TWI689466B - 銀微粒子組成物 - Google Patents

銀微粒子組成物 Download PDF

Info

Publication number
TWI689466B
TWI689466B TW105111282A TW105111282A TWI689466B TW I689466 B TWI689466 B TW I689466B TW 105111282 A TW105111282 A TW 105111282A TW 105111282 A TW105111282 A TW 105111282A TW I689466 B TWI689466 B TW I689466B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
silver fine
silver
fine particles
fine particle
particle composition
Prior art date
Application number
TW105111282A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201637994A (zh
Inventor
松居美紀
中島尚耶
渡辺智文
Original Assignee
日商阪東化學股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商阪東化學股份有限公司 filed Critical 日商阪東化學股份有限公司
Publication of TW201637994A publication Critical patent/TW201637994A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI689466B publication Critical patent/TWI689466B/zh

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3006Ag as the principal constituent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/05Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
    • B22F1/054Nanosized particles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/05Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
    • B22F1/054Nanosized particles
    • B22F1/056Submicron particles having a size above 100 nm up to 300 nm
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B22F1/102Metallic powder coated with organic material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/16Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
    • B22F9/18Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
    • B22F9/24Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from liquid metal compounds, e.g. solutions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2301/00Metallic composition of the powder or its coating
    • B22F2301/25Noble metals, i.e. Ag Au, Ir, Os, Pd, Pt, Rh, Ru
    • B22F2301/255Silver or gold
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2302/00Metal Compound, non-Metallic compound or non-metal composition of the powder or its coating
    • B22F2302/45Others, including non-metals

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)

Abstract

本發明提供可作為接合用組成物而利用的銀微粒子組成物,該銀微粒子組成物可在低接合溫度下獲得高接合強度。一種銀微粒子組成物,其特徵在於含有:銀微粒子、包含烷氧基胺的分散劑、分散介質,且分散劑的含量相對於銀微粒子的含量而言為0.1質量%~7.0質量%,自室溫加熱至200℃時的重量損失是所含有的所有有機成分的70質量%以上。

