数平均粒子径が1〜5
0μmである、導電性組成物が開示されている。この導電性組成物では、導電性組成物中
の熱可塑性樹脂粒子が、導電性組成物の焼結の際に溶融して変形することで、導電性組成
物の硬化時に該組成物の収縮に起因して生じうるボイドの発生を抑制し、被接着部材のク
ラック、接合部のクラック、接合界面の剥離等が抑制できることが記載されている。
Patent Document 4 describes (A) endothermic peaks in a DSC chart obtained by measurement using (A) silver fine particles having an average particle size of 40 nm to 400 nm, (B) a solvent, and (C) a differential scanning calorimeter. A conductive composition for sintering containing thermoplastic resin particles having a maximum value of 80 ° C. to 170 ° C., wherein (C) the number of primary particles of the thermoplastic resin particles has an average particle diameter of 1 to 1. 5
A conductive composition having a thickness of 0 μm is disclosed. In this conductive composition, the thermoplastic resin particles in the conductive composition are melted and deformed during sintering of the conductive composition, so that the composition shrinks when the conductive composition is cured. It is described that the generation of voids that may occur due to this can be suppressed, and cracks in the bonded member, cracks in the joint portion, peeling of the joint interface, and the like can be suppressed.

特許文献5には、平均粒子径0.5〜10μmの金属粒子(a1)と平均粒子径10〜
200nmの銀粒子(a2)とを含む導電性フィラー(A)と、25℃において固体状の
熱可塑性樹脂の粒子(B)とを含有する導電性接着剤組成物が開示されている。この導電
性接着剤組成物では、マイクロメートルサイズの粒子と、ナノメートルサイズの粒子とを
組み合わせて用いることによって熱伝導率が向上されると共に、25℃で固体状の熱可塑
性樹脂粒子を含有することにより、応力緩和性能が向上され、温度変化に起因する剥離の
発生を抑制できることが記載されている。
Patent Document 5 describes metal particles (a1) having an average particle size of 0.5 to 10 μm and an average particle size of 10 to 10.
A conductive adhesive composition containing a conductive filler (A) containing silver particles (a2) having a diameter of 200 nm and particles (B) of a thermoplastic resin in a solid state at 25 ° C. is disclosed. In this conductive adhesive composition, the thermal conductivity is improved by using the micrometer-sized particles and the nanometer-sized particles in combination, and the thermoplastic resin particles in a solid state at 25 ° C. are contained. It is described that the stress relaxation performance is improved by this, and the occurrence of peeling due to the temperature change can be suppressed.

特開2015−162392号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-162392 特開2016−65146号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-65146 特開2014−194013号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-194013 国際公開第2016/063931号International Publication No. 2016/063931 国際公開第2019/013231号International Publication No. 2019/013231

従来技術による導電性組成物は、低温で焼結可能な銀粒子を含有する導電性フィラーを
用いることで、前記導電性組成物を焼結した後に得られる焼結部もしくは接合部が、優れ
た接合強度および良好な導電性を示す。しかしその一方で、ナノメートルサイズの銀粒子
が用いられている焼結部もしくは接合部では、ナノメートルサイズの銀粒子の焼結に伴う
収縮が大きくなるため、接合部内部にボイドが生じやすくなる。また、焼結部もしくは接
合部と、被接着部材との間のひずみが大きくなるため、シリコンチップとリードフレーム
といった異種材料を接合する接合部における長期的な信頼性にとっては、ナノメートルサ
イズの銀粒子の使用は不利である。他方、特定の吸熱ピークの極大値を有する熱可塑性樹
脂粒子を使用することにより、導電性組成物の焼結の際に熱可塑性樹脂が溶融して変形す
ることで、接合部におけるボイド形成が抑制され、接合部の剥離を抑制し、接合強度を向
上できることが知られている(図1および図2参照)。しかし、このような導電性組成物
を使用した場合であっても、比較的サイズの大きい電子部品、たとえば5mm×5mm〜
8mm×8mm程度の大きさのチップでは、依然として、冷熱サイクルが繰り返されると
、剥離が生じやすいという問題が存在する。
The conductive composition according to the prior art has an excellent sintered portion or joint portion obtained after sintering the conductive composition by using a conductive filler containing silver particles that can be sintered at a low temperature. Shows bond strength and good conductivity. However, on the other hand, in the sintered part or the joint where the nanometer-sized silver particles are used, the shrinkage due to the sintering of the nanometer-sized silver particles becomes large, so that voids are likely to occur inside the joint. .. In addition, since the strain between the sintered part or the joint part and the bonded member becomes large, nanometer-sized silver is used for long-term reliability in the joint part for joining dissimilar materials such as silicon chips and lead frames. The use of particles is disadvantageous. On the other hand, by using the thermoplastic resin particles having a maximum value of a specific heat absorption peak, the thermoplastic resin melts and deforms during sintering of the conductive composition, so that void formation at the joint is suppressed. It is known that the peeling of the joint portion can be suppressed and the joint strength can be improved (see FIGS. 1 and 2). However, even when such a conductive composition is used, a relatively large electronic component, for example, 5 mm × 5 mm or more.
With a chip having a size of about 8 mm × 8 mm, there is still a problem that peeling is likely to occur when the cooling / heating cycle is repeated.

特に車載用の電子部品では、その使用温度が−50℃〜150℃程度の範囲で激しく変
動するため、このような過酷な条件下でも、面積の大きい電子部品において信頼性の高い
接合部が得られる導電性組成物が望まれている。
Especially for in-vehicle electronic components, the operating temperature fluctuates sharply in the range of -50 ° C to 150 ° C, so even under such harsh conditions, highly reliable joints can be obtained for electronic components with a large area. The conductive composition to be obtained is desired.

従って、本発明の課題は、導電性組成物の焼結後に、導電性および熱伝導性が高く、か
つ面積の大きい部材であっても、接合対象からの前記部材の剥離が生じにくい焼結部もし
くは接合部が得られる導電性組成物を提供することである。
Therefore, the subject of the present invention is a sintered portion in which after sintering a conductive composition, even if the member has high conductivity and thermal conductivity and has a large area, the member is less likely to peel off from the object to be bonded. Alternatively, it is to provide a conductive composition from which a joint is obtained.

本発明者らは、導電性フィラーとして、ナノメートルサイズの銀微粒子と、マイクロメ
ートルサイズの金属粒子とを含有する導電性組成物の焼結体マトリックス中で、樹脂等か
ら構成されるマイクロメートルサイズの粒子が、加熱による溶融によって著しく変形する
ことなく、かつ均一に分散していることにより、これらの樹脂粒子が応力を緩和するのみ
でなく、応力を分散させることができ、ひいては導電性組成物を用いて接合した異種材料
の接合部において、高い導電性と長期的にわたる接合信頼性とを両立できることを見出し
、本発明を完成するに至った。
The present inventors have a micrometer size composed of a resin or the like in a sintered matrix of a conductive composition containing nanometer-sized silver fine particles and micrometer-sized metal particles as a conductive filler. Since the particles are uniformly dispersed without being significantly deformed by melting due to heating, these resin particles can not only relieve the stress but also disperse the stress, and thus the conductive composition. We have found that high conductivity and long-term bonding reliability can be achieved at the joints of different materials bonded using the above, and have completed the present invention.

本発明の構成は、以下のとおりである:
[1]導電性フィラーおよび樹脂粒子を含有する導電性組成物であって、前記導電性組成
物を焼結する前後における前記樹脂粒子の最大フェレー径の変化率が、1.20未満であ
る、前記導電性組成物。
[2]前記最大フェレー径の変化率が、0.9〜1.1の範囲である、[1]に記載の導
電性組成物。
[3]前記導電性組成物を焼結する温度が、80℃〜300℃の範囲である、[1]また
は[2]に記載の導電性組成物。
[4]前記導電性フィラーとして、(A)平均粒子径が10〜300nmの銀微粒子を含
有する、[1]から[3]までのいずれか1つに記載の導電性組成物。
[5]前記導電性フィラーとして、(B)平均粒子径が0.5〜10μmの金属粒子を含
有する、[1]から[4]までのいずれか1つに記載の導電性組成物。
[6]前記樹脂粒子として、(C)平均粒子径が2〜15μmである樹脂粒子を含有する
、[1]から[5]までのいずれか1つに記載の導電性組成物。
[7]前記樹脂粒子(C)を構成する樹脂は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂およびシリコ
ーン樹脂の群から選択される、[6]に記載の導電性組成物。
[8]前記熱可塑性樹脂が、ポリオレフィンおよびポリアミドの群から選択される、[7
]に記載の導電性組成物。
[9]前記樹脂粒子(C)の平均粒子径は、前記導電性組成物を焼結した後に得られる結
部もしくは接合部の厚さの1〜85%に相当する、[6]から[8]までのいずれか1つ
に記載の導電性組成物。
[10]前記導電性組成物が、前記導電性組成物の質量に対して、前記銀微粒子(A)を
5〜50質量%、前記金属粒子(B)を35〜85質量%、および前記樹脂粒子(C)を
0.1〜10質量%含有する、[6]から[9]までのいずれか1つに記載の導電性組成
物。
[11]前記導電性組成物がさらに、(D)バインダー樹脂を、前記導電性組成物の質量
に対して、0.5〜10質量%含有する、[1]から[10]までのいずれか1つに記載
の導電性組成物。
[12]前記導電性組成物中の前記銀微粒子(A):前記金属粒子(B)の比率は、質量
比で、5:95〜60:40の範囲である、[5]から[11]までのいずれか1つに記
載の導電性組成物。
[13]さらに、硬化剤、硬化促進剤、溶剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、粘着付与剤、
粘性調整剤、分散剤、カップリング剤、強靭性付与剤、エラストマーからなる群から選択
される少なくとも1種の成分を含有する、[1]から[12]までのいずれか1つに記載
の導電性組成物。
[14]部材の接合部、導電層または回路を形成するための、[1]から[13]までの
いずれか1つに記載の導電性組成物。
[15][1]から[13]までのいずれか1つに記載の導電性組成物が用いられている
焼結部もしくは接合部を備えている部材。
The configuration of the present invention is as follows:
[1] A conductive composition containing a conductive filler and resin particles, wherein the rate of change in the maximum ferret diameter of the resin particles before and after sintering the conductive composition is less than 1.20. The conductive composition.
[2] The conductive composition according to [1], wherein the rate of change in the maximum ferret diameter is in the range of 0.9 to 1.1.
[3] The conductive composition according to [1] or [2], wherein the temperature at which the conductive composition is sintered is in the range of 80 ° C to 300 ° C.
[4] The conductive composition according to any one of [1] to [3], which contains (A) silver fine particles having an average particle size of 10 to 300 nm as the conductive filler.
[5] The conductive composition according to any one of [1] to [4], which contains (B) metal particles having an average particle diameter of 0.5 to 10 μm as the conductive filler.
[6] The conductive composition according to any one of [1] to [5], which contains (C) resin particles having an average particle diameter of 2 to 15 μm as the resin particles.
[7] The conductive composition according to [6], wherein the resin constituting the resin particles (C) is selected from the group of thermoplastic resin, thermosetting resin and silicone resin.
[8] The thermoplastic resin is selected from the group of polyolefins and polyamides, [7]
] The conductive composition according to.
[9] The average particle size of the resin particles (C) corresponds to 1 to 85% of the thickness of the knot or joint obtained after sintering the conductive composition, from [6] to [8]. ] The conductive composition according to any one of.
[10] The conductive composition contains 5 to 50% by mass of the silver fine particles (A), 35 to 85% by mass of the metal particles (B), and the resin, based on the mass of the conductive composition. The conductive composition according to any one of [6] to [9], which contains 0.1 to 10% by mass of particles (C).
[11] Any of [1] to [10], wherein the conductive composition further contains (D) a binder resin in an amount of 0.5 to 10% by mass with respect to the mass of the conductive composition. The conductive composition according to one.
[12] The ratio of the silver fine particles (A) to the metal particles (B) in the conductive composition is in the range of 5:95 to 60:40 in terms of mass ratio, from [5] to [11]. The conductive composition according to any one of the above.
[13] Further, a curing agent, a curing accelerator, a solvent, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a tackifier,
The conductivity according to any one of [1] to [12], which contains at least one component selected from the group consisting of a viscosity modifier, a dispersant, a coupling agent, a toughness-imparting agent, and an elastomer. Sex composition.
[14] The conductive composition according to any one of [1] to [13] for forming a joint portion, a conductive layer or a circuit of a member.
[15] A member having a sintered portion or a joint portion in which the conductive composition according to any one of [1] to [13] is used.

