JP6302510B2 - 接合用組成物及び接合構造体 - Google Patents
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Description
ρ:導電性粒子の粒子径の標準偏差
Dn:平均粒子径
(1)平均粒子径15nmである銀粒子
(2)平均粒子径12nmである銅粒子
(3)平均粒子径が5μmである酸化銀(Ag2O)粒子
(4)平均粒子径が6μmである酸化銅(CuO)粒子
(5)平均粒子径1nmである銀粒子
(6)平均粒子径100nmである銀粒子
(7)平均粒子径1μmである銅粒子
(8)平均粒子径100nmである銅粒子
(9)平均粒子径1nmである酸化銀(Ag2O)粒子
(10)平均粒子径50μmである酸化銀(Ag2O)粒子
(11)平均粒子径1nmである酸化銅(CuO)粒子
(12)平均粒子径50μmである酸化銅(CuO)粒子
(1)導電性粒子A(平均粒子径10μm、ジビニルベンゼン樹脂粒子の表面に厚み300nmの銀層が形成されている、CV値4%)
(2)導電性粒子B(平均粒子径10μm、ジビニルベンゼン樹脂粒子の表面に厚み600nmの銀層が形成されている、CV値4%)
(3)導電性粒子C(平均粒子径10μm、ジビニルベンゼン樹脂粒子の表面に厚み300nmの銅層が形成されている、CV値4%)
(4)導電性粒子D(平均粒子径10μm、ジビニルベンゼン樹脂粒子の表面に厚み600nmの銅層が形成されている、CV値4%)
(5)導電性粒子E(平均粒子径10μm、ジビニルベンゼン樹脂粒子の表面に厚み300nmの銅−パラジウム合金層が形成されている、CV値4%)
(6)導電性粒子F(平均粒子径10μm、ジビニルベンゼン樹脂粒子の表面に厚み300nmのニッケル層と該ニッケル層の表面に厚み300nmの銀層とが形成されている、CV値4%)
(7)導電性粒子G(平均粒子径10μm、ジビニルベンゼン樹脂粒子の表面に厚み3nmの銀層が形成されている、CV値12%)
(8)導電性粒子H(平均粒子径10μm、ジビニルベンゼン樹脂粒子の表面に厚み300nmの銀層が形成されている、CV値10%)
(1)エタノール
(2)ブタン酸
(1)トルエン
(2)酢酸エチル
平均粒子径15nmである銀粒子を40重量部と、導電性粒子A1重量部と、溶媒であるトルエン40重量部とを配合し、混合して、接合用組成物を得た。
配合成分の種類及び含有量を下記の表1,2に示すように設定したこと以外は実施例1と同様にして、接合用組成物を得た。
(1)接合構造体の作製
第1の接合対象部材として、パワー半導体素子を用意した。第2の接合対象部材として、窒化アルミニウム基板を用意した。
得られた接合構造体の断面を観察して、接合部の最小厚みと最大厚みとを評価した。厚みばらつきを下記の基準で判定した。なお、厚みばらつきが小さいほど、接合部の放熱性が部分的に低くなるのを抑制できる傾向がある。
○○:最大厚みが最小厚みの1.2倍未満
○:最大厚みが最小厚みの1.2倍以上、1.5倍未満
×:最大厚みが最小厚みの1.5倍以上
得られた接合構造体の熱抵抗を測定することにより、放熱性を評価した。放熱性を下記の基準で判定した。
○○:0.10℃/W未満
○:0.10℃/W以上、0.30℃/W未満
×:0.30℃/W以上
得られた接合構造体の剪断強度を測定することにより、接合強度(接合信頼性)を評価した。接合強度を下記の基準で判定した。
○○:10MPa以上
○:5MPa以上、10MPa未満
×:5MPa未満
得られた接合構造体を250℃で500時間放置した後、接合強度と同様の方法にて剪断強度を測定し、接合信頼性を評価した。接合信頼性を下記の基準で判定した。
○○:剪断強度が接合強度の0.90倍以上
○:剪断強度が接合強度の0.60倍以上、0.90倍未満
×:剪断強度が接合強度の0.60倍未満
得られた接合構造体の断面を観察して、接合部の平均厚みTと、接合後における上記導電性粒子の上記接合部の厚み方向における平均直径とを評価した。
2…第1の接合対象部材
2a…第1の表面
2b…第2の表面
3,4…第2の接合対象部材
5,6…接合部
7,8…ヒートシンク
11,12…焼結物
21…導電性粒子
22…基材粒子
22a…表面
23…導電層
31…導電性粒子
32…導電層
32A…第1の導電層
32B…第2の導電層
Claims (11)
- 第1の接合対象部材と第2の接合対象部材とを金属原子含有粒子の焼結物によって接合するために用いられる接合用組成物であって、
金属原子含有粒子を含む接合材料と、粒子径のCV値が10%以下である導電性粒子とを含有し、