Description

銀微粒子組成物
本發明是有關於一種可作為用以低溫接合電子零件的接合用組成物等而廣泛地使用的銀微粒子組成物,更具體而言是有關於一種可以低接合溫度而獲得高接合強度的銀微粒子組成物。
已知比表面積大且反應活性高的金屬奈米粒子或金屬膠體粒子具有與塊狀或金屬原子相比而言,在低溫下熔接(低溫燒結)的性質,近年來期待靈活運用該特性而應用於多種領域中。
例如利用金屬微粒子、特別是銀微粒子的低溫燒結性的導電性墨水或接合用組成物受到關注。接合後的銀微粒子具有與一般的銀的塊狀體大致同等程度的物性,因此具有非常高的耐熱性與可靠性及散熱性。
此處,在專利文獻1(日本專利特開2012-162767號公報)中揭示有一種包覆金屬微粒子的製造方法,其特徵在於包含如下步驟:第1步驟,將含有碳數為6以上的烷基胺與碳數為5以下的烷基胺的胺混合液、與含有金屬原子的金屬化合物加以混合,生成含有該金屬化合物與胺的錯合物;第2步驟,藉由對該錯合物進行加熱,使其分解而生成金屬微粒子。
在所述專利文獻1的包覆金屬微粒子的製造方法中,根據包覆金屬微粒子的用途等而變得可使用各種胺,因此變得可提供即使在例如100℃以下的溫度下亦可順利地燒結的包覆金屬微粒子,變得在如PET及聚丙烯這樣的耐熱性低的塑膠基板上亦可形成導電膜、導電配線。
而且,在專利文獻2(日本專利特開2012-131894號公報)中揭示有一種導電性墨水組成物,其是含有金屬粉末、配位性化合物、及甲酸銅粒子的導電性墨水組成物,其特徵在於:金屬粉末包含平均粒徑比處於金屬粒子(B)/金屬粒子(A)=0.10~0.45倍的範圍的金屬粉末。
在所述專利文獻2的導電性墨水組成物中,使用烷氧基胺作為分散劑,且精細地規定微粒子的粒徑,藉此可獲得空隙少且膜密度高的接合層,加熱處理後所形成的電性導通部位的膜密度高,導電性優異,除此以外可藉由塗佈或填充、加熱等簡便的方法而形成導電性圖案等電性導通部位。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2012-162767號公報
[專利文獻2]日本專利特開2012-131894號公報
經有機成分包覆的金屬微粒子是藉由加熱等將該有機成分除 去而開始燒結。因此,在低溫下形成緻密的接合層的情況下,需要在所期望的接合溫度下將包覆有機成分充分除去。
然而,在藉由所述專利文獻1的包覆金屬微粒子的製造方法所得的包覆金屬微粒子及所述專利文獻2的導電性墨水組成物中存在如下的問題點:關於「接合用途」,在低接合溫度(例如150℃左右)下的包覆有機成分的除去特性並未最佳化。
鑒於如上所述的狀況,本發明的目的在於提供可作為接合用組成物而利用的銀微粒子組成物,該銀微粒子組成物可在低接合溫度下獲得高接合強度。
本發明者等人為了達成所述目的而關於分散劑的種類及量、低溫下的有機成分的除去特性等反覆進行努力研究,結果發現使用適量的含有烷氧基胺的分散劑等可達成所述目的且極其有效,從而完成本發明。
亦即,本發明提供一種銀微粒子組成物,其特徵在於含有:銀微粒子、包含烷氧基胺的分散劑、分散介質,且所述分散劑的含量是相對於所述銀微粒子的含量而言為0.1質量%~7.0質量%,自室溫加熱至200℃時的重量損失是所含有的所有有機成分 的70質量%以上。
包含烷氧基胺的分散劑定域化(附著)於銀微粒子的表面的至少一部分上。烷氧基胺的一分子內的胺基分別容易顯示出鹼性的性質。因此,烷氧基胺若定域化(附著)於銀微粒子的表面的至少一部分上(亦即,包覆銀微粒子的表面的至少一部分),則可使有機成分與無機粒子充分地親和,可防止銀微粒子彼此之間凝聚(使分散性提高)。亦即,烷氧基胺的官能基以適度的強度吸附於銀微粒子的表面上,妨礙銀微粒子彼此之間相互接觸,因此有助於保管狀態下的銀微粒子的穩定性。而且,藉由加熱而自銀微粒子的表面移動及/或揮發,由此而促進銀微粒子彼此之間熔接。
而且,由於可藉由加熱而將在銀微粒子的表面的至少一部分上所附著的烷氧基胺容易地除去,因此可確保銀微粒子的良好的低溫燒結性(例如在100℃~200℃下的燒結性)。此處,藉由將烷氧基胺設為碳數為5以下的短鏈胺,可藉由加熱而將銀微粒子的表面的至少一部分上所附著的烷氧基胺更容易地除去。
所述分散劑的含量是相對於所述銀微粒子的含量而言為0.1質量%~7.0質量%(亦即,以質量基礎計,相對於銀微粒子100而言,分散劑為0.1~7.0)。藉由將分散劑的含量設為相對於銀微粒子的含量而言為0.1質量%以上,可充分地發揮出分散劑的效果;藉由將分散劑的含量設為相對於銀微粒子的含量而言為7.0質量%以下,可減少在接合溫度時所殘存的分散劑的量。在含 有相對於銀微粒子的含量而言多於7.0質量%的分散劑的情況下,在150℃左右的加熱下並未充分地揮發而殘存,成為妨礙銀微粒子燒結的原因。另外,更佳的分散劑的含量是相對於銀微粒子的含量而言為0.1質量%~5.0質量%。
而且,在本發明的銀微粒子組成物中,自室溫加熱至200℃時的重量損失是所含有的所有有機成分的70質量%以上。更具體而言,以10℃/min的升溫速度對銀微粒子組成物進行重量分析的情況下的200℃為止的重量損失是藉由同樣的方法而測定的500℃為止的重量損失的70%以上。
另外,分散劑中所含的烷氧基胺的分佈係數logP較佳為-1.0~1.4。其原因在於:若烷氧基胺的分佈係數logP成為-1.0以下,則烷氧基胺的極性過高,因此急速地進行銀的還原,銀微粒子生成的控制變困難;若分佈係數logP成為1.5以上,則配位於銀上的烷氧基胺的極性低,因此變得難以分散於高極性溶媒中。
在本發明中,分佈係數logP表示使用正辛醇與水作為溶媒的辛醇/水分佈係數,分別求出辛醇中的濃度Co與水中的濃度Cw,算出濃度比P=Co/Cw的常用對數logP而作為分佈係數。因此,分佈係數logP是表示銀微粒子是否可藉由何種範圍的極性溶媒而分散的一個指標。分佈係數logP的測定方法並無特別限定,例如可藉由燒瓶振盪法、高效液相層析(High performance liquid chromatography,HPLC)法、及使用定量結構活性相關演算法的計算等而求出,較佳的是使用在國立生物工程學資訊中心等 的網站所公開發表的文獻值。
本發明的銀微粒子組成物中所使用的銀微粒子的粒徑適宜的是產生熔點降低的奈米尺寸、理想的是1nm~200nm,但亦可根據需要而含有微米尺寸的粒子。
而且,在本發明的銀微粒子組成物中可使用各種溶媒及高極性溶媒而作為分散介質,較佳的是以沸點為200℃以上的醇或沸點為200℃以上的烴為主成分。若考慮在低溫下的接合,則較佳的是分散介質的沸點低;若沸點過低,則銀微粒子組成物的乾燥變快,操作性的劣化變急遽。此處,藉由使用沸點為200℃以上的分散介質,可抑制操作性的劣化。
所謂「高極性溶媒」一般表示水或碳數短的醇等難以與己烷或甲苯這樣的低極性溶劑相溶的溶媒,在本發明中更佳的是使用碳數1~6的醇。藉由將高極性溶媒設為碳數1~6的醇,可回避在使用低極性溶媒時的不良現象,例如在樹脂上積層銀微粒子分散體時,溶媒浸入基底的樹脂層。此處,在本發明的銀微粒子組成物中,在分散劑中使用烷氧基胺,因此可使銀微粒子良好地分散於高極性溶媒中。