本発明による導電性組成物を、部材、好ましくは電子部品、より好ましくは車載用電子
部品において用いることで、導電性組成物の焼結もしくは加熱硬化後に、導電性および熱
伝導性が高く、かつ面積の大きい部材、たとえばシリコンチップであっても、接合対象か
らの剥離が生じにくい焼結部もしくは接合部が得られる。
By using the conductive composition according to the present invention in a member, preferably an electronic component, more preferably an in-vehicle electronic component, the conductive composition has high conductivity and thermal conductivity after sintering or heat curing. Even if the member has a large area, for example, a silicon chip, it is possible to obtain a sintered portion or a bonded portion in which peeling from the bonding target is unlikely to occur.

従来技術による導電性組成物が用いられている接合部を備えている部材を示す図である。It is a figure which shows the member provided with the joint part which uses the conductive composition by a prior art. 従来技術による導電性組成物が用いられている接合部を備えている部材を示す図である。It is a figure which shows the member provided with the joint part which uses the conductive composition by a prior art. 本発明による導電性組成物が用いられている接合部を備えている部材を示す図である。It is a figure which shows the member provided with the joint part which uses the conductive composition by this invention. 各種形状の粒子におけるフェレー径の測定を示す図である。It is a figure which shows the measurement of the ferret diameter in the particle of various shapes. 樹脂粒子のDSC測定結果を示す図である。It is a figure which shows the DSC measurement result of a resin particle. 樹脂粒子のDSC測定結果を示す図である。It is a figure which shows the DSC measurement result of a resin particle. 樹脂粒子のDSC測定結果を示す図である。It is a figure which shows the DSC measurement result of a resin particle. 樹脂粒子のDSC測定結果を示す図である。It is a figure which shows the DSC measurement result of a resin particle. 従来技術による樹脂粒子の加熱前および加熱後の電子顕微鏡写真を示す図である。It is a figure which shows the electron micrograph before and after heating of a resin particle by a prior art. 本発明による樹脂粒子の加熱前および加熱後の電子顕微鏡写真を示す図である。It is a figure which shows the electron micrograph before and after heating of the resin particle by this invention. 焼結後の本発明による導電性組成物および比較例の断面の電子顕微鏡写真を示す図である。It is a figure which shows the electron micrograph of the conductive composition by this invention after sintering and the cross section of the comparative example. 焼結後の本発明による導電性組成物の細孔分布とクラックを示す図である。It is a figure which shows the pore distribution and the crack of the conductive composition by this invention after sintering.

本発明による導電性組成物は、導電性フィラーおよび樹脂等から構成されるマイクロメ
ートルサイズの粒子を含有しており、前記粒子は、導電性組成物を加熱もしくは焼結する
前後において、最大フェレー径の変化率が、1.20未満である。本発明によれば、最大
フェレー径の変化率は、耐剥離性の観点から、1.10未満であることが好ましく、0.
9〜1.0の範囲であることが特に好ましい。つまり、本発明による導電性組成物におい
て使用する、樹脂等から構成される粒子は、導電性組成物を焼結もしくは加熱硬化する温
度で、粒子が溶融して変形することなく、当初の形状をほぼ維持できるものである。
The conductive composition according to the present invention contains micrometer-sized particles composed of a conductive filler, a resin, and the like, and the particles have a maximum ferret diameter before and after heating or sintering the conductive composition. The rate of change of is less than 1.20. According to the present invention, the rate of change of the maximum ferret diameter is preferably less than 1.10 from the viewpoint of peel resistance, and 0.
It is particularly preferably in the range of 9 to 1.0. That is, the particles composed of a resin or the like used in the conductive composition according to the present invention have an initial shape without being melted and deformed at a temperature at which the conductive composition is sintered or heat-cured. It is almost sustainable.

フェレー径(Feret’s Diameter)とは、選択した粒子の輪郭にある任意の2点を結ぶ
直線によって表され、それらの直線のうち、もっとも長いものを最大フェレー径といい、
最も短いものを最小フェレー径という。最大フェレー径は、最大キャリパー長(maximum
caliper)ともいわれる。本発明による樹脂粒子のフェレー径の測定は、導電性組成物が
塗布された部材の断面を、たとえば走査型電子顕微鏡(SEM)または高倍率の光学顕微
鏡(デジタルマイクロスコープ)を使って観察し、取得した画像から、画像解析ソフトI
mage−Jを用いて粒子の輪郭を特定して、粒子の形状を明らかに確認することができ
る粒子100〜200個を選んで行うことができる。
Feret's Diameter is represented by a straight line connecting any two points on the contour of the selected particle, and the longest of those straight lines is called the maximum Ferret diameter.
The shortest one is called the minimum ferret diameter. Maximum ferret diameter is maximum caliper length
Also known as caliper). In the measurement of the ferret diameter of the resin particles according to the present invention, the cross section of the member coated with the conductive composition is observed using, for example, a scanning electron microscope (SEM) or a high-magnification optical microscope (digital microscope). Image analysis software I from the acquired image
The contour of the particles can be specified using mage-J, and 100 to 200 particles capable of clearly confirming the shape of the particles can be selected.

本発明によれば、粒子の最大フェレー径の変化率は、導電性組成物を焼結する前の粒子
の最大フェレー径の平均値と、導電性組成物を焼結した後の粒子の最大フェレー径の平均
値とを求め、以下の式に従って算出することができる:
最大フェレー径の変化率=加熱もしくは焼結後の最大フェレー径の平均値/加熱もしくは
焼結前の最大フェレー径の平均値
図4では、実線で囲まれている粒子は、多角形の粒子であり、点線で囲まれている粒子
は、円形もしくは楕円形の粒子である。また、図4には、長径15、短径11、最大フェ
レー径14、最小フェレー径10の例が示されている。図4の記載から明らかであるよう
に、粒子の最大フェレー径は、必ずしも粒子の長径(長軸)と一致するわけではなく、ま
た粒子の最小フェレー径は、必ずしも粒子の短径(短軸)と一致するわけではない。
According to the present invention, the rate of change of the maximum ferret diameter of the particles is the average value of the maximum ferret diameter of the particles before sintering the conductive composition and the maximum ferret of the particles after sintering the conductive composition. The average value of the diameter can be calculated and calculated according to the following formula:
Rate of change in maximum ferret diameter = average value of maximum ferret diameter after heating or sintering / average value of maximum ferret diameter before heating or sintering In Fig. 4, the particles surrounded by the solid line are polygonal particles. Yes, the particles surrounded by the dotted line are circular or elliptical particles. Further, FIG. 4 shows an example of a major axis 15, a minor axis 11, a maximum ferret diameter 14, and a minimum ferret diameter 10. As is clear from the description in FIG. 4, the maximum ferret diameter of the particle does not always coincide with the major axis (major axis) of the particle, and the minimum ferret diameter of the particle is not necessarily the minor axis (minor axis) of the particle. Does not match.

本発明により使用する、樹脂等から構成されるマイクロメートルサイズの粒子は、導電
性組成物を焼結する前後において、粒子の最大フェレー径の変化率が、1.20未満であ
るという要件を満たすことができる限り、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、シリコーン樹脂
等の樹脂から構成されていてもよいし、応力を吸収できる他の材料、たとえばスズ、金、
スズと金との合金といった無機材料から構成されていてもよい。当業者であれば、導電性
組成物の用途、塗布方法、望ましい物性、たとえば熱伝導性、導電性等を考慮して、適宜
、適切な材料を選択することができる。
The micrometer-sized particles made of a resin or the like used in the present invention satisfy the requirement that the rate of change in the maximum ferret diameter of the particles is less than 1.20 before and after sintering the conductive composition. As long as it can be, it may be composed of a resin such as a thermoplastic resin, a thermosetting resin, a silicone resin, or another material capable of absorbing stress, for example, tin, gold, etc.
It may be composed of an inorganic material such as an alloy of tin and gold. A person skilled in the art can appropriately select an appropriate material in consideration of the use of the conductive composition, the coating method, desirable physical characteristics, for example, thermal conductivity, conductivity and the like.

前記粒子は、耐剥離性の観点から、樹脂粒子であることが好ましい。樹脂粒子を使用す
る場合には、導電性組成物の焼結温度と、樹脂の融点とを考慮して、導電性組成物を焼結
する温度で、粒子の最大フェレー径の変化率が、1.20を超えない樹脂を選択すべきで
ある。
The particles are preferably resin particles from the viewpoint of peel resistance. When resin particles are used, the rate of change in the maximum ferret diameter of the particles is 1 at the temperature at which the conductive composition is sintered in consideration of the sintering temperature of the conductive composition and the melting point of the resin. Resins that do not exceed .20 should be selected.

なお、導電性組成物を焼結する温度は、使用される導電性フィラーや、樹脂粒子の種類
、粒径等に依存するが、通常、80℃〜300℃の範囲である。焼結温度が80℃前後の
温度より低いと、導電性組成物が硬化せず、焼結温度が約300℃を超えると、樹脂粒子
が溶融して変形したり、溶融した樹脂がボイドや細孔に流れたりするため、本願発明によ
る効果が得られない。導電性組成物の焼結は、異なった温度で2段階にわけて行うことも
できる。樹脂粒子を使用する場合には、たとえば第1段階で、80〜200℃程度、有利
には130〜200℃程度、さらに有利には140〜180℃程度で導電性組成物を焼結
させ、次いで第2段階で、上記温度よりも高い温度、たとえば150℃以上、有利には1
80℃以上、さらに有利には200℃以上で焼結を行うこともできる。また、導電性組成
物を焼結する時間は、通常、15分〜180分である。導電性組成物を焼結する時間は、
導電性組成物が硬化して接合部もしくは焼結部が得られる限り、特に制限されることはな
い。
[導電性フィラー(A)銀微粒子]
本発明による導電性組成物は、前記導電性フィラーとして、(A)ナノメートルサイズ
の銀微粒子、有利には平均粒子径が10〜300nmの銀微粒子を含有する。
The temperature at which the conductive composition is sintered depends on the conductive filler used, the type of resin particles, the particle size, and the like, but is usually in the range of 80 ° C to 300 ° C. If the sintering temperature is lower than about 80 ° C, the conductive composition does not cure, and if the sintering temperature exceeds about 300 ° C, the resin particles melt and deform, or the melted resin becomes voids or fine particles. Since it flows into the holes, the effect of the present invention cannot be obtained. Sintering of the conductive composition can also be performed in two steps at different temperatures. When resin particles are used, for example, in the first stage, the conductive composition is sintered at about 80 to 200 ° C, preferably about 130 to 200 ° C, and more preferably about 140 to 180 ° C, and then the conductive composition is sintered. In the second stage, a temperature higher than the above temperature, for example, 150 ° C. or higher, preferably 1
Sintering can also be performed at 80 ° C. or higher, more preferably 200 ° C. or higher. The time for sintering the conductive composition is usually 15 minutes to 180 minutes. The time to sinter the conductive composition is
As long as the conductive composition is cured to obtain a bonded portion or a sintered portion, there is no particular limitation.
[Conductive filler (A) silver fine particles]
The conductive composition according to the present invention contains (A) nanometer-sized silver fine particles, preferably silver fine particles having an average particle diameter of 10 to 300 nm, as the conductive filler.