前記導電性粒子は、前記第1の接合対象部材と前記第2の接合対象部材とを接合する焼結物を形成するための前記金属原子含有粒子とは異なり、
前記導電性粒子が、基材粒子と、前記基材粒子の表面上に配置された導電層とを有し、
前記金属原子含有粒子が焼結する温度が、前記導電性粒子の表面が溶融する温度よりも低い、接合用組成物。 - 第1の接合対象部材と第2の接合対象部材とを金属原子含有粒子の焼結物によって接合するために用いられる接合用組成物であって、
接合用組成物はペーストであり、接合用組成物はバインダーを含有し、
接合用組成物は、金属原子含有粒子を含む接合材料と、粒子径のCV値が10%以下である導電性粒子とを含有し、
前記導電性粒子は、前記第1の接合対象部材と前記第2の接合対象部材とを接合する焼結物を形成するための前記金属原子含有粒子とは異なり、
前記導電性粒子が、基材粒子と、前記基材粒子の表面上に配置された導電層とを有し、
接合用組成物は、前記金属原子含有粒子を焼結させる際に、前記バインダーを消失させて用いられ、
前記金属原子含有粒子が焼結する温度が、前記導電性粒子の表面が溶融する温度よりも低い、接合用組成物。 - 第1の接合対象部材と第2の接合対象部材とを金属原子含有粒子の焼結物によって接合するために用いられる接合用組成物であって、
金属原子含有粒子を含む接合材料と、粒子径のCV値が10%以下である導電性粒子とを含有し、
前記導電性粒子は、前記第1の接合対象部材と前記第2の接合対象部材とを接合する焼結物を形成するための前記金属原子含有粒子とは異なり、
前記接合材料が、平均粒子径が1nm以上、100nm以下である銀粒子又は平均粒子径が1nm以上、100nm以下である銅粒子を含む接合材料であるか、又は平均粒子径が1nm以上、50μm以下である酸化銀粒子又は平均粒子径が1nm以上、50μm以下である酸化銅粒子と還元剤とを含む接合材料であり、
前記金属原子含有粒子が焼結する温度が、前記導電性粒子の表面が溶融する温度よりも低い、接合用組成物。 - 第1の接合対象部材と第2の接合対象部材とを金属原子含有粒子の焼結物によって接合するために用いられる接合用組成物であって、
接合用組成物はペーストであり、接合用組成物はバインダーを含有し、
接合用組成物は、金属原子含有粒子を含む接合材料と、粒子径のCV値が10%以下である導電性粒子とを含有し、
前記導電性粒子は、前記第1の接合対象部材と前記第2の接合対象部材とを接合する焼結物を形成するための前記金属原子含有粒子とは異なり、
前記接合材料が、平均粒子径が1nm以上、100nm以下である銀粒子又は平均粒子径が1nm以上、100nm以下である銅粒子を含む接合材料であるか、又は平均粒子径が1nm以上、50μm以下である酸化銀粒子又は平均粒子径が1nm以上、50μm以下である酸化銅粒子と還元剤とを含む接合材料であり、
接合用組成物は、前記金属原子含有粒子を焼結させる際に、前記バインダーを消失させて用いられ、
前記金属原子含有粒子が焼結する温度が、前記導電性粒子の表面が溶融する温度よりも低い、接合用組成物。 - 前記導電性粒子が、基材粒子と、前記基材粒子の表面上に配置された導電層とを有する、請求項3又は4に記載の接合用組成物。
- 前記導電層の外表面が銀又は銅を含む金属である、請求項1、2及び5のいずれか1項に記載の接合用組成物。
- 前記導電層の外表面が400℃で溶融しない、請求項1、2、5及び6のいずれか1項に記載の接合用組成物。
- 前記基材粒子が樹脂粒子である、請求項1、2、5、6及び7のいずれか1項に記載の接合用組成物。
- 前記金属原子含有粒子が400℃未満の加熱で焼結する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の接合用組成物。
- 第1の接合対象部材と、
第2の接合対象部材と、
前記第1,第2の接合対象部材を接合している接合部とを備え、
前記接合部が、金属原子含有粒子の焼結物と、粒子径のCV値が10%以下である導電性粒子とを含み、
前記導電性粒子は、前記接合部に含まれる前記金属原子含有粒子の焼結物とは異なり、
前記金属原子含有粒子の焼結物によって、前記第1の接合対象部材と前記第2の接合対象部材とが接合されており、前記第1,第2の接合対象部材間に、前記導電性粒子が配置されている、接合構造体。 - 前記接合部の平均厚みをTとしたときに、接合後における前記導電性粒子の前記接合部の厚み方向における平均直径が0.8T以上である、請求項10に記載の接合構造体。
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