而且,較佳的是在本發明的銀微粒子組成物中,所述所有有機成分的含量為25.0質量%以下。更具體而言,較佳的是在以10℃/min的升溫速度對銀微粒子組成物進行重量分析的情況下的500℃為止的重量損失成為25.0質量%以下。藉由該方法所得的重量損失相當於銀微粒子組成物中的所有有機物的量。
較佳的是在本發明的銀微粒子組成物中進一步含有高分子分散劑。藉由添加高分子分散劑,除了可使銀微粒子的分散穩定性提高以外,亦可進行黏度調整等。
此處,較佳的是高分子分散劑具有酸價。所謂「具有酸價的分散劑」是包含作為吸附基或官能基而言並不具有胺價或羥價等的分散劑的全部。藉由使用該分散劑,可使溶媒中的銀微粒子的分散穩定性提高。較佳的是該分散劑的酸價為5~200。較佳的是「具有酸價的分散劑」的理由未必明確,但本發明者等人認為不僅僅由於在金屬上的吸附作用,而且由於與烷氧基胺相互作用,可以更密的形態進行吸附,具有低溫燒結性且表現出高分散性。
其原因在於:若分散劑的酸價為5以上,則開始產生藉由對與胺配位而使粒子表面成為鹼性的金屬物的酸鹼相互作用的吸附;若為200以下,則並不過度地具有吸附位置,因此以適宜的形態進行吸附。
此處,所謂「酸價」以中和在1g試樣中所含的酸性成分所需的氫氧化鉀的mg數而表示。作為酸價的測定法,可列舉指示劑法(對萘酚苯指示劑)或電位滴定法。
.ISO6618-1997:利用指示劑滴定法的中和值試驗法→與指示劑滴定法(酸價)對應
.ISO6619-1988:電位滴定法(酸價)→與電位滴定法(酸價)對應
較佳的是所述高分子分散劑的含量是相對於所述銀微粒子的含量而言為0.01質量%~10.0質量%。另外,更佳的高分子分散劑的含量是0.05質量%~5.0質量%,進一步更佳的高分子分散劑的含量是0.05質量%~3.0質量%。藉由將高分子分散劑的含量設為10.0質量%以下,可維持銀微粒子的低溫燒結性;藉由將其設為0.01質量%以上,可使銀微粒子的分散穩定性提高。
藉由本發明,可提供可以低接合溫度而獲得高接合強度的銀微粒子組成物。
以下,關於本發明的銀微粒子組成物的適宜的一實施方式而加以詳細說明。另外,在以下的說明中,不過是表示本發明的一實施方式,並不由該些說明而限定本發明,而且有時省略重複的說明。
(1)銀微粒子組成物
本實施方式的銀微粒子組成物含有銀微粒子、包含烷氧基胺的分散劑、分散介質。於以下,關於該些各成分等而加以說明。
(1-1)銀微粒子
本實施方式的銀微粒子分散體中的銀微粒子的平均粒徑若為並不損及本發明的效果的範圍,則並無特別限制,較佳的是具有 產生熔點降低的平均粒徑,例如若為1nm~200nm即可。更佳的是2nm~100nm。銀微粒子的平均粒徑若為1nm以上,則銀微粒子具有良好的低溫燒結性,且銀微粒子製造的成本並不變高而實用。而且,若為200nm以下,則銀微粒子的分散性難以經時性變化而較佳。
在將本發明的銀微粒子分散體用作例如接合用組成物的原料的情況下,亦可考慮遷移(migration)的問題而添加離子化序列(ionization series)比氫更貴的金屬,亦即金、銅、鉑、鈀等粒子。
另外,本實施方式的銀微粒子分散體中的銀微粒子的粒徑亦可不固定。而且,在銀微粒子分散體含有後述分散劑等作為任意成分的情況下,存在含有平均粒徑超過200nm的金屬粒子成分的情況,但若為並不產生凝聚、並不顯著損及本發明的效果的成分,則亦可含有該具有超過200nm的平均粒徑的金屬粒子成分。
而且,亦可視需要併用微米尺寸的金屬粒子而添加。在該情況下,奈米尺寸的金屬粒子在微米尺寸的金屬粒子的周圍熔點降低,藉此可獲得良好的導電路徑。
此處,本實施方式的銀微粒子分散體中的銀微粒子的粒徑可藉由動態光散射法、小角度X射線散射法、廣角X射線繞射法而測定。為了顯示奈米尺寸的銀微粒子的熔點降低,適當的是藉由廣角X射線繞射法而求出的微晶直徑。例如在廣角X射線繞射法中,更具體而言,可使用理學電機股份有限公司製造的阿艾 恩替阿爾蒂馬(RINT-Ultima)III,藉由繞射法在2θ為30°~80°的範圍進行測定。在該情況下,只要在中央部具有深度為0.1mm~1mm左右的凹陷的玻璃板上,以表面變平坦的方式薄薄地延展試樣而進行測定即可。而且,只要使用理學電機股份有限公司製造的傑道(JADE),將所得的繞射光譜的半高寬代入至下述謝樂公式(Scherrer formula)中,將藉此而算出的微晶直徑(D)作為粒徑即可。
D=Kλ/Bcosθ
此處,K:謝樂常數(0.9)、λ:X射線的波長、B:繞射線的半高寬、θ:布拉格角。
(1-2)包含烷氧基胺的分散劑
在本實施方式的銀微粒子組成物中,在銀微粒子的表面的至少一部分上附著有包含烷氧基胺的分散劑。另外,在銀微粒子的表面亦可附著微量的有機物,例如在原料中自最初起便作為雜質而含有的微量有機物、在後述的製造過程中混入的微量有機物、在清洗過程中未完全除去的殘留還原劑、殘留分散劑等。
如上所述,烷氧基胺的一分子內的胺基分別容易顯示出鹼性的性質。因此,烷氧基胺若定域化(附著)於銀微粒子的表面的至少一部分上(亦即,包覆銀微粒子的表面的至少一部分),則可使有機成分與無機粒子充分地親和,可防止銀微粒子彼此之 間凝聚(使分散性提高)。亦即,烷氧基胺的官能基以適度的強度吸附於銀微粒子的表面上,妨礙銀微粒子彼此之間相互接觸,因此有助於在保管狀態下的銀微粒子的穩定性。而且,藉由加熱而自銀微粒子的表面移動及/或揮發,由此而促進銀微粒子彼此之間熔接。
而且,由於可藉由加熱而將在銀微粒子的表面的至少一部分上所附著的烷氧基胺容易地除去,因此可確保銀微粒子的良好的低溫燒結性(例如在100℃~200℃下的燒結性)。烷氧基胺只要不損及本發明的效果,則可使用現有公知的各種烷氧基胺,但較佳的是碳數為7以下者,更佳的是碳數為5以下者。藉由將烷氧基胺設為碳數為5以下的短鏈胺,可藉由加熱而將銀微粒子的表面的至少一部分上所附著的烷氧基胺更容易地除去。
包含烷氧基胺的分散劑的含量是相對於銀微粒子的含量而言為0.1質量%~7.0質量%。藉由將分散劑的含量設為相對於銀微粒子的含量而言為0.1質量%以上,可充分發揮分散劑的效果;藉由將分散劑的含量設為相對於銀微粒子的含量而言為7.0質量%以下,可減少在接合溫度時所殘存的分散劑的量。在含有相對於銀微粒子的含量而言多於7.0質量%的分散劑的情況下,在150℃左右的加熱下並未充分地揮發而殘存,成為妨礙銀微粒子燒結的原因。另外,更佳的分散劑的含量是相對於銀微粒子的含量而言為0.1質量%~5.0質量%。
烷氧基胺例如亦可為含有羥基、羧基、烷氧基、羰基、 酯基、巰基等胺以外的官能基的化合物。而且,烷氧基胺可單獨使用,亦可併用兩種以上的單鏈胺。
本實施方式的銀微粒子組成物若為不損及本發明的效果的範圍,則除了烷氧基胺以外,亦可含有羧酸。羧酸的一分子內的羧基具有比較高的極性,容易產生氫鍵的相互作用,但該些官能基以外的部分具有比較低的極性。另外,羧基容易顯示酸性的性質。而且,羧酸若在本實施方式的銀粒子分散體中定域化(附著)於銀微粒子的表面的至少一部分上(亦即,包覆銀微粒子的表面的至少一部分),則可使溶媒與銀微粒子充分親和,可防止銀微粒子彼此之間凝聚(使分散性提高)。
羧酸可廣泛使用具有至少一個羧基的化合物,例如可列舉甲酸、草酸、乙酸、己酸、丙烯酸、辛酸、油酸等。羧酸的一部分羧基亦可與金屬離子形成鹽。另外,關於該金屬離子,亦可包含兩種以上金屬離子。