本発明による銀微粒子(A)の平均粒子径は、焼結性の観点から好ましくは20〜18
0nm、より好ましくは30〜170nm、さらに好ましくは40〜160nmである。
銀微粒子(A)の平均粒子径が10nm未満であると、銀微粒子(A)が表面に被覆を有
する場合に、当該被覆の除去が難しくなり、焼結が妨げられる場合がある。銀微粒子(A
)の平均粒子径が、300nmを超えると、相応して比表面積が小さくなることにより、
焼結が妨げられる場合がある。
The average particle size of the silver fine particles (A) according to the present invention is preferably 20 to 18 from the viewpoint of sinterability.
It is 0 nm, more preferably 30 to 170 nm, still more preferably 40 to 160 nm.
If the average particle size of the silver fine particles (A) is less than 10 nm, it may be difficult to remove the coating when the silver fine particles (A) have a coating on the surface, and sintering may be hindered. Silver fine particles (A
), When the average particle size exceeds 300 nm, the specific surface area becomes correspondingly smaller.
Sintering may be hindered.

銀微粒子(A)のタップ密度は、特に限定されないが、導電性組成物の焼結性の観点か
ら、4g/cm以上であることが好ましく、5g/cm以上であることがより好まし
く、5.5g/cm以上であることがさらに好ましい。また、導電性組成物を長期にわ
たって保管する際に銀微粒子(A)の沈殿を回避する観点から、タップ密度は、8g/c
以下であることが好ましく、7.5g/cm以下であることがより好ましく、7g
/cm以下であることがさらに好ましい。銀微粒子(A)のタップ密度は、たとえば、
JIS規格Z2512:2012の金属粉−タップ密度測定方法により測定して算出する
ことができる。
The tap density of the silver fine particles (A) is not particularly limited , but is preferably 4 g / cm 3 or more, more preferably 5 g / cm 3 or more, from the viewpoint of sinterability of the conductive composition. It is more preferably 5.5 g / cm 3 or more. Further, from the viewpoint of avoiding precipitation of silver fine particles (A) when the conductive composition is stored for a long period of time, the tap density is 8 g / c.
It is preferably m 3 or less, more preferably 7.5 g / cm 3 or less, and 7 g.
It is more preferably / cm 3 or less. The tap density of the silver fine particles (A) is, for example,
It can be measured and calculated by the metal powder-tap density measuring method of JIS standard Z2512: 2012.

銀微粒子(A)の形状は、特に限定されず、たとえばフレーク状、プレート状、球状、
キュービック状、ロッド状等の形状が可能である。銀微粒子(A)の形状として、フレー
ク状もしくはプレート状を採用した場合には、導電性組成物を焼結した後に、導電性およ
び/または熱伝導性の優れた焼結部が得られる。また、フレーク状もしくはプレート状の
銀微粒子は、主として短径方向に焼結するため、球状の銀微粒子を使用した場合よりも内
部応力が小さく、銀微粒子が高配向することによって、反射率に優れた焼結部もしくは接
合部が得られる。さらに、フレーク状もしくはプレート状の銀微粒子は、酸素の有無によ
る影響を受けにくいため、窒素等の不活性ガス雰囲気下での焼結が可能となる。
The shape of the silver fine particles (A) is not particularly limited, and for example, flakes, plates, spheres, etc.
Cubic-shaped, rod-shaped, and other shapes are possible. When a flake shape or a plate shape is adopted as the shape of the silver fine particles (A), a sintered portion having excellent conductivity and / or thermal conductivity can be obtained after sintering the conductive composition. In addition, since flake-shaped or plate-shaped silver fine particles are sintered mainly in the minor axis direction, the internal stress is smaller than when spherical silver fine particles are used, and the silver fine particles are highly oriented, resulting in excellent reflectance. A sintered or joined portion is obtained. Further, since the flake-shaped or plate-shaped silver fine particles are not easily affected by the presence or absence of oxygen, sintering is possible in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen.

銀微粒子(A)は、表面が被覆されていてもよい。このような被覆のためのコーティン
グ剤は、当業者に公知であるが、たとえば、アミン、カルボン酸等が挙げられる。カルボ
ン酸のコーティング剤は、焼結の際に除去されやすいため、焼結後の導電性組成物の硬化
を容易にし、かつ焼結部の放熱性を向上させる観点から好ましい。カルボン酸としては、
たとえばモノカルボン酸、ポリカルボン酸、オキシカルボン酸等が挙げられる。また、カ
ルボン酸としては、樹脂または溶剤への分散性の観点から炭素数12〜24の飽和脂肪酸
および/または不飽和脂肪酸が好ましい。
The surface of the silver fine particles (A) may be coated. Coating agents for such coatings are known to those of skill in the art, and examples thereof include amines, carboxylic acids and the like. Since the carboxylic acid coating agent is easily removed during sintering, it is preferable from the viewpoint of facilitating the curing of the conductive composition after sintering and improving the heat dissipation of the sintered portion. As a carboxylic acid,
For example, monocarboxylic acid, polycarboxylic acid, oxycarboxylic acid and the like can be mentioned. Further, as the carboxylic acid, a saturated fatty acid having 12 to 24 carbon atoms and / or an unsaturated fatty acid is preferable from the viewpoint of dispersibility in a resin or a solvent.

コーティング剤は、1種類でもよく、2種類以上のコーティング剤を併用してもよい。
コーティング剤により銀微粒子(A)を被覆する方法は、当業者に公知であるが、たとえ
ば銀微粒子(A)とコーティング剤とをミキサー中で撹拌・混合する、銀微粒子(A)を
コーティング剤の溶液中に含浸する等の方法が挙げられる。
The coating agent may be one kind or two or more kinds of coating agents may be used in combination.
A method of coating the silver fine particles (A) with the coating agent is known to those skilled in the art. For example, the silver fine particles (A) are mixed with the silver fine particles (A) in a mixer, and the silver fine particles (A) are used as the coating agent. Examples thereof include impregnation into a solution.

本発明による導電性組成物中の銀微粒子(A)の含有量は、特に限定されないが、焼結
に伴う収縮抑制の観点から、導電性組成物の総質量100%に対して5〜50質量%が好
ましく、導電性および/または熱伝導性を向上する観点から、より好ましくは10〜40
質量%、特に好ましくは15〜35質量%である。
[導電性フィラー(B)金属粒子]
本発明による導電性組成物は、前記導電性フィラーとしてさらに、(B)マイクロメー
トルサイズの金属粒子、有利には平均粒子径が0.5〜10μmの金属粒子を含有する。
The content of the silver fine particles (A) in the conductive composition according to the present invention is not particularly limited, but from the viewpoint of suppressing shrinkage due to sintering, 5 to 50 mass with respect to 100% of the total mass of the conductive composition. % Is preferable, and more preferably 10 to 40 from the viewpoint of improving conductivity and / or thermal conductivity.
It is by mass, particularly preferably 15 to 35% by mass.
[Conductive filler (B) metal particles]
The conductive composition according to the present invention further contains (B) micrometer-sized metal particles, preferably metal particles having an average particle diameter of 0.5 to 10 μm, as the conductive filler.

本発明による金属粒子(B)の平均粒子径は、導電性組成物のレオロジーの観点から好
ましくは0.6〜8μmであり、より好ましくは0.7〜7μm、さらに好ましくは0.
8〜6μmである。金属粒子(B)の平均粒子径が、0.5μm未満であると、導電性組
成物を焼結する際の収縮抑制効果が低下し、被接着部材と焼結部との密着性が低下する。
金属粒子(B)の平均粒子径が、10μmを超えると、導電性組成物の焼結性が損なわれ
ることにより、被接着部材と焼結部との密着性が低下する。
The average particle size of the metal particles (B) according to the present invention is preferably 0.6 to 8 μm, more preferably 0.7 to 7 μm, still more preferably 0.
It is 8 to 6 μm. When the average particle size of the metal particles (B) is less than 0.5 μm, the shrinkage suppressing effect when sintering the conductive composition is lowered, and the adhesion between the bonded member and the sintered portion is lowered. ..
If the average particle size of the metal particles (B) exceeds 10 μm, the sinterability of the conductive composition is impaired, and the adhesion between the bonded member and the sintered portion is lowered.

金属粒子(B)の平均粒子径の分布は、単一のピークを有していてもよいし、複数のピ
ークを有していてもよい。
The distribution of the average particle size of the metal particles (B) may have a single peak or may have a plurality of peaks.

金属粒子(B)のBET比表面積は、特に限定されないが、0.1〜3m/gである
ことが好ましく、0.2〜2m/gであることがより好ましく、0.3〜1m/gで
あることがさらに好ましい。被接着部材に接する表面積を確保する観点から、金属粒子(
B)のBET比表面積は、0.1m/g以上であることが好ましい。また、後述する(
D)バインダー樹脂および/または溶剤の使用量を低減する観点から、金属粒子(B)の
BET比表面積は、3m/g以下であることが好ましい。金属粒子(B)のBET比表
面積は、BET1点法に従い、BET比表面積測定装置を用いて測定することができる。
BET specific surface area of the metal particles (B) is not particularly limited, is preferably 0.1~3m 2 / g, more preferably 0.2~2m 2 / g, 0.3~1m It is more preferably 2 / g. From the viewpoint of ensuring the surface area in contact with the member to be adhered, metal particles (
The BET specific surface area of B) is preferably 0.1 m 2 / g or more. In addition, it will be described later (
D) From the viewpoint of reducing the amount of the binder resin and / or the solvent used, the BET specific surface area of the metal particles (B) is preferably 3 m 2 / g or less. The BET specific surface area of the metal particles (B) can be measured using a BET specific surface area measuring device according to the BET one-point method.

金属粒子(B)のタップ密度は、特に限定されないが、被接着部材への導電性組成物の
接着強度の観点から、4g/cm以上であることが好ましく、5g/cm以上である
ことがより好ましく、5.5g/cm以上であることがさらに好ましい。また、導電性
組成物を長期にわたって保管する際に銀微粒子(A)の沈殿を回避する観点から、タップ
密度は、8g/cm以下であることが好ましく、7.5g/cm以下であることがよ
り好ましく、7g/cm以下であることがさらに好ましい。金属粒子(B)のタップ密
度は、たとえば、JIS規格Z2512:2012の金属粉−タップ密度測定方法により
測定して算出することができる。
The tap density of the metal particles (B) is not particularly limited, but is preferably 4 g / cm 3 or more, preferably 5 g / cm 3 or more, from the viewpoint of the adhesive strength of the conductive composition to the bonded member. Is more preferable, and 5.5 g / cm 3 or more is further preferable. Further, from the viewpoint of avoiding precipitation of silver fine particles (A) when the conductive composition is stored for a long period of time, the tap density is preferably 8 g / cm 3 or less, preferably 7.5 g / cm 3 or less. More preferably, it is more preferably 7 g / cm 3 or less. The tap density of the metal particles (B) can be measured and calculated by, for example, the metal powder-tap density measuring method of JIS standard Z2512: 2012.

金属粒子(B)の形状は、特に限定されない。たとえばフレーク状、プレート状、球状
、キュービック状、ロッド状等の当業者に公知の形状とすることが可能である。金属粒子
(B)の形状として、フレーク状もしくはプレート状を採用した場合には、導電性組成物
を焼結した後に、導電性および/または熱伝導性の優れた焼結部が得られる。また、フレ
ーク状もしくはプレート状の銀微粒子は、主として短径方向に焼結するため、球状の銀微
粒子を使用した場合よりも内部応力が小さく、銀微粒子が高配向することによって、反射
率に優れた焼結部もしくは接合部が得られる。さらに、フレーク状もしくはプレート状の
銀微粒子は、酸素の有無による影響を受けにくいため、窒素等の不活性ガス雰囲気下での
焼結が可能となる。
The shape of the metal particles (B) is not particularly limited. For example, a shape known to those skilled in the art such as a flake shape, a plate shape, a spherical shape, a cubic shape, and a rod shape can be used. When a flake shape or a plate shape is adopted as the shape of the metal particles (B), a sintered portion having excellent conductivity and / or thermal conductivity can be obtained after sintering the conductive composition. In addition, since flake-shaped or plate-shaped silver fine particles are sintered mainly in the minor axis direction, the internal stress is smaller than when spherical silver fine particles are used, and the silver fine particles are highly oriented, resulting in excellent reflectance. A sintered or joined portion is obtained. Further, since the flake-shaped or plate-shaped silver fine particles are not easily affected by the presence or absence of oxygen, sintering is possible in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen.

本発明による金属粒子(B)を構成する金属は、焼結部の導電性に貢献できる限り、特
に限定されない。導電性に貢献できる金属として、当業者に公知の金属、たとえば銀、銅
、ニッケル、アルミニウム、クロム、金、白金、パラジウム、タングステン、モリブデン
等の金属を、単体として、混合物として、合金として、および/または酸化物として使用
することができる。前記金属の合金は、2元系合金であっても、3元系合金であってもよ
く、合金中には、前記金属以外の元素が含まれていてもよい。また、金属粒子(B)を構
成する材料として、カーボンナノチューブを使用することも可能である。また、金属粒子
(B)は、2種類以上の混合物であってもよい。
The metal constituting the metal particles (B) according to the present invention is not particularly limited as long as it can contribute to the conductivity of the sintered portion. Metals known to those skilled in the art, such as silver, copper, nickel, aluminum, chromium, gold, platinum, palladium, tungsten, molybdenum, etc., can be used as simple substances, as mixtures, as alloys, and as metals that can contribute to conductivity. / Or can be used as an oxide. The alloy of the metal may be a binary alloy or a ternary alloy, and the alloy may contain an element other than the metal. It is also possible to use carbon nanotubes as the material constituting the metal particles (B). Further, the metal particles (B) may be a mixture of two or more kinds.

なお、本発明による導電性組成物中の銀微粒子(A)および金属粒子(B)の比率は、
特に限定されないが、熱伝導率と接合性のバランスの観点から、質量比で、5:95〜6
0:40の範囲が好ましく、より好ましくは10:90〜50:50の範囲、特に好まし
くは15:85〜40:60の範囲である。
[(C)樹脂粒子]
本発明によれば、前記最大フェレー径の変化率を有する粒子として、(C)平均粒子径
が2〜15μmである樹脂粒子を使用する。
The ratio of silver fine particles (A) and metal particles (B) in the conductive composition according to the present invention is
Although not particularly limited, the mass ratio is 5:95 to 6 from the viewpoint of the balance between thermal conductivity and bondability.
The range of 0:40 is preferable, the range of 10:90 to 50:50 is more preferable, and the range of 15:85 to 40:60 is particularly preferable.
[(C) Resin particles]
According to the present invention, as the particles having the rate of change in the maximum ferret diameter, (C) resin particles having an average particle diameter of 2 to 15 μm are used.

導電性組成物を焼結した後の焼結部における応力緩和および亀裂進展抑制効果の観点か
ら、樹脂粒子(C)の平均粒子径は、3μm以上であることが好ましく、4μm以上であ
ることがさらに好ましい。導電性組成物を焼結した後の焼結部における応力分散および焼
結部の厚さの観点から、樹脂粒子(C)の平均粒子径は、13μm以下であることが好ま
しく、12μm以下であることがさらに好ましい。樹脂粒子(C)の平均粒子径が大きす
ぎると、導電性樹脂組成物の体積あたりの樹脂粒子(C)の数が少なくなり、樹脂粒子(
C)の均一な分散が難しくなることにより、応力を分散する効果が低下する。また、樹脂
粒子(C)の平均粒子径が大きいと、相応して焼結部の厚さを薄くすることができないた
め、被接着部材から発生した熱を効率よく逃がすことができなくなる。
From the viewpoint of stress relaxation and crack growth suppressing effect in the sintered portion after sintering the conductive composition, the average particle size of the resin particles (C) is preferably 3 μm or more, and preferably 4 μm or more. More preferred. From the viewpoint of stress dispersion in the sintered portion after sintering the conductive composition and the thickness of the sintered portion, the average particle size of the resin particles (C) is preferably 13 μm or less, preferably 12 μm or less. Is even more preferable. If the average particle size of the resin particles (C) is too large, the number of resin particles (C) per volume of the conductive resin composition decreases, and the resin particles (C) become small.
Since it becomes difficult to uniformly disperse C), the effect of dispersing stress is reduced. Further, if the average particle size of the resin particles (C) is large, the thickness of the sintered portion cannot be reduced accordingly, so that the heat generated from the bonded member cannot be efficiently dissipated.

また、部材を接合する場合には、接合部の厚みは、用途によっては、最大で約200μ
m程度となることもあるが、通常は10μm〜50μmである。従って、導電性組成物を
加熱硬化させる際に生じる15%程度の収縮率も考慮して、樹脂粒子(C)の平均粒子径
は、樹脂粒子(C)の均一な分散、ならびに接合部における均一な応力の緩和および分散
、ひいては剥離の抑制という観点から、加熱硬化後の接合部の厚みの85%以下程度の範
囲とすることが好ましい。
When joining members, the maximum thickness of the joint is about 200 μm, depending on the application.
It may be about m, but usually it is 10 μm to 50 μm. Therefore, considering the shrinkage rate of about 15% generated when the conductive composition is heat-cured, the average particle size of the resin particles (C) is uniform in the dispersion of the resin particles (C) and uniform in the joint portion. From the viewpoint of alleviating and dispersing stress and suppressing peeling, it is preferable that the thickness is about 85% or less of the thickness of the joint after heat curing.

樹脂粒子(C)の形状は、球状もしくは略球状が好ましいが、立方体状、円柱状、角柱
状、円錐状、角錐状、フレーク状等の形状であってもよい。
The shape of the resin particles (C) is preferably spherical or substantially spherical, but may be cubic, cylindrical, prismatic, conical, pyramidal, flake or the like.

樹脂粒子(C)の融点は、樹脂組成物の焼結温度より高く、170℃〜250℃である
ことが好ましい。
The melting point of the resin particles (C) is higher than the sintering temperature of the resin composition, and is preferably 170 ° C to 250 ° C.

樹脂粒子(C)を構成する樹脂として、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂およびシリコーン
樹脂からなる群から選択される樹脂を使用することができる。前記樹脂として、当業者に
公知の樹脂を使用することができる。熱可塑性樹脂としては、ポリアミド、たとえばナイ
ロン11、ナイロン12、ナイロン6等のナイロン樹脂、AS樹脂、ABS樹脂、AES
樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリスチレン、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィ
ン樹脂、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、
ポリビニルエーテル、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート
、ポリブチレンテレフタレート、ポリビニルブチラール、ポリスルホン、ポリエーテルイ
ミド、エチルセルロース、酢酸セルロース、各種のフッ素樹脂、ポリオレフィンエラスト
マー、飽和ポリエステル樹脂等の粒子が挙げられる。
As the resin constituting the resin particles (C), a resin selected from the group consisting of a thermoplastic resin, a thermosetting resin and a silicone resin can be used. As the resin, a resin known to those skilled in the art can be used. Examples of the thermoplastic resin include polyamides, for example, nylon resins such as nylon 11, nylon 12, and nylon 6, AS resins, ABS resins, and AES.
Resin, vinyl acetate resin, polystyrene, polyolefin resin such as polyethylene and polypropylene, polyvinyl chloride, acrylic resin, methacrylic resin, polyvinyl alcohol resin,
Particles such as polyvinyl ether, polyacetal, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyvinyl butyral, polysulfone, polyetherimide, ethyl cellulose, cellulose acetate, various fluororesins, polyolefin elastomers, saturated polyester resins and the like can be mentioned.

熱硬化性樹脂としては、たとえばポリウレタン樹脂等の尿素樹脂、ポリイミド樹脂、フ
ェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエスエル樹脂、アルキド樹脂が
挙げられる。
Examples of the thermosetting resin include urea resin such as polyurethane resin, polyimide resin, phenol resin, epoxy resin, melamine resin, unsaturated polysell resin, and alkyd resin.

シリコーン樹脂は、ケイ素樹脂ともよばれ、オルガノポリシロキサンを主鎖とする一連
の樹脂である。
The silicone resin, also called a silicon resin, is a series of resins having an organopolysiloxane as a main chain.

樹脂粒子(C)を構成する上記の樹脂は、単独で使用してもよく、前記樹脂の2種類以
上の併用であってもよい。また、前記樹脂を構成するモノマー1種類からなる単独重合体
であっても、モノマー2種類以上からなる共重合体であってもよい。
The above-mentioned resin constituting the resin particles (C) may be used alone or may be used in combination of two or more kinds of the above-mentioned resins. Further, it may be a homopolymer composed of one kind of monomers constituting the resin, or a copolymer composed of two or more kinds of monomers.

被接着部材からの焼結部もしくは接合部の剥離を効果的に防止する観点から、融点もし
くはDSCピークが140〜250℃の範囲の樹脂の粒子が好ましい。融点が140〜2
50℃の範囲の樹脂としては、たとえばナイロン12、ナイロン11、ナイロン6、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、酢酸ビニル樹脂、飽和ポリエステル樹脂などが挙げられる。
中でも、ナイロン12、ナイロン11、ナイロン6、ポリエチレンが好ましく用いられ、
ナイロン12、ナイロン11、ナイロン6がより好ましく用いられ、ナイロン12、ナイ
ロン11が更に好ましく用いられる。
From the viewpoint of effectively preventing peeling of the sintered portion or the joint portion from the member to be adhered, resin particles having a melting point or DSC peak in the range of 140 to 250 ° C. are preferable. Melting point is 140-2
Examples of the resin in the range of 50 ° C. include nylon 12, nylon 11, nylon 6, polyethylene, polypropylene, vinyl acetate resin, saturated polyester resin and the like.
Among them, nylon 12, nylon 11, nylon 6, and polyethylene are preferably used.
Nylon 12, nylon 11, and nylon 6 are more preferably used, and nylon 12 and nylon 11 are more preferably used.