所述羧酸例如亦可為含有胺基、羥基、烷氧基、羰基、酯基、巰基等羧基以外的官能基的化合物。在這種情況下,羧基數較佳的是羧基以外的官能基數以上。而且,所述羧酸可分別單獨使用,亦可併用兩種以上。另外,常溫下的沸點較佳的是300℃以下,更佳的是250℃以下。而且,胺與羧酸形成醯胺。該醯胺基亦適度地吸附於銀微粒子表面,因此於銀微粒子表面亦可附著醯胺基。
(1-3)分散介質
本實施方式的銀微粒子組成物在各種分散介質中分散有銀微粒子。
作為所述分散介質,可在不損及本發明的效果的範圍內使用各種溶媒及高極性溶媒,較佳的是以沸點為200℃以上的醇或沸點為200℃以上的烴為主成分。若考慮在低溫下的接合,則較佳的是分散介質的沸點低,但若沸點過低,則銀微粒子組成物的乾燥變快,操作性的劣化變急遽。此處,藉由使用沸點為200℃以上的分散介質,可抑制操作性的劣化。
所謂「高極性溶媒」一般表示水或碳數短的醇等難以與己烷或甲苯這樣的低極性溶劑相溶的溶媒,在本發明中更佳的是使用碳數1~6的醇。藉由將高極性溶媒設為碳數1~6的醇,可回避在使用低極性溶媒時的不良現象,例如在樹脂上積層銀微粒子分散體時,溶媒浸入基底的樹脂層。此處,在本發明的銀微粒子組成物中,在分散劑中使用烷氧基胺,因此可使銀微粒子良好地分散於高極性溶媒中。
分散介質例如較佳的是使用選自壬醇、癸醇、十一醇、十二烷醇、十三醇、異十三醇、十四醇、十六醇、十二烷、十三烷、十四烷、十五烷、十六烷、苯基環己烷、四氫萘的一種以上。該些溶媒可分別單獨使用,亦可併用兩種以上。
(1-4)高分子分散劑
較佳的是在本實施方式的銀微粒子組成物中進一步含有高分子分散劑。藉由使用高分子分散劑,可使溶媒中的銀微粒子的分 散穩定性提高。另外,較佳的是高分子分散劑具有酸價,更佳的是酸價為5~200。
其原因在於:若高分子分散劑的酸價為5以上,則開始產生藉由對與烷氧基胺配位而使表面成為鹼性的銀微粒子的酸鹼相互作用的吸附;若為200以下,則並不過度地具有吸附位置,因此以適宜的形態進行吸附。
高分子分散劑例如較佳的是使用選自索斯帕斯(Solsperse)3000、索斯帕斯11200、索斯帕斯16000、索斯帕斯17000、索斯帕斯20000、索斯帕斯21000、索斯帕斯28000、迪斯帕畢克(DISPERBYK)111、迪斯帕畢克118、迪斯帕畢克140、迪斯帕畢克2096、迪斯帕畢克2155、迪斯帕畢克2164、畢克(BYK)410,以及油酸、亞麻油酸、次亞麻油酸、蓖麻油酸、硬脂酸這樣的高級脂肪酸或特索布(Terusolve)TOE-100、特索布MTPH這樣的高級醇的一種以上。
在本實施方式的銀微粒子組成物中含有高分子分散劑的情況下的含量可根據黏度等所期望的特性而調整,例如較佳的是相對於銀微粒子的含量而言為0.01質量%~10.0質量%。另外,更佳的高分子分散劑的含量是0.05質量%~5.0質量%,進一步更佳的高分子分散劑的含量是0.05質量%~3.0質量%。藉由將高分子分散劑的含量設為10.0質量%以下,可維持銀微粒子的低溫燒結性;藉由設為0.01質量%以上,可使銀微粒子的分散穩定性提高。
(1-5)其他成分
在本實施方式的銀微粒子組成物中,除了所述成分以外,亦可在不損及本發明的效果的範圍內,為了賦予與使用目的相應的適度的黏性、密著性、乾燥性或印刷性等功能而添加例如起到作為黏合劑的功能的寡聚物成分、樹脂成分、有機溶劑(亦可溶解或分散固體成分的一部分)、界面活性劑、增黏劑或表面張力調整劑等任意成分。該任意成分並無特別限定。
樹脂成分例如可列舉聚酯系樹脂、嵌段異氰酸酯等聚胺基甲酸酯系樹脂、聚丙烯酸酯系樹脂、聚丙烯醯胺系樹脂、聚醚系樹脂、三聚氰胺系樹脂或萜烯系樹脂等,該些可分別單獨使用,亦可併用兩種以上。
增黏劑可列舉例如黏土、膨潤土或鋰膨潤石等黏土礦物,例如聚酯系乳液樹脂、丙烯酸系乳液樹脂、聚胺基甲酸酯系乳液樹脂或嵌段異氰酸酯等乳液,甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羥丙基甲基纖維素等纖維素衍生物,三仙膠或瓜爾膠等多糖類等,該些可分別單獨使用,亦可併用兩種以上。
亦可添加與所述有機成分不同的界面活性劑。在多成分溶媒系統的無機膠體分散液中,容易產生由於乾燥時的揮發速度不同而造成的覆膜表面的粗糙及固體成分的偏移。藉由在本實施方式的銀微粒子分散體中添加界面活性劑,可抑制該些不利,獲得可形成均一的導電性覆膜的銀微粒子分散體。
作為可在本實施方式中使用的界面活性劑,並無特別限定,可使用陰離子性界面活性劑、陽離子性界面活性劑、非離子性界面活性劑的任意者,例如可列舉烷基苯磺酸鹽、四級銨鹽等。其中,由於少量的添加量即可獲得效果,因此較佳的是氟系界面活性劑、矽系界面活性劑。
(1-6)重量分析的重量損失
在本發明的銀微粒子組成物中,自室溫加熱至200℃時的重量損失是所含有的所有有機成分的70質量%以上。更具體而言,以10℃/min的升溫速度對銀微粒子組成物進行重量分析的情況下的200℃為止的重量損失是藉由同樣的方法而測定的500℃為止的重量損失的70%以上。
所述質量分析的溫度200℃是假設在低溫下進行接合的溫度,200℃為止的重量損失相當於在低溫(例如150℃)下對銀微粒子組成物進行加熱時,銀微粒子組成物中所含有的有機物揮發的比例。該重量損失若為所有有機成分的70%以上,則即使是實際的接合條件(加熱條件),有機物亦基本上完全消失,銀微粒子燒結而形成緻密的接合層。另一方面,若200℃為止的重量損失不足所有有機物的70%,則在低溫下難以揮發的有機物的比例多,並未充分進行銀微粒子的燒結。
而且,較佳的是在本發明的銀微粒子組成物中,所有有機成分的含量為25.0質量%以下。更具體而言,較佳的是以10℃/min的升溫速度對銀微粒子組成物進行重量分析的情況下的 500℃為止的重量損失成為25.0質量%以下。藉由該方法而所得的重量損失相當於銀微粒子組成物中的所有有機物的量。
若所述500℃為止的重量損失(所有有機物的量)過多,則在煅燒後殘存有機物而產生空隙,因此成為接合強度降低及/或接合層的導電性降低的原因。特別是為了藉由150℃左右的低溫接合而獲得導電性高的接合層,較佳的是該值成為25.0質量%以下。另一方面,為了維持膠體狀態下的銀微粒子的分散穩定性,較佳的是該值成為2質量%以上。另外,500℃為止的重量損失(所有有機物的量)的更佳的範圍是5質量%~20質量%。
(2)銀微粒子的製造方法
為了製造本實施方式的銀微粒子組成物,製備作為主成分的經包含烷氧基胺的分散劑包覆的銀微粒子(銀膠體粒子)。
另外,包含烷氧基胺的分散劑的量及重量減少率的調整方法並無特別限定,簡便的是進行加熱而調整。亦可藉由如下方式而進行:調整在製作銀微粒子時所添加的包含烷氧基胺的分散劑的量。亦可改變銀微粒子調整後的清洗條件或次數。而且,可藉由烘箱或蒸發器等而進行加熱。加熱溫度若為50℃~300℃左右的範圍即可,加熱時間若為數分鐘~數小時即可。加熱可在減壓下進行。藉由在減壓下進行加熱,能夠在更低的溫度下進行有機物的量的調整。在常壓下進行的情況下,可在大氣中進行,亦可在惰性環境中進行。另外,為了進行有機成分的量的微調整,亦可在其後添加烷氧基胺。