本発明によれば、樹脂粒子(C)は、導電性組成物を焼結する温度である80℃以上3
00℃以下、好ましくは140℃以上250℃以下、さらに好ましくは165℃以上の温
度でも、焼結前の粒子の形状をほぼ維持することができ、かつ加熱もしくは焼結の前後に
おいて導電性樹脂組成物中で均一に分散されているため、焼結後に得られる焼結部もしく
は接合部における応力が緩和および分散される。このため、従来技術による導電性組成物
によって得られていた接合部に比べて、面積の大きい部材であっても、接合部内での亀裂
の進行が抑制され、ひいては部材、たとえばシリコンチップと接合部、接合部と被接着部
材、たとえばリードフレームとの剥離が大幅に抑制されることで、接合信頼性の高い部材
、好ましくは接合相手との接合信頼性に優れた電子部品、より具体的には接合相手との接
合信頼性に優れた車載用電子部品が得られる。
According to the present invention, the resin particles (C) have a temperature of 80 ° C. or higher, which is the temperature at which the conductive composition is sintered.
Even at a temperature of 00 ° C. or lower, preferably 140 ° C. or higher and 250 ° C. or lower, more preferably 165 ° C. or higher, the shape of the particles before sintering can be substantially maintained, and the conductive resin composition is formed before and after heating or sintering. Since it is uniformly dispersed in the object, the stress in the sintered portion or the joint portion obtained after sintering is relaxed and dispersed. For this reason, even if the member has a large area as compared with the joint portion obtained by the conductive composition according to the prior art, the progress of cracks in the joint portion is suppressed, and eventually the member, for example, a silicon chip and the joint portion are suppressed. , A member having high joining reliability, preferably an electronic component having excellent joining reliability with a joining partner, more specifically, by significantly suppressing peeling between a joint portion and a member to be bonded, for example, a lead frame. An in-vehicle electronic component having excellent bonding reliability with a bonding partner can be obtained.

導電性組成物中での樹脂粒子(C)の含有量は、冷熱サイクル後の被接着部材からの焼
結部もしくは接合部の剥離を効果的に防止する観点から、導電性組成物の質量に対して、
0.1質量%以上であることが好ましく、0.5質量%以上であることがより好ましく、
1質量%以上であることがさらに好ましく、2質量%以上であることが特に好ましい。導
電性組成物が硬化した後の焼結部もしくは接合部の熱伝導率の低下を防止する観点から、
樹脂粒子(C)の含有量は、導電性組成物の質量に対して、10質量%以下であることが
好ましく、7質量%以下であることがより好ましく、5質量%以下であることがさらに好
ましい。
The content of the resin particles (C) in the conductive composition is the mass of the conductive composition from the viewpoint of effectively preventing peeling of the sintered portion or the joint portion from the bonded member after the thermal cycle. for,
It is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more.
It is more preferably 1% by mass or more, and particularly preferably 2% by mass or more. From the viewpoint of preventing a decrease in the thermal conductivity of the sintered portion or the joint portion after the conductive composition is cured, from the viewpoint of preventing the decrease in thermal conductivity.
The content of the resin particles (C) is preferably 10% by mass or less, more preferably 7% by mass or less, and further preferably 5% by mass or less, based on the mass of the conductive composition. preferable.

なお、本明細書において、金属粒子(B)および樹脂粒子(C)の平均粒子径は、レー
ザー回折・散乱式粒度分析計を用いて測定された累積体積百分率が50体積%の粒子径(
粒子径分布の50%平均粒子径)(D50)とする。このような測定のためには、たとえ
ば日機装株式会社製のレーザー回折・散乱式粒度分析計MT−3000を用いることがで
きる。銀微粒子(A)の平均粒子径は、動的光散乱法を用いて測定された粒子径分布の5
0%平均粒子径(D50)とする。このような粒子径は、たとえば、日機装株式会社製の
ナノトラック粒子分布測定装置を用いて測定することができる。
In the present specification, the average particle size of the metal particles (B) and the resin particles (C) is a particle size having a cumulative volume percentage of 50% by volume measured by using a laser diffraction / scattering type particle size analyzer.
50% average particle size of the particle size distribution) (D50). For such measurement, for example, a laser diffraction / scattering type particle size analyzer MT-3000 manufactured by Nikkiso Co., Ltd. can be used. The average particle size of the silver fine particles (A) is 5 of the particle size distribution measured by the dynamic light scattering method.
The average particle size is 0% (D50). Such a particle size can be measured using, for example, a nanotrack particle distribution measuring device manufactured by Nikkiso Co., Ltd.

樹脂粒子(C)の融点は、樹脂の種類に応じて決定されるものであり、当業者には周知
である。樹脂の融点を測定するためには、たとえば示差走査熱量測定装置(DSC)を使
用することができる。図5〜図8には、例示としてそれぞれ、以下の表1に記載の樹脂粒
子(c1)、(c3)、(c4)および(c11)のDSCピークが示されている。
The melting point of the resin particles (C) is determined according to the type of resin and is well known to those skilled in the art. For measuring the melting point of the resin, for example, a differential scanning calorimetry device (DSC) can be used. 5 to 8 show DSC peaks of the resin particles (c1), (c3), (c4) and (c11) shown in Table 1 below, respectively, as an example.

本発明による導電性組成物は、銀微粒子(A)、金属粒子(B)、樹脂粒子(C)以外
にさらに、以下に記載する各成分が配合されていてもよい。
[(D)バインダー樹脂]
本発明の導電性組成物では、必要に応じて、さらに、バインダー樹脂(D)を含有して
もよい。バインダー樹脂(D)を含有することで、導電性組成物に、さらに、流動性およ
び接着性を付与することができる。バインダー樹脂(D)は、作業性の観点から、単独で
、または溶剤に溶解した後に液状である限り、特に限定されないが、たとえばポリオレフ
ィン、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコール、エチルセルロース、飽和ポリエス
テル樹脂、アクリル樹脂等の熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン
樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂、またはシリコーン樹脂を用いることができる。
これらの樹脂は単独で用いても、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。また、焼結時
に高温になるため耐熱性の観点から、バインダー樹脂(D)は、熱硬化性樹脂であること
が好ましく、エポキシ樹脂であることが特に好ましい。
In addition to the silver fine particles (A), metal particles (B), and resin particles (C), the conductive composition according to the present invention may further contain each of the components described below.
[(D) Binder resin]
The conductive composition of the present invention may further contain a binder resin (D), if necessary. By containing the binder resin (D), the conductive composition can be further imparted with fluidity and adhesiveness. The binder resin (D) is not particularly limited as long as it is liquid alone or after being dissolved in a solvent from the viewpoint of workability, but for example, polyolefin, polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol, ethyl cellulose, saturated polyester resin, acrylic resin and the like. Thermoplastic resin, thermosetting resin such as epoxy resin, phenol resin, urethane resin, polyimide resin, etc., or silicone resin can be used.
These resins may be used alone or in combination of two or more. Further, the binder resin (D) is preferably a thermosetting resin, and particularly preferably an epoxy resin, from the viewpoint of heat resistance because the temperature becomes high during sintering.

バインダー樹脂(D)の含有量は、導電性組成物の質量に対して、10質量%以下であ
ることが好ましく、8質量%以下であることがより好ましく、6質量%以下であることが
さらに好ましい。バインダー樹脂(D)の含有量が、導電性組成物の質量に対して10質
量%以下であると、銀微粒子(A)および/または金属粒子(B)のネッキングによるネ
ットワークが形成されやすくなり、安定した導電性および熱伝導性が得られる。またバイ
ンダー樹脂は、導電性組成物の質量に対して、流動性や接着性の観点から0.5質量%以
上の量で用いることが好ましい。
<硬化剤>
本発明による導電性組成物は、上記成分以外に、硬化剤を含有していてもよい。硬化剤
としては、たとえば第三級アミン、アルキル尿素、イミダゾール等のアミン系硬化剤や、
フェノール系硬化剤等が挙げられる。
The content of the binder resin (D) is preferably 10% by mass or less, more preferably 8% by mass or less, and further preferably 6% by mass or less, based on the mass of the conductive composition. preferable. When the content of the binder resin (D) is 10% by mass or less with respect to the mass of the conductive composition, a network due to necking of the silver fine particles (A) and / or the metal particles (B) is likely to be formed. Stable conductivity and thermal conductivity can be obtained. Further, the binder resin is preferably used in an amount of 0.5% by mass or more with respect to the mass of the conductive composition from the viewpoint of fluidity and adhesiveness.
<Curing agent>
The conductive composition according to the present invention may contain a curing agent in addition to the above components. Examples of the curing agent include amine-based curing agents such as tertiary amines, alkylureas and imidazoles, and curing agents.
Examples thereof include phenolic curing agents.

硬化剤の含有量は、導電性組成物の質量に対して、2質量%以下であることが好ましい
。そうすることで未硬化の硬化剤が残りにくくなり、被接着部材との密着性が良好となる

<硬化促進剤>
本発明の導電性組成物にはさらに硬化促進剤を含有していてもよい。硬化促進剤として
は、たとえば2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニル−
4―メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール、2―メチル−4−メチルイミダゾール
、1−シアノ−2−エチル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール類、第三級アミン
類、トリフェニルフォスフィン類、尿素系化合物、フェノール類、アルコール類、カルボ
ン酸類等が挙げられる。硬化促進剤は、2種類以上を併用してもよい。
The content of the curing agent is preferably 2% by mass or less with respect to the mass of the conductive composition. By doing so, the uncured curing agent is less likely to remain, and the adhesion to the bonded member is improved.
<Hardening accelerator>
The conductive composition of the present invention may further contain a curing accelerator. Examples of the curing accelerator include 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole and 2-phenyl-.
Imidazoles such as 4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, 2-methyl-4-methylimidazole, 1-cyano-2-ethyl-4-methylimidazole, tertiary amines, triphenylphosphine, urea-based Examples include compounds, phenols, alcohols, carboxylic acids and the like. Two or more kinds of curing accelerators may be used in combination.

硬化促進剤を使用する場合には、その含有量は、導電性組成物の質量に対して、通常は
0.5質量%以下である。
<溶剤/希釈剤>
本発明による導電性組成物にはさらに、導電性組成物をペースト状にして、塗布を容易
にするために溶剤もしくは希釈剤を含有していてもよい。溶剤もしくは希釈剤を使用する
場合には、ペースト中の樹脂粒子の形状を維持することができるよう、樹脂粒子を溶解し
ない溶剤もしくは希釈剤を用いる。その他の点で、使用する溶剤もしくは希釈剤は特に限
定されないが、焼結の際の揮発性の観点から、沸点が350℃以下の溶剤もしくは希釈剤
が好ましく、沸点が300℃以下の溶剤もしくは希釈剤がより好ましい。溶剤もしくは希
釈剤として、当業者に公知のもの、たとえばアセテート、エーテル、炭化水素等、より具
体的には、ジブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート等を使用することがで
きる。
When a curing accelerator is used, its content is usually 0.5% by mass or less with respect to the mass of the conductive composition.
<Solvent / Diluent>
The conductive composition according to the present invention may further be made into a paste and contain a solvent or a diluent for facilitating application. When a solvent or a diluent is used, a solvent or a diluent that does not dissolve the resin particles is used so that the shape of the resin particles in the paste can be maintained. In other respects, the solvent or diluent used is not particularly limited, but from the viewpoint of volatility during sintering, a solvent or diluent having a boiling point of 350 ° C. or lower is preferable, and a solvent or diluent having a boiling point of 300 ° C. or lower is preferable. The agent is more preferred. As the solvent or diluent, those known to those skilled in the art, such as acetate, ether, hydrocarbon, and more specifically, dibutyl carbitol, butyl carbitol acetate, and the like can be used.

溶剤もしくは希釈剤の含有率は、導電性組成物の質量に対して、通常は15質量%以下
であり、作業性の観点から、好ましくは10質量%以下である。
<添加剤>
本発明による導電性組成物は、上記の成分以外にさらに、当業者に公知の添加剤、たと
えば酸化防止剤、紫外線吸収剤、粘着付与剤、粘性調整剤、分散剤、カップリング剤、強
靭性付与剤、エラストマー等を、本発明による効果を損なわない範囲で含有していてもよ
い。
The content of the solvent or the diluent is usually 15% by mass or less with respect to the mass of the conductive composition, and is preferably 10% by mass or less from the viewpoint of workability.
<Additives>
In addition to the above components, the conductive composition according to the present invention further comprises additives known to those skilled in the art, such as antioxidants, ultraviolet absorbers, tackifiers, viscosity modifiers, dispersants, coupling agents, and toughness. The additive, elastomer and the like may be contained within a range that does not impair the effects of the present invention.

本発明による導電性組成物は、上記の銀微粒子(A)、金属粒子(B)、樹脂粒子(C
)、および必要に応じてバインダー樹脂(D)、ならびに必要に応じて上記のその他の成
分を任意の順序で混合、撹拌することにより製造することができる。その方法としては、
たとえば、二本ロールミル、三本ロールミル、サンドミル、ロールミル、ボールミル、コ
ロイドミル、ジェットミル、ビーズミル、ニーダー、ホモジナイザー、およびプロペラレ
スミキサー等の、当業者に公知の方式を採用することができる。
The conductive composition according to the present invention comprises the above-mentioned silver fine particles (A), metal particles (B), and resin particles (C).
), And if necessary, the binder resin (D), and if necessary, the above-mentioned other components can be mixed and stirred in any order. The method is
For example, a method known to those skilled in the art such as a two-roll mill, a three-roll mill, a sand mill, a roll mill, a ball mill, a colloid mill, a jet mill, a bead mill, a kneader, a homogenizer, and a propellerless mixer can be adopted.

本発明によれば、本発明による導電性組成物を部材に塗布し、焼結もしくは熱処理する
ことにより、導電性および熱伝導性が高く、かつ被接着部材の剥離が生じにくい焼結部も
しくは接合部が得られる。
According to the present invention, by applying the conductive composition according to the present invention to a member and sintering or heat-treating it, a sintered portion or a bonded portion having high conductivity and thermal conductivity and in which peeling of the bonded member is unlikely to occur. Part is obtained.

従って、本発明の対象は、本発明による導電性組成物を焼結して得られた焼結部もしく
は接合部を備えた部材、好ましくは前記焼結部もしくは接合部を備えた電子部品、より好
ましくは前記焼結部もしくは接合部を備えた車載用電子部品でもある。
Therefore, the object of the present invention is a member having a sintered portion or a joint portion obtained by sintering the conductive composition according to the present invention, preferably an electronic component having the sintered portion or the joint portion. It is also preferably an in-vehicle electronic component provided with the sintered portion or the joint portion.

次に、本発明の導電性組成物の使用方法の例について説明する。 Next, an example of how to use the conductive composition of the present invention will be described.

本発明による導電性組成物を、部材、たとえばシリコンチップ、車載用電子部品等の部
材に、ディスペンサー、メタルマスク、スクリーン印刷、スピンコート等の当業者に公知
の方法により塗布して導電性組成物層を形成した後、導電性組成物を部材の接着用に使用
する場合には、前記部材の接合相手(たとえばリードフレーム)に導電性組成物層が接す
るように部材を載置し、次いで熱処理(焼結)することにより、本発明の導電性組成物の
焼結部もしくは接合部を備えた部材を得ることができる。
The conductive composition according to the present invention is applied to a member, for example, a silicon chip, an in-vehicle electronic component, or the like by a method known to those skilled in the art such as a dispenser, a metal mask, screen printing, and spin coating. After forming the layer, when the conductive composition is used for bonding the member, the member is placed so that the conductive composition layer is in contact with the bonding partner (for example, a lead frame) of the member, and then heat treatment is performed. By (sintering), a member provided with a sintered portion or a joint portion of the conductive composition of the present invention can be obtained.

本発明による導電性組成物を焼結する温度は、導電性組成物が加熱硬化する限り、特に
限定されないが、80℃〜300℃の範囲の温度が有利である。導電性組成物の焼結は、
2段階に分けて行うこともできる。たとえば第1段階では、比較的低い温度、たとえば8
0〜200℃、有利には130〜200℃、さらに有利には140〜180℃の温度で焼
結を行い、次いで第2段階では、焼結部もしくは接合部としての形状を安定させるために
、第1段階よりも高い温度、たとえば150℃以上、有利には180℃以上、さらに有利
には200℃以上の温度で焼結を行うこともできる。
The temperature at which the conductive composition according to the present invention is sintered is not particularly limited as long as the conductive composition is heat-cured, but a temperature in the range of 80 ° C. to 300 ° C. is advantageous. Sintering of conductive compositions
It can also be done in two stages. For example, in the first stage, a relatively low temperature, for example 8,
Sintering is performed at a temperature of 0 to 200 ° C., preferably 130 to 200 ° C., more preferably 140 to 180 ° C., and then in the second step, in order to stabilize the shape as a sintered part or a joint part, Sintering can also be performed at a temperature higher than that of the first stage, for example, 150 ° C. or higher, preferably 180 ° C. or higher, and more preferably 200 ° C. or higher.

また、銀微粒子(A)および/または金属粒子(B)の結合が過度に進行することによ
り焼結部もしくは接合部が硬すぎる状態となることを回避するためには、300℃以下で
あることが好ましく、275℃以下であることがより好ましく、250℃以下であること
がさらに好ましい。
Further, in order to prevent the sintered portion or the joint portion from becoming too hard due to excessive progress of bonding of the silver fine particles (A) and / or the metal particles (B), the temperature should be 300 ° C. or lower. The temperature is preferably 275 ° C or lower, more preferably 250 ° C or lower, and even more preferably 250 ° C or lower.

なお、導電性組成物を加熱する時間は、導電性組成物が焼結し、焼結部もしくは接合部
が得られる限り、特に限定されないが、通常は15分〜180分である。
The time for heating the conductive composition is not particularly limited as long as the conductive composition is sintered and a sintered portion or a joint portion is obtained, but it is usually 15 minutes to 180 minutes.

上記加熱は、空気中でおこなってもよく、アルゴン、窒素等の不活性ガス雰囲気中で行
ってもよい。空気中で加熱すると、銀微粒子(A)の表面のコーティング剤の除去が進み
やすいため、焼結を行いやすいが、他方、銀微粒子(A)および/または金属粒子(B)
が酸化されやすいため、得られる導電性接着剤硬化物の導電性や熱伝導率が損なわれるお
それがある。また、空気中で加熱すると、酸化しやすい被接着部材(たとえばCu基板な
ど)を用いた場合に被接着部材が酸化して接合が阻害されたり、他にも酸化されやすい周
辺部材が酸化されて劣化したりするおそれもある。
The heating may be performed in air or in an atmosphere of an inert gas such as argon or nitrogen. When heated in air, the coating agent on the surface of the silver fine particles (A) is easily removed, so that sintering is easy. On the other hand, the silver fine particles (A) and / or the metal particles (B) are easy to perform.
Is easily oxidized, so that the conductivity and thermal conductivity of the obtained cured conductive adhesive may be impaired. Further, when heated in air, when an easily oxidizable member (for example, a Cu substrate) is used, the adhered member is oxidized to hinder the bonding, and other peripheral members that are easily oxidized are oxidized. There is also a risk of deterioration.

したがって、上記のような問題の発生を回避するためには、不活性ガス雰囲気中で加熱
を行うことが好ましい。
Therefore, in order to avoid the above-mentioned problems, it is preferable to perform heating in an atmosphere of an inert gas.

半導体素子等の被接着部材から発生する熱を効率よく逃がすためには、導電性組成物層
は薄いことが好ましい。たとえば、焼結後の導電性組成物の厚みは50μm以下が好まし
く、40μm以下がより好ましく、30μm以下がさらに好ましい。
In order to efficiently dissipate heat generated from a member to be adhered such as a semiconductor element, it is preferable that the conductive composition layer is thin. For example, the thickness of the conductive composition after sintering is preferably 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, still more preferably 30 μm or less.

他方、基板等の被接着部材と、焼結部との間の熱膨張率の差に起因する内部応力を、焼
結部の厚み方向で緩和するためには、導電性組成物層は厚い方が望ましい。具体的には、
焼結後の導電性組成物の厚みは5μm以上が好ましく、10μm以上がより好ましく、2
0μm以上が更に好ましい。
On the other hand, in order to alleviate the internal stress caused by the difference in the coefficient of thermal expansion between the bonded member such as a substrate and the sintered portion in the thickness direction of the sintered portion, the conductive composition layer should be thicker. Is desirable. In particular,
The thickness of the conductive composition after sintering is preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, and 2
It is more preferably 0 μm or more.

なお、樹脂粒子(C)の平均粒子径は、部材に塗布する導電性組成物層の厚さに応じて
選択すべきである。導電性組成物層の厚みが大きい場合には、平均粒子径が比較的大きい
樹脂粒子(C)を使用することができる一方で、厚みの小さい導電性組成物層が望ましい
場合には、樹脂粒子(C)の平均粒子径も相応して小さいことが好ましい。樹脂粒子(C
)の適切な平均粒子径は、当業者であれば、導電性組成物の用途、組成、層厚等に基づい
て、適宜選択できる。
The average particle size of the resin particles (C) should be selected according to the thickness of the conductive composition layer applied to the member. When the thickness of the conductive composition layer is large, the resin particles (C) having a relatively large average particle size can be used, while when the thickness of the conductive composition layer is small, the resin particles can be used. It is preferable that the average particle size of (C) is also correspondingly small. Resin particles (C
) Can be appropriately selected by those skilled in the art based on the use, composition, layer thickness and the like of the conductive composition.

本発明による導電性組成物を焼結して得られた焼結部もしくは接合部の熱伝導率は、被
接着部材の放熱性を確保するために、20W/m・K以上であることが好ましく、35W
/m・K以上であることがより好ましく、50W/m・K以上であることがさらに好まし
い。なお、熱伝導率の算出方法としては、以下の実施例に記載する方法を使用することが
できる。
The thermal conductivity of the sintered portion or the joint portion obtained by sintering the conductive composition according to the present invention is preferably 20 W / m · K or more in order to secure the heat dissipation of the bonded member. , 35W
It is more preferably / m · K or more, and further preferably 50 W / m · K or more. As a method for calculating the thermal conductivity, the method described in the following examples can be used.

本発明による導電性組成物を用いて電子部品等の被接着部材を接着した場合に、冷熱サ
イクル、つまり繰り返して高温および低温の温度変化を経た場合でも剥離が生じにくくな
っていることを評価する方法としては、種々の方法が挙げられる。たとえば、以下の実施
例記載する方法で冷熱サイクル試験を行い、試験後の剥離面積の割合を測定する方法を用
いることができる。当該方法で測定した場合の剥離面積の割合は、熱抵抗の観点から、2
0%以下であることが好ましく、15%以下であることがさらに好ましく、10%以下で
あることがより好ましく、5%以下であることが極めて好ましい。
It is evaluated that when an adhered member such as an electronic component is adhered using the conductive composition according to the present invention, peeling is less likely to occur even when a cold heat cycle, that is, repeated high and low temperature changes are performed. Examples of the method include various methods. For example, a method of performing a thermal cycle test by the method described in the following examples and measuring the ratio of the peeled area after the test can be used. The ratio of the peeled area when measured by this method is 2 from the viewpoint of thermal resistance.
It is preferably 0% or less, more preferably 15% or less, still more preferably 10% or less, and extremely preferably 5% or less.