作為製備本實施方式的經包含烷氧基胺的分散劑包覆的銀微粒子的方法,並無特別限定,例如可列舉製備含有銀微粒子的分散液,其次進行該分散液的清洗的方法等。作為製備含有銀微粒子的分散液的步驟,例如只要如下所述那樣使溶媒中所溶解的銀鹽(或銀離子)還原即可,作為還原順序,只要採用基於化學還原法的順序即可。而且,亦可使用金屬胺錯合物法。
亦即,如上所述的經包含烷氧基胺的分散劑包覆的銀微粒子可藉由如下方式而製備:對含有構成銀微粒子的銀鹽、包含烷氧基胺的分散劑、所述高分子分散劑、所述分散介質的原料液進行還原。另外,原料液的成分的一部分亦可並不溶解而分散,而且亦可含有水。
藉由該還原,獲得包含烷氧基胺的分散劑附著於銀微粒子的表面的至少一部分上的銀膠體粒子。該銀膠體粒子可僅僅以其供給為本實施方式的導電性糊劑,但亦可視需要藉由在後述的步驟中將其添加於分散介質中而以包含銀膠體分散液的導電性糊劑的形式獲得。
作為用以獲得經包含烷氧基胺的分散劑包覆的銀微粒子的起始材料,可使用各種公知的銀鹽或其水合物,例如可列舉硝酸銀、硫酸銀、氯化銀、氧化銀、乙酸銀、草酸銀、甲酸銀、亞硝酸銀、氯酸銀、硫化銀等銀鹽,若為可溶解於適當的分散介質中、且可還原的化合物,則並無特別限定。而且,該些可單獨使用亦可併用多種。
而且,在所述原料液中對該些銀鹽進行還原的方法並無特別限定,例如可列舉使用還原劑的方法,照射紫外線等光、電子束、超音波或熱能量的方法等。其中,自操作容易的觀點考慮,較佳的是使用還原劑的方法。
所述還原劑可列舉例如二甲基胺乙醇、甲基二乙醇胺、三乙醇胺、菲尼酮、肼等胺化合物;例如硼氫化鈉、碘化氫、氫氣等氫化合物;例如一氧化碳、亞硫酸等氧化物;例如硫酸亞鐵、氧化鐵、富馬酸鐵、乳酸鐵、草酸鐵、硫化鐵、乙酸錫、氯化錫、二磷酸錫、草酸錫、氧化錫、硫酸錫等低原子價金屬鹽;例如乙二醇、甘油、甲醛、對苯二酚、鄰苯三酚、丹寧、丹寧酸、水楊酸、D-葡萄糖等糖等,但若為可溶解於分散介質中而對所述銀鹽進行還原者,則並無特別限定。在使用所述還原劑的情況下,亦可加入光及/或熱而促進還原反應。
作為所述使用銀鹽、包含烷氧基胺的分散劑、分散溶媒及還原劑而製備經包含烷氧基胺的分散劑包覆的銀微粒子的具體方法,例如可列舉將所述銀鹽溶解於有機溶媒(例如甲苯等)中而製備銀鹽溶液,在該銀鹽溶液中添加作為分散劑的有機物,繼而於其中緩緩滴加溶解有還原劑的溶液的方法等。
在如上所述而所得的含有經包含烷氧基胺的分散劑包覆的銀微粒子的分散液中,除了銀微粒子以外,亦存在銀鹽的抗衡離子、還原劑的殘留物或分散劑,存在液體整體的電解質濃度或有機物濃度高的傾向。此種狀態的液體由於電導度高,因此容 易產生銀微粒子的凝析而沈澱。或者,即使不沈澱,若殘留銀鹽的抗衡離子、還原劑的殘留物、或分散所需的量以上的過剩的分散劑,則存在使導電性惡化之虞。因此,藉由對所述含有銀微粒子的溶液進行清洗而將多餘的殘留物除去,可確實地獲得經有機物包覆的銀微粒子。
作為所述清洗方法,例如可列舉:將含有經包含烷氧基胺的分散劑包覆的銀微粒子的分散液靜置一定時間,將所產生的上清液除去,且加入醇(甲醇等)再次進行攪拌,進一步靜置一定時間而將所產生的上清液除去,反覆進行數次該步驟的方法;進行離心分離代替所述靜置的方法;藉由超濾裝置或離子交換裝置等而進行除鹽的方法等。藉由此種清洗將多餘的殘留物除去且將有機溶媒除去,藉此可獲得本實施方式的經包含烷氧基胺的分散劑包覆的銀微粒子。
銀微粒子組成物可藉由將在上述中所得的經包含烷氧基胺的分散劑包覆的銀微粒子、所述分散介質加以混合而獲得。該經包含烷氧基胺的分散劑包覆的銀微粒子與分散介質的混合方法並無特別限定,可使用攪拌機或攪拌器等而藉由現有公知的方法進行。亦可一面藉由如刮勺(spatula)這樣者進行攪拌,一面使其與適當輸出功率的超音波均質機接觸。
在獲得含有多種金屬的金屬膠體分散液的情況下,其製造方法並無特別限定,例如在製造包含銀與其他金屬的金屬膠體分散液的情況下,在所述經有機物包覆的金屬粒子的製備中,可 以分別製造含有金屬粒子的分散液、含有其他金屬粒子的分散液,其後加以混合,亦可將銀離子溶液與其他金屬離子溶液加以混合,其後進行還原。
在使用所述金屬胺錯合物法的情況下,例如只要藉由如下步驟而製造銀微粒子即可:第1步驟,將包含烷氧基胺的分散劑、含有銀原子的銀化合物加以混合,生成含有該銀化合物與烷氧基胺的錯合物;第2步驟,藉由對該錯合物進行加熱,使其分解而生成銀微粒子。
例如在烷氧基胺的存在下對由含有銀的草酸銀等金屬化合物與烷氧基胺而生成的錯合物進行加熱,使該錯合物中所含的草酸離子等的金屬化合物分解而生成的原子態銀凝聚,藉此可製造經烷氧基胺的保護膜保護的銀微粒子。
在如上所述地在烷氧基胺的存在下對金屬化合物的錯合物進行熱分解,藉此製造經烷氧基胺包覆的銀微粒子的金屬胺錯合物分解法中,藉由作為單一種類分子的金屬胺錯合物的分解反應而生成原子態金屬,因此可在反應系統內均一地生成原子態金屬,與藉由多種成分間的反應而生成金屬原子的情況相比而言,抑制由於構成反應的成分的組成波動而造成的反應的不均一,特別是在以工業規模製造大量銀微粒子時有利。
而且,推測在金屬胺錯合物分解法中,在所生成的金屬原子上配位鍵結有烷氧基胺分子,藉由該金屬原子上所配位的烷氧基胺分子的功能而控制產生凝聚時金屬原子的運動。其結果, 藉由金屬胺錯合物分解法可製造非常微細、粒度分佈狹窄的銀微粒子。
另外,在所製造的銀微粒子的表面亦產生多個烷氧基胺分子的比較弱的力的配位鍵,該些在銀微粒子的表面形成緻密的保護覆膜,因此變得可製造保存穩定性優異的表面潔淨的包覆銀微粒子。而且,形成該覆膜的烷氧基胺分子可由於加熱等而容易地脫離,因此變得可製造可在非常低溫下燒結的銀微粒子。
而且,在將固體狀金屬化合物與烷氧基胺加以混合而生成錯合物等複合化合物時,對於主要構成包覆銀微粒子的覆膜的長鏈/中鏈烷氧基胺,混合碳數為5以下的短鏈烷氧基胺而使用,藉此變得容易生成錯合物等複合化合物,變得可藉由短時間的混合而製造複合化合物。而且,藉由混合該短鏈的烷氧基胺而使用,可製造具有與各種用途對應的特性的包覆銀微粒子。
如上所述而所得的本實施方式的銀微粒子組成物可直接以其狀態用作金屬接合用組成物,但可在不損及銀微粒子組成物的分散穩定性及低溫燒結性的範圍內添加各種無機成分或有機成分。
[塗佈方法]
若使用本實施方式的銀微粒子組成物,則可在塗佈於基材上之後,在比較低溫(例如300℃以下、較佳為100℃~200℃)下進行加熱、煅燒,使其燒結而獲得導電性煅燒層。在進行煅燒時,亦可階段性提高或降低溫度。而且,亦可在塗佈導電性分散體的 面預先塗佈界面活性劑或表面活化劑等。
此處,本實施方式的銀微粒子組成物的「塗佈」是包括將銀微粒子組成物塗佈為面狀的情況,亦包括塗佈為線狀(描繪)的情況的概念。進行塗佈、加熱/煅燒之前的狀態的包含銀微粒子組成物的塗膜的形狀可設為所期望的形狀。因此,藉由加熱/煅燒而燒結的本實施方式的銀微粒子組成物的塗膜是包括面狀塗膜及線狀塗膜的任意者的概念,該些面狀塗膜及線狀塗膜可連續亦可不連續,亦可包含連續的部分與不連續的部分。
作為可在本實施方式中使用的基材,若為可塗佈銀微粒子組成物而進行加熱/煅燒使其燒結者即可,並無特別限制,較佳的是具有並不由於加熱/煅燒時的溫度而損傷的程度的耐熱性的構件。