以下の実施例により本発明を詳説するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定され
るものではない。
A.導電性組成物の調製
以下に記載する材料をそれぞれ、表2に記載の量(質量%)で使用して、三本ロールミ
ルを用いて混練することにより、導電性組成物(実施例1〜21および比較例1〜7)を
製造した。
[(A)銀微粒子]
a1.球状粒子、平均粒子径d50=90nm、田中貴金属工業社製
a2.球状粒子、平均粒子径d50=150nm、田中貴金属工業社製
a3.球状粒子、平均粒子径d50=250nm、田中貴金属工業社製
[(B)金属粒子]
b1.フレーク状銀粒子、平均粒子径d50=5.5μm、タップ密度 7.0g/cm
、田中貴金属工業社製
b2.フレーク状銀粒子、平均粒子径d50=4μm、タップ密度 6.7g/cm
田中貴金属工業社製
b3.球状銀粒子、平均粒子径d50=0.8μm、タップ密度 5.5g/cm、田
中貴金属工業社製
b4.球状銅粒子、平均粒子径d50=5μm、タップ密度 5.0g/cm、三井金
属鉱業社製
[(C)樹脂粒子]
c1.シリコーン樹脂「KMP−600」、信越シリコーン社製、165℃における最
大フェレー径の変化率:0.9
c2.熱可塑性樹脂「TR−1」(ポリアミド)、東レ社製、140℃における最大フ
ェレー径の変化率:1.01
c3.熱可塑性樹脂「PPW−5」(ポリプロピレン)、セイシン企業社製、140℃
における最大フェレー径の変化率:1.02、165℃における最大フェレー径の変化率
:1.22
c4.熱可塑性樹脂粒子「SP−500」(ポリアミド)、東レ社製、150℃におけ
る最大フェレー径の変化率:1.02、165℃における最大フェレー径の変化率:0.
96
c5.熱可塑性樹脂粒子「SP−10」(ポリアミド)、東レ社製
c6.熱可塑性樹脂「SP500」(ポリアミド)、分級品、東レ社製
c7.熱可塑性樹脂粒子「SP−10」(ポリアミド)、分級品、東レ社製
c9.熱可塑性樹脂粒子(比較例)「PM−200」(ポリエチレン)、三井化学社製
c10.熱可塑性樹脂(比較例)「Oragasol 3501EXD」(ポリアミド)
、ARKEMA社製
c11.熱可塑性樹脂(比較例)「PWパウダー」(ポリエステル)、田中貴金属工業社

なお、上記の樹脂粒子の各種特性は、以下の表1に記載のとおりである:

Figure 2021182543
The present invention will be described in detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.
A. Preparation of Conductive Composition A conductive composition (Examples 1 to 21) is prepared by using the materials listed below in the amounts (% by mass) shown in Table 2 and kneading them using a three-roll mill. And Comparative Examples 1 to 7) were manufactured.
[(A) Silver fine particles]
a1. Spherical particles, average particle diameter d50 = 90 nm, manufactured by Tanaka Kikinzoku Kogyo Co., Ltd. a2. Spherical particles, average particle diameter d50 = 150 nm, manufactured by Tanaka Kikinzoku Kogyo Co., Ltd. a3. Spherical particles, average particle diameter d50 = 250 nm, manufactured by Tanaka Kikinzoku Kogyo Co., Ltd. [(B) Metal particles]
b1. Flaky silver particles, average particle size d50 = 5.5 μm, tap density 7.0 g / cm
3. Tanaka Kikinzoku Kogyo Co., Ltd. b2. Flaky silver particles, average particle size d50 = 4 μm, tap density 6.7 g / cm 3 ,
Tanaka Kikinzoku Kogyo Co., Ltd. b3. Spherical silver particles, average particle diameter d50 = 0.8 μm, tap density 5.5 g / cm 3 , manufactured by Tanaka Kikinzoku Kogyo Co., Ltd. b4. Spherical copper particles, average particle diameter d50 = 5 μm, tap density 5.0 g / cm 3 , manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. [(C) resin particles]
c1. Silicone resin "KMP-600", manufactured by Shinetsu Silicone Co., Ltd., rate of change in maximum ferret diameter at 165 ° C: 0.9
c2. Thermoplastic resin "TR-1" (polyamide), manufactured by Toray Industries, Inc., rate of change in maximum ferret diameter at 140 ° C: 1.01
c3. Thermoplastic resin "PPW-5" (polypropylene), manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd., 140 ° C.
Rate of change in maximum ferret diameter at 165 ° C: 1.02, rate of change in maximum ferret diameter at 165 ° C: 1.22
c4. Thermoplastic resin particles "SP-500" (polyamide), manufactured by Toray Industries, Inc., change rate of maximum ferret diameter at 150 ° C: 1.02, change rate of maximum ferret diameter at 165 ° C: 0.
96
c5. Thermoplastic resin particles "SP-10" (polyamide), manufactured by Toray Industries, Inc. c6. Thermoplastic resin "SP500" (polyamide), graded product, manufactured by Toray Industries, Inc. c7. Thermoplastic resin particles "SP-10" (polyamide), graded product, manufactured by Toray Industries, Inc. c9. Thermoplastic resin particles (comparative example) "PM-200" (polyethylene), manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. c10. Thermoplastic resin (comparative example) "Oragasol 3501EXD" (polyamide)
, ARKEMA c11. Thermoplastic resin (comparative example) "PW powder" (polyester), manufactured by Tanaka Kikinzoku Kogyo Co., Ltd. Various characteristics of the above resin particles are as shown in Table 1 below:
Figure 2021182543

表1の「焼結温度での最大フェレー径の変化率」において、「○」は、焼結前の粒子の
最大フェレー径と比較して、導電性組成物を所定の焼結温度で焼結した後の最大フェレー
径の変化率が、1.20未満であったことを示しており、「×」は、1.20以上であっ
たことを示している。
In the "rate of change of maximum ferret diameter at sintering temperature" in Table 1, "○" indicates that the conductive composition is sintered at a predetermined sintering temperature as compared with the maximum ferret diameter of the particles before sintering. The rate of change in the maximum ferret diameter after the calcination was less than 1.20, and "x" indicates that it was 1.20 or more.

また、図9には従来技術による樹脂粒子(c3)と、図10には本発明による樹脂粒子
(c1)の加熱前および加熱後の電子顕微鏡写真が示されている。各図において、上段が
加熱前(室温)、下段が165℃で30分の加熱後を示す。図9から、c3の樹脂粒子P
PW−5は、加熱後に粒子の形状が大きく変化していることが明らかであり、この場合、
c3の樹脂粒子の最大フェレー径の変化率は1.20である。他方、図10から、本発明
により使用されたc1の樹脂粒子KMP−600は、加熱の後でも、その当初の形状をほ
ぼ維持していることが明らかであり、この場合、c1の樹脂粒子の最大フェレー径の変化
率は0.99である。
[(D)バインダー樹脂]
d1.「EPICLON 830−S」(室温で液状のエポキシ樹脂)、大日本インキ化
学工業社製、エポキシ当量 169g/eq
d2.「ERISYS GE−21」(室温で液状のエポキシ樹脂)、CVC社製、エポ
キシ当量 125geq
上記の(A)〜(D)に加えて、フェノール系硬化剤(MEH8000H、明和化成社
製)、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール(2PHZ、四国化成社
製の硬化促進剤)、および溶剤として、ジブチルカルビトール(東京化成工業社製、溶剤
1)またはブチルカルビトールアセテート(東京化成工業社製、溶剤2)を使用した。
B.物性評価
Aで得られた導電性組成物を、銀メッキを施した10mm×10mmの銅リードフレー
ムに塗布し、この塗布面に、銀スパッタリングを施した5mm×5mmまたは7mm×7
mmのシリコンチップを載置した。窒素雰囲気下に250℃で60分間加熱することで、
前記銅リードフレームと前記シリコンチップとが、焼結硬化した前記導電性組成物によっ
て接合された金属接合体が得られた。得られた金属接合体の熱伝導率λを、表2に示す。
Further, FIG. 9 shows the resin particles (c3) according to the prior art, and FIG. 10 shows electron micrographs of the resin particles (c1) according to the present invention before and after heating. In each figure, the upper part shows before heating (room temperature), and the lower part shows after heating at 165 ° C. for 30 minutes. From FIG. 9, the resin particles P of c3
It is clear that the shape of the particles of PW-5 has changed significantly after heating, and in this case, the shape of the particles has changed significantly.
The rate of change in the maximum ferret diameter of the resin particles of c3 is 1.20. On the other hand, from FIG. 10, it is clear that the resin particles KMP-600 of c1 used according to the present invention almost maintain their original shape even after heating, and in this case, the resin particles of c1 The rate of change in the maximum ferret diameter is 0.99.
[(D) Binder resin]
d1. "EPICLON 830-S" (epoxy resin liquid at room temperature), manufactured by Dainippon Ink and Chemicals Co., Ltd., epoxy equivalent 169 g / eq
d2. "ERISYS GE-21" (epoxy resin liquid at room temperature), manufactured by CVC, epoxy equivalent 125 eq
In addition to the above (A) to (D), a phenolic curing agent (MEH8000H, manufactured by Meiwakasei Co., Ltd.), 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole (2PHZ, curing accelerator manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd.), And as a solvent, dibutyl carbitol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., solvent 1) or butyl carbitol acetate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., solvent 2) was used.
B. Physical property evaluation The conductive composition obtained in A was applied to a silver-plated 10 mm × 10 mm copper lead frame, and the coated surface was subjected to silver sputtering to perform 5 mm × 5 mm or 7 mm × 7.
A mm silicon chip was placed. By heating at 250 ° C for 60 minutes in a nitrogen atmosphere,
A metal joint in which the copper lead frame and the silicon chip were bonded by the conductive composition obtained by sintering and curing was obtained. The thermal conductivity λ of the obtained metal joint is shown in Table 2.

なお、熱伝導率λ(W/m・K)は、レーザーフラッシュ法熱定数測定装置TC−70
00(ULVAC−RIKO社製)を用いて、ASTM−E1461に準拠して熱拡散a
を測定し、ピクノメーター法により室温における比重dを算出し、かつ示差走査熱量測定
装置DSC−7020(セイコー電子工業社製)を用いて、JIS−K7123 201
2に準拠して、室温における比熱Cpを測定し、関係式λ=a×d×Cpにより算出した
The thermal conductivity λ (W / m · K) is the laser flash method thermal constant measuring device TC-70.
Using 00 (manufactured by ULVAC-RIKO), heat diffusion a according to ASTM-E1461
Is measured, the specific gravity d at room temperature is calculated by the pycnometer method, and JIS-K7123 201 is used with the differential scanning calorimetry device DSC-7020 (manufactured by Seiko Electronics Inc.).
According to No. 2, the specific heat Cp at room temperature was measured and calculated by the relational expression λ = a × d × Cp.

また、得られた金属接合体を用いて冷熱サイクル試験を行い、剥離面積を測定した。冷
熱サイクル試験では、金属接合体を−50℃で30分間保持した後に、150℃で30分
間保持する操作を1サイクルとし、これを2000サイクル繰り返した。次いで、この冷
熱サイクル試験後に生じたシリコンチップの剥離面積の割合を測定した。剥離面積の割合
は、冷熱サイクル試験後の金属接合体における剥離状態の画像を、超音波映像・検査装置
Fine SAT(日立パワーソリューションズ社製)を用いて取得し、これらの画像の
濃淡を二値化ソフトimage Jを用いて白色と黒色との二階調に画像変換し、以下の
関係式により求めた:
剥離面積の割合(%)=剥離面積(黒色画素数)÷シリコンチップ面積(黒色画素数+白
色画素数)×100
得られた結果を表2に示す。

Figure 2021182543
In addition, a thermal cycle test was performed using the obtained metal joint, and the peeling area was measured. In the thermal cycle test, the operation of holding the metal joint at −50 ° C. for 30 minutes and then holding it at 150 ° C. for 30 minutes was defined as one cycle, and this was repeated 2000 cycles. Then, the ratio of the peeled area of the silicon chip generated after this thermal cycle test was measured. For the ratio of the peeled area, images of the peeled state of the metal joint after the thermal cycle test were obtained using an ultrasonic image / inspection device Fine SAT (manufactured by Hitachi Power Solutions), and the shades of these images were binarized. The image was converted into two gradations of white and black using the image J software, and obtained by the following relational expression:
Percentage of peeling area (%) = peeling area (number of black pixels) ÷ silicon chip area (number of black pixels + number of white pixels) x 100
The results obtained are shown in Table 2.
Figure 2021182543

表2では、熱抵抗の観点から、冷熱サイクル試験後の剥離面積の割合が20%未満のも
のを「○」と評価し、20%を上回るものを「×」と評価した。なお、剥離試験1では、
5mm×5mmのSiチップを使用し、剥離試験2では、7mm×7mmのSiチップを
使用した。いずれのチップも、裏面にはスパッタリングによる銀コーティングが設けられ
ている。
In Table 2, from the viewpoint of thermal resistance, those having a peeling area ratio of less than 20% after the thermal cycle test were evaluated as “◯”, and those exceeding 20% were evaluated as “x”. In the peeling test 1,
A 5 mm × 5 mm Si chip was used, and in the peeling test 2, a 7 mm × 7 mm Si chip was used. Both chips are provided with a silver coating by sputtering on the back surface.

表2の結果から、5mm×5mmのシリコンチップを使用した場合には、比較例による
導電性組成物を使用した場合でも、剥離面積は小さく、良好な結果が得られている一方で
、より大きい7mm×7mmのシリコンチップを使用した場合には、5mm×5mmのシ
リコンチップを使用した場合に良好な結果を示していた比較例1〜5のいずれも、耐剥離
性が不十分となることが明らかである。これに対して本発明による導電性組成物を使用し
た場合、7mm×7mmのシリコンチップを使用した場合であっても、2000サイクル
の冷熱サイクル試験後の剥離面積が小さく、信頼性の高い接合部が得られていることが明
らかである。
From the results in Table 2, when a 5 mm × 5 mm silicon chip was used, the peeling area was small and good results were obtained, but larger than that, even when the conductive composition according to the comparative example was used. When a 7 mm × 7 mm silicon chip is used, the peel resistance may be insufficient in all of Comparative Examples 1 to 5 which showed good results when a 5 mm × 5 mm silicon chip was used. it is obvious. On the other hand, when the conductive composition according to the present invention is used, even when a 7 mm × 7 mm silicon chip is used, the peeling area after the 2000 cycle cold cycle test is small, and the joint portion has high reliability. Is clearly obtained.

図11は、7×7mmの部材(Siチップ)に塗布し、焼結した後の導電性組成物の断
面を示す電子顕微鏡写真である。実施例3および実施例8の断面図から、本発明による電
性組成物では、図3に示されているように、樹脂粒子が焼結後の導電性組成物中で、当初
の形状をほぼ維持したまま、均一に分散していることが明らかである。このように、樹脂
粒子が焼結後の導電性組成物中に均一に分散していることにより、本発明によれば、応力
が緩和および分散され、信頼性の高い接合部が得られる。他方、比較例6では、図2に示
されているように、樹脂粒子が溶融して変形し、不均一な形状で分布していることが明ら
かである。
FIG. 11 is an electron micrograph showing a cross section of the conductive composition after being applied to a member (Si chip) having a size of 7 × 7 mm and sintered. From the cross-sectional views of Examples 3 and 8, in the electric composition according to the present invention, as shown in FIG. 3, the resin particles have almost the same initial shape in the sintered conductive composition. It is clear that they are evenly dispersed while being maintained. As described above, the resin particles are uniformly dispersed in the sintered conductive composition, so that the stress is relaxed and dispersed according to the present invention, and a highly reliable joint can be obtained. On the other hand, in Comparative Example 6, as shown in FIG. 2, it is clear that the resin particles are melted and deformed and distributed in a non-uniform shape.

図12は、本発明による導電性組成物によって得られた接合部におけるクラックの進行
の例を示す。本発明による導電性組成物を使用した場合、焼結後に当初の形状をほぼ維持
することができる樹脂粒子が用いられていることにより、冷熱サイクルにおいて生じるク
ラックは、接合部の界面に生じるのではなく、接合部内に存在する樹脂粒子をたどって生
じる微細なクラックとなる。これにより応力が分散され、冷熱サイクルによるクラックは
最小限に留まり、結果として、部材と接合部との界面における大きな剥離が防止される。
FIG. 12 shows an example of the progress of cracks in the junction obtained by the conductive composition according to the present invention. When the conductive composition according to the present invention is used, cracks generated in the thermal cycle may occur at the interface of the joint due to the use of resin particles capable of almost maintaining the original shape after sintering. Instead, it becomes fine cracks generated by tracing the resin particles existing in the joint. This disperses the stress and minimizes cracks due to the thermal cycle, resulting in prevention of large delamination at the interface between the member and the joint.

以上のとおり、本発明を特定の態様に基づいて詳細に説明したが、本発明の技術思想お
よび範囲を離れることなく、様々な変更および修正が可能であることは、当業者にとって
明らかである。
As described above, the present invention has been described in detail based on a specific aspect, but it is clear to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the technical idea and scope of the present invention.

本発明によれば、部材、特にエレクトロニクスの分野で使用される部材、たとえば電子
部品、さらに具体的には車載用の電子部品に適用することができる、導電性フィラーを含
有する導電性組成物であって、その焼結後に、良好な熱伝導性を示すと共に、著しい温度
変化が繰り返された後でも、比較的大きな部材や接合部の剥離、クラック等が生じにくく
、信頼性の高い接合部を形成することができる導電性組成物が提供される。
According to the present invention, a conductive composition containing a conductive filler, which can be applied to a member, particularly a member used in the field of electronics, for example, an electronic component, more specifically, an in-vehicle electronic component. Therefore, after the sintering, it exhibits good thermal conductivity, and even after repeated significant temperature changes, it is difficult for relatively large members and joints to peel off, cracks, etc., and a highly reliable joint can be obtained. A conductive composition that can be formed is provided.

1 部材
2 導電性組成物
3 樹脂粒子
4 ボイド
10 最小フェレー径
11 短径
14 最大フェレー径
15 長径
1 Member 2 Conductive composition 3 Resin particles 4 Voids 10 Minimum Ferret diameter 11 Minor diameter 14 Maximum Ferret diameter 15 Major diameter

Claims (15)

導電性フィラーおよび樹脂粒子を含有する導電性組成物であって、前記導電性組成物を
焼結する前後における前記樹脂粒子の最大フェレー径の変化率が、1.20未満である、
前記導電性組成物。
A conductive composition containing a conductive filler and resin particles, wherein the rate of change in the maximum ferret diameter of the resin particles before and after sintering the conductive composition is less than 1.20.
The conductive composition.
前記最大フェレー径の変化率が、0.9〜1.1の範囲である、請求項1に記載の導電
性組成物。
The conductive composition according to claim 1, wherein the rate of change in the maximum ferret diameter is in the range of 0.9 to 1.1.
前記導電性組成物を焼結する温度が、80℃〜300℃の範囲である、請求項1または
2に記載の導電性組成物。
The conductive composition according to claim 1 or 2, wherein the temperature at which the conductive composition is sintered is in the range of 80 ° C to 300 ° C.
前記導電性フィラーとして、(A)平均粒子径が10〜300nmの銀微粒子を含有す
る、請求項1から3までのいずれか1項に記載の導電性組成物。
The conductive composition according to any one of claims 1 to 3, wherein (A) silver fine particles having an average particle diameter of 10 to 300 nm are contained as the conductive filler.
前記導電性フィラーとして、(B)平均粒子径が0.5〜10μmの金属粒子を含有す
る、請求項1から4までのいずれか1項に記載の導電性組成物。
The conductive composition according to any one of claims 1 to 4, which contains (B) metal particles having an average particle diameter of 0.5 to 10 μm as the conductive filler.
前記樹脂粒子として、(C)平均粒子径が2〜15μmである樹脂粒子を含有する、請
求項1から5までのいずれか1項に記載の導電性組成物。
The conductive composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the resin particles include (C) resin particles having an average particle diameter of 2 to 15 μm.
前記樹脂粒子(C)を構成する樹脂は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂およびシリコーン
樹脂の群から選択される、請求項6に記載の導電性組成物。
The conductive composition according to claim 6, wherein the resin constituting the resin particles (C) is selected from the group of a thermoplastic resin, a thermosetting resin, and a silicone resin.
前記熱可塑性樹脂が、ポリオレフィンおよびポリアミドの群から選択される、請求項7
に記載の導電性組成物。
7. The thermoplastic resin is selected from the group of polyolefins and polyamides.
The conductive composition according to.
前記樹脂粒子(C)の平均粒子径は、前記導電性組成物を焼結した後に得られる焼結部
もしくは接合部の厚さの1〜85%に相当する、請求項6から8までのいずれか1項に記
載の導電性組成物。
Any of claims 6 to 8, wherein the average particle size of the resin particles (C) corresponds to 1 to 85% of the thickness of the sintered portion or the joint portion obtained after sintering the conductive composition. The conductive composition according to item 1.
前記導電性組成物が、前記導電性組成物の質量に対して、前記銀微粒子(A)を5〜5
0質量%、前記金属粒子(B)を35〜85質量%、および前記樹脂粒子(C)を0.1
〜10質量%含有する、請求項6から9までのいずれか1項に記載の導電性組成物。
The conductive composition contains 5 to 5 of the silver fine particles (A) with respect to the mass of the conductive composition.
0% by mass, the metal particles (B) 35 to 85% by mass, and the resin particles (C) 0.1.
The conductive composition according to any one of claims 6 to 9, which contains 10% by mass.
前記導電性組成物がさらに、(D)バインダー樹脂を、前記導電性組成物の質量に対し
て、0.5〜10質量%含有する、請求項1から10までのいずれか1項に記載の導電性
組成物。
The one according to any one of claims 1 to 10, wherein the conductive composition further contains (D) a binder resin in an amount of 0.5 to 10% by mass based on the mass of the conductive composition. Conductive composition.
前記導電性組成物中の前記銀微粒子(A):前記金属粒子(B)の比率は、質量比で、
5:95〜60:40の範囲である、請求項5から11までのいずれか1項に記載の導電
性組成物。
The ratio of the silver fine particles (A) to the metal particles (B) in the conductive composition is a mass ratio.
The conductive composition according to any one of claims 5 to 11, which is in the range of 5:95 to 60:40.
さらに、硬化剤、硬化促進剤、溶剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、粘着付与剤、粘性調
整剤、分散剤、カップリング剤、強靭性付与剤、エラストマーからなる群から選択される
少なくとも1種の成分を含有する、請求項1から12までのいずれか1項に記載の導電性
組成物。
Further, at least one selected from the group consisting of a curing agent, a curing accelerator, a solvent, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a tackifier, a viscosity modifier, a dispersant, a coupling agent, a toughness-imparting agent, and an elastomer. The conductive composition according to any one of claims 1 to 12, which contains the component of.
部材の接合部、導電層または回路を形成するための、請求項1から13までのいずれか
1項に記載の導電性組成物。
The conductive composition according to any one of claims 1 to 13, for forming a joint portion, a conductive layer or a circuit of members.
請求項1から13までのいずれか1項に記載の導電性組成物が用いられている焼結部も
しくは接合部を備えている部材。
A member having a sintered portion or a joint portion in which the conductive composition according to any one of claims 1 to 13 is used.
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