作為構成此種基材的材料,例如可列舉聚醯胺(PA)、聚醯亞胺(PI)、聚醯胺醯亞胺(PAI)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)等聚酯、聚碳酸酯(PC)、聚醚碸(PES)、乙烯系樹脂、氟樹脂、液晶聚合物、陶瓷、玻璃或金屬等。
而且,基材例如可為板狀或條狀等各種形狀,可為剛性亦可為可撓性。亦可適宜選擇基材的厚度。為了提高黏著性或密著性或者其他目的,亦可使用形成有表面層的構件或實施了親水化處理等表面處理的構件。
在將銀微粒子組成物塗佈於基材上的步驟中可使用各 種方法,可如上所述地自例如浸漬、絲網印刷、反轉印刷、微觸印刷、噴霧式、棒塗式、旋塗式、噴墨式、分配器式、針式轉印法、衝壓法、利用刷毛的塗佈方式、流延式、柔版式、凹版式、平版法、轉印法、親疏水圖案法、或注射器式等中適宜選擇而使用。
在本實施方式中,銀微粒子組成物含有黏合劑成分的情況下,自塗膜的強度提高等觀點考慮,變得黏合劑成分亦進行燒結,但亦可根據情況,為了應用至各種印刷法中,將調整銀微粒子組成物的黏度作為黏合劑成分的主要目的,控制煅燒條件而將黏合劑成分完全除去。
所述進行加熱/煅燒的方法並無特別限定,例如可使用現有公知的烘箱等,以基材上所塗佈或描繪的所述銀微粒子組成物的溫度成為例如300℃以下的方式進行加熱/煅燒,藉此使其燒結。所述加熱/煅燒的溫度下限未必有所限定,若為並不損及本發明的效果的範圍的溫度即可。此處,在所述燒結後的塗膜中,自獲得儘可能高的強度的方面而言,較佳的是有機物的殘存量少,但亦可在不損及本發明的效果的範圍內殘存有機物的一部分。
[接合方法]
若使用本實施方式的銀微粒子組成物,則可在伴隨著加熱的構件彼此之間接合中獲得高的接合強度。亦即,藉由如下步驟可將第1被接合構件與第2被接合構件接合:接合用組成物塗佈步驟,將所述銀微粒子組成物塗佈於第1被接合構件與第2被接合 構件之間;接合步驟,在所期望的溫度(例如300℃以下、較佳為100℃~200℃)下對第1被接合構件與第2被接合構件之間所塗佈的接合用組成物進行煅燒而進行接合。
在該接合步驟時,亦可在第1被接合構件與第2被接合構件對向的方向上進行加壓,即使並不特別進行加壓亦可獲得充分的接合強度亦是本發明的優點之一。而且,在進行煅燒時,亦可階段性地使溫度提高或降低。而且,亦可預先在被接合構件表面塗佈界面活性劑或表面活化劑等。
本發明者反覆進行努力研究的結果發現:若使用所述本實施方式的銀微粒子組成物來作為所述銀微粒子組成物塗佈步驟中的銀微粒子組成物,則可使第1被接合構件與第2被接合構件具有高接合強度地更確實地接合(獲得接合體)。
作為本發明的銀微粒子組成物的分散介質,可在不損及本發明的效果的範圍使用各種分散介質,例如可列舉烴及醇等。
脂肪族烴例如可列舉十四烷、十八烷、七甲基壬烷、四甲基十五烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十三烷、甲基戊烷、正鏈烷烴、異鏈烷烴等飽和或不飽和脂肪族烴。
作為第1被接合構件及第2被接合構件,若為可塗佈金屬接合用組成物,藉由加熱來進行煅燒而接合者即可,則並無特別限制,較佳的是具有並不由於接合時的溫度而損傷的程度的耐熱性的構件。
作為構成此種被接合構件的材料,例如可列舉聚醯胺 (PA)、聚醯亞胺(PI)、聚醯胺醯亞胺(PAI)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)等聚酯、聚碳酸酯(PC)、聚醚碸(PES)、乙烯系樹脂、氟樹脂、液晶聚合物、陶瓷、玻璃或金屬等,其中較佳的是金屬製被接合構件。金屬製被接合構件較佳的原因在於:耐熱性優異,且與主成分為金屬(銀)的本發明的銀微粒子組成物的親和性優異。
而且,被接合構件例如可為板狀或條狀等各種形狀,可為剛性亦可為可撓性。亦可適宜選擇基材的厚度。為了提高黏著性或密著性或者其他目的,亦可使用形成有表面層的構件或實施了親水化處理等表面處理的構件。
在將銀微粒子組成物塗佈於被接合構件上的步驟中可使用各種方法,可如上所述地自例如浸漬、絲網印刷、噴霧式、棒塗式、旋塗式、噴墨式、分配器式、針式轉印法、衝壓法、利用刷毛的塗佈方式、流延式、柔版式、凹版式、平版法、轉印法、親疏水圖案法、或注射器式等中適宜選擇而使用。
將如上所述而塗佈後的塗膜,在並不損傷被接合構件的範圍內,加熱至例如300℃以下(較佳的是100℃~200℃)的溫度,藉此進行煅燒而可獲得本實施方式的接合體。在本實施方式中,如上所述地使用本發明的銀微粒子組成物,因此獲得相對於被接合構件而言具有優異的密著性的接合層,可更確實地獲得強的接合強度。
在本實施方式中,銀微粒子組成物含有黏合劑成分的情況下,自接合層的強度提高及被接合構件間的接合強度提高等觀點考慮,黏合劑成分亦進行燒結,但亦可根據情況,為了應用至各種印刷法中,將調整銀微粒子組成物的黏度作為黏合劑成分的主要目的,控制煅燒條件而將黏合劑成分完全除去。
所述進行煅燒的方法並無特別限定,例如可使用現有公知的烘箱等,以被接合構件上所塗佈或描繪的所述銀微粒子組成物的溫度成為例如300℃以下(較佳的是100℃~200℃)的方式進行煅燒,藉此進行接合。所述煅燒溫度的下限未必有所限定,較佳的是可使被接合構件彼此之間接合的溫度、且該溫度是並不損及本發明的效果的範圍的溫度。此處,在所述煅燒後的銀微粒子組成物中,自獲得儘可能高的強度的方面而言,較佳的是有機物的殘存量少,但亦可在不損及本發明的效果的範圍內殘存有機物的一部分。
另外,在本發明的銀微粒子組成物中含有有機物,但與現有的例如環氧樹脂等利用熱硬化者不同,並非藉由有機物的作用而獲得煅燒後的接合強度,而是如上所述那樣藉由熔接的銀微粒子的熔接而獲得充分的接合強度。因此,在接合後,即使在放置於比接合溫度更高溫的使用環境下而造成殘存的有機物劣化或分解/消失的情況下,亦無接合強度降低之虞,因此耐熱性優異。
藉由本實施方式的銀微粒子組成物,即使是例如100℃~200℃左右的低溫加熱的煅燒,亦可實現具有表現出高導電性的 接合層的接合,因此可使比較不耐熱的被接合構件彼此之間接合。而且,煅燒時間並無特別限定,若為根據煅燒溫度而可接合的煅燒時間即可。
在本實施方式中,為了進一步提高所述被接合構件與接合層的密著性,亦可進行所述被接合構件的表面處理。所述表面處理方法例如可列舉進行電暈處理、電漿處理、紫外線(UV)處理、電子束處理等乾燥處理的方法,在基材上預先設置底塗層或導電性糊劑受容層的方法等。
以上,關於本發明的代表性實施方式而加以說明,但本發明並不僅僅限定於該些實施方式。
以下,在實施例中關於本發明的銀微粒子組成物及其製造方法而進一步加以說明,但本發明並不受該些實施例任何限定。
[實施例]
≪實施例1≫
將200ml甲苯(和光純藥工業股份有限公司製造的試劑一級)、15g的3-乙氧基丙基胺(和光純藥工業股份有限公司製造的試劑一級)加以混合,藉由磁力攪拌器進行充分攪拌。一面進行攪拌一面於其中添加10g硝酸銀(東洋化學工業股份有限公司製造的試劑特級),在硝酸銀溶解後,添加10g己酸(和光純藥工業股份有限公司製造的試劑特級)。於其中滴加在50ml離子交換水中添加1g硼氫化鈉(和光純藥工業股份有限公司製造)而製備的0.02g/ml的硼氫化鈉水溶液,獲得含有銀微粒子的液體。進行1 小時攪拌後,添加200ml甲醇(和光純藥工業股份有限公司製造的試劑特級)而使銀微粒子凝聚、沈降。進一步藉由離心分離使銀微粒子完全沈降後,將作為上清液的甲苯及甲醇除去,除去過剩的有機物,獲得約6g的銀微粒子。在2g所得的銀微粒子中添加0.20g作為分散介質的壬醇(和光純藥工業股份有限公司製造)後,進行捏和而獲得銀微粒子組成物1。
[評價試驗]
(1)熱重量分析
藉由熱重量分析法而測定如上所述而所得的銀微粒子組成物1中所含的有機物的含量。具體而言,以10℃/min的升溫速度對接合用組成物1進行加熱,確定有機物的含量而作為室溫~500℃及室溫~200℃的重量損失。將結果表示於表1中。另外,此處所謂的「室溫」可根據季節而在10℃~30℃的範圍內變動,但在10℃~30℃下並無重量損失。
(2)接合強度測定
使用黏晶機(die bonder)(海索魯(HISOL)公司製造),將如上所述而所得的接合用組成物1少量塗佈於表面實施了鍍金的氧化鋁板(50mm見方)上,於其上積層市售的藍色LED晶片(吉耐特(Genelite)公司製造、底面積為600μm×600μm)。此時,並未施加外力而對藍色LED晶片進行加壓。其後,將積層體放入至熱風循環式烘箱中,在大氣環境下升溫至150℃後保持120分鐘。冷卻至50℃以下後,將積層體自熱風循環式烘箱中取出,使 用黏結強度試驗機(bondtester)(力世科(RHESCA)公司製造)而在常溫(10℃~30℃)下進行接合強度試驗。將藍色LED晶片剝離時的接合強度除以晶片的底面積,將結果表示於表1中。另外,接合強度的單位是MPa。
(3)黏度測定方法
使用錐板型黏度計(安東帕(Anton Paar)公司製造的流變計、MCR301)測定銀微粒子組成物1的黏度。測定條件設為測定模式:剪切模式、剪切速度:10s-1、測定夾具:錐板(CP-50-2;直徑為50mm、角度為2°、間隙為0.045mm)、測定溫度:25℃。將所得的結果表示於表1中。在所述接合強度測定中的藉由黏晶機而塗佈組成物時,藉由所述方法而測定的黏度若為3Pa.s~80Pa.s左右,則容易塗佈,因此若為該範圍內則設為「○」,除此以外設為「×」。
(4)空隙比測定方法
藉由顯微鏡(例如基恩士公司製造的顯微鏡(microscope)VHX-2000)觀察在測定接合強度後的剝離面(25℃下),算出空隙部分的面積/晶片面積×100而作為空隙比。
≪實施例2≫
將7.0g的3-乙氧基丙基胺(和光純藥工業股份有限公司製造的試劑一級)與0.50g十二烷基胺(和光純藥工業股份有限公司製造的試劑一級)加以混合,藉由磁力攪拌器進行充分攪拌。一面進行攪拌一面於其中添加6.0g草酸銀而使其増黏。其次,將 所得的黏性物質放入至100℃的恆溫槽中,使其反應約15分鐘。為了對反應後的懸浮液的分散介質進行置換,將10ml甲醇(和光純藥工業股份有限公司製造的試劑一級)加入至該懸浮液中而進行攪拌後,藉由離心分離使銀微粒子沈澱而進行分離,對所分離的銀微粒子再次加入10ml甲醇(和光純藥工業股份有限公司製造的試劑一級),進行攪拌及離心分離,藉此使銀微粒子沈澱而分離。在6g所得的銀微粒子中加入0.80g作為分散介質的十四烷(和光純藥工業股份有限公司製造的試劑一級)而進行捏和(kneading),獲得銀微粒子組成物2。而且,與實施例1同樣地進行各種評價,將結果表示於表1中。
≪實施例3≫
將3-乙氧基丙基胺替換為3-甲氧基丙基胺(和光純藥工業股份有限公司製造的試劑一級),將十四烷替換為1.2g異十三醇(協和醱酵化學(KH Neochem)公司製造),除此以外與實施例2同樣地進行而獲得銀微粒子組成物3。而且,與實施例1同樣地進行各種評價,將結果表示於表1中。
≪實施例4≫
添加0.03g索斯帕斯16000(路博潤(Lubrizol)公司製造)作為添加劑,除此以外與實施例2同樣地進行而獲得銀微粒子組成物4。而且,與實施例1同樣地進行各種評價,將結果表示於表1中。
≪實施例5≫
添加0.03g索斯帕斯21000(路博潤公司製造)作為添加劑,除此以外與實施例3同樣地進行而獲得銀微粒子組成物5。而且,與實施例1同樣地進行各種評價,將結果表示於表1中。
≪實施例6≫
添加0.1g特索布MTPH(日本萜烯化學股份有限公司製造)作為添加劑,將異十三醇變為癸醇,除此以外與實施例3同樣地進行而獲得銀微粒子組成物6。而且,與實施例1同樣地進行各種評價,將結果表示於表1中。
≪實施例7≫
將添加劑設為索斯帕斯3000,將異十三醇減少至0.4g,追加0.4g苯基環己烷,除此以外與實施例5同樣地進行而獲得銀微粒子組成物7。而且,與實施例1同樣地進行各種評價,將結果表示於表1中。
≪實施例8≫
添加0.1g蓖麻油酸作為添加劑,將異十三醇減少至0.6g,追加0.6g十三烷,除此以外與實施例3同樣地進行而獲得銀微粒子組成物8。而且,與實施例1同樣地進行各種評價,將結果表示於表1中。
≪比較例1≫
將3-乙氧基丙基胺的量設為3.5g,將十二烷基胺的量設為1.5g,除此以外與實施例2同樣地進行而獲得比較銀微粒子組成物1。而且,與實施例1同樣地進行各種評價,將結果表示於表1 中。
≪比較例2≫
將3-乙氧基丙基胺的量設為14.0g,將十二烷基胺的量設為1.0g,將十四烷的量設為1.6g,除此以外與實施例4同樣地進行而獲得比較銀微粒子組成物2。而且,與實施例1同樣地進行各種評價,將結果表示於表1中。
≪比較例3≫
將十四烷的量設為2.0g,除此以外與實施例4同樣地進行而獲得比較銀微粒子組成物3。而且,與實施例1同樣地進行各種評價,將結果表示於表1中。
≪比較例4≫
將3-甲氧基丙基胺的量設為14.0g,將十二烷基胺的量設為1.5g,將特索布MTPH的量設為0.2g,將癸醇設為1.5g,除此以外與實施例6同樣地進行而獲得比較銀微粒子組成物4。而且,與實施例1同樣地進行各種評價,將結果表示於表1中。
Figure 105111282-A0305-02-0036-1
在作為本發明的銀微粒子組成物的銀微粒子組成物1~銀微粒子組成物8中,自室溫加熱至200℃時的重量損失(表1中的「~200℃為止的比例」)成為所含有的所有有機成分的70質量%以上。另外,所有有機物的量(表1中的「~500℃」的值)成為25質量%以下,與比較銀微粒子組成物相比較而言獲得高的接合強度。
此處,可知在所有有機成分量(表1中的「~500℃」的值)多的比較銀微粒子組成物1及自室溫加熱至200℃時的重量損失(表1中的「~200℃為止的比例」)少的比較銀微粒子組成物2中,並未獲得充分的接合強度。
另外,在比較例1中,~200℃為止的比例少,因此在低溫下,有機成分並未充分揮發,粒子的燒結不充分,在比較例2中,雖然~200℃為止的比例在範圍內,但分散劑或所有有機成分的量多,因此煅燒中的揮發成分或煅燒後的殘存有機成分變多,剪切強度降低。而且,在比較例3中,溶媒量多、所有有機成分的量成為範圍外,且~200℃為止的比例亦變低,因此在低溫下,有機成分並未充分揮發,粒子的燒結變得不充分;在比較例4中,總體的有機成分的量多、亦不具有~200℃為止的比例,因此變得煅燒不足。

Claims (4)

  1. 一種銀微粒子組成物,其特徵在於含有:銀微粒子、包含碳數為7以下的烷氧基胺的分散劑、分散介質,所述分散介質是沸點為200℃以上的醇或沸點為200℃以上的烴,且所述分散劑的含量相對於所述銀微粒子的含量而言為0.1質量%~7.0質量%,自室溫加熱至200℃時的重量損失是所含有的所有有機成分的70質量%以上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的銀微粒子組成物,其中,所述所有有機成分的含量為25.0質量%以下。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的銀微粒子組成物,其進一步含有高分子分散劑。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的銀微粒子組成物,其中,所述高分子分散劑的含量相對於所述銀微粒子的含量而言為0.01質量%~10.0質量%。
TW105111282A 2015-04-17 2016-04-12 銀微粒子組成物 TWI689466B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015085404 2015-04-17
JP2015-085404 2015-04-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201637994A TW201637994A (zh) 2016-11-01
TWI689466B true TWI689466B (zh) 2020-04-01

Family

ID=57126824

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105111282A TWI689466B (zh) 2015-04-17 2016-04-12 銀微粒子組成物

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20180133847A1 (zh)
EP (1) EP3284552B1 (zh)
JP (1) JP6220966B2 (zh)
CN (1) CN107530782A (zh)
TW (1) TWI689466B (zh)
WO (1) WO2016166948A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6659665B2 (ja) * 2015-03-23 2020-03-04 バンドー化学株式会社 導電性被膜複合体及びその製造方法
CN107614164A (zh) * 2015-06-15 2018-01-19 株式会社大阪曹达 金属纳米微粒制造用组合物
US11081253B2 (en) * 2016-11-08 2021-08-03 Dowa Electronics Materials Co., Ltd. Silver particle dispersing solution, method for producing same, and method for producing conductive film using silver particle dispersing solution
JP6736782B2 (ja) * 2018-08-23 2020-08-05 バンドー化学株式会社 接合用組成物
CN115916431A (zh) * 2020-08-26 2023-04-04 阪东化学株式会社 接合用组合物
CN114310038B (zh) * 2022-02-24 2023-01-24 电子科技大学 银盐纳米银复合焊膏及制备方法烧结方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011094223A (ja) * 2008-11-26 2011-05-12 Mitsuboshi Belting Ltd 無機素材用接合剤及び無機素材の接合体
TW201341087A (zh) * 2011-12-28 2013-10-16 Toda Kogyo Corp 銀微粒子及其製造法與含有該銀微粒子之導電性糊劑、導電性膜及電子裝置
JP2013214733A (ja) * 2012-03-05 2013-10-17 Namics Corp 熱伝導性ペースト及びその使用

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1339073B1 (en) * 2000-10-25 2011-09-21 Harima Chemicals, Inc. Electroconductive metal paste and method for production thereof
JP2006278162A (ja) * 2005-03-29 2006-10-12 Kyocera Corp 導体ペースト及びそれを用いた電子部品
JP5065607B2 (ja) * 2006-03-10 2012-11-07 三井金属鉱業株式会社 微粒銀粒子製造方法及びその製造方法で得られた微粒銀粒子
JP5164239B2 (ja) * 2006-09-26 2013-03-21 Dowaエレクトロニクス株式会社 銀粒子粉末、その分散液および銀焼成膜の製造法
KR101940358B1 (ko) * 2011-11-18 2019-01-18 스미토모 긴조쿠 고잔 가부시키가이샤 은 분말, 은 분말의 제조 방법 및 도전성 페이스트
CN104160490B (zh) * 2012-03-05 2018-07-03 纳美仕股份有限公司 银微粒烧结体
EP2889880A4 (en) * 2012-08-23 2015-07-15 Bando Chemical Ind conductive paste
JP6140189B2 (ja) * 2012-11-30 2017-05-31 ナミックス株式会社 導電ペースト及びその製造方法
US9671953B2 (en) * 2013-03-04 2017-06-06 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Systems and methods using drawings which incorporate biometric data as security information
JP5689915B2 (ja) * 2013-03-29 2015-03-25 京セラケミカル株式会社 銀微粒子の製造方法及び銀微粒子
CN106660129B (zh) * 2014-06-11 2019-08-13 阪东化学株式会社 银微粒子分散体、银微粒子及其制造方法及接合用组合物
JP6285397B2 (ja) * 2015-02-27 2018-02-28 株式会社ノリタケカンパニーリミテド Agペーストおよび当該Agペースト用のAg粉末

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011094223A (ja) * 2008-11-26 2011-05-12 Mitsuboshi Belting Ltd 無機素材用接合剤及び無機素材の接合体
TW201341087A (zh) * 2011-12-28 2013-10-16 Toda Kogyo Corp 銀微粒子及其製造法與含有該銀微粒子之導電性糊劑、導電性膜及電子裝置
JP2013214733A (ja) * 2012-03-05 2013-10-17 Namics Corp 熱伝導性ペースト及びその使用

Also Published As

Publication number Publication date
EP3284552A1 (en) 2018-02-21
US20180133847A1 (en) 2018-05-17
CN107530782A (zh) 2018-01-02
EP3284552A4 (en) 2019-01-02
TW201637994A (zh) 2016-11-01
EP3284552B1 (en) 2022-08-03
JPWO2016166948A1 (ja) 2017-04-27
JP6220966B2 (ja) 2017-10-25
WO2016166948A1 (ja) 2016-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI689466B (zh) 銀微粒子組成物
TWI665165B (zh) 銀微粒子分散體、銀微粒子及其製造方法以及接合用組成物
JP6349310B2 (ja) 金属接合用組成物
JP5558547B2 (ja) ペースト状金属微粒子組成物、固形状金属または固形状金属合金の製造方法、金属製部材の接合方法、プリント配線板の製造方法および電気回路接続用バンプの製造方法
JP4470193B2 (ja) 加熱焼結性銀粒子の製造方法、固形状銀の製造方法、金属製部材の接合方法、プリント配線板の製造方法および電気回路接続用バンプの製造方法
JP6262139B2 (ja) 接合用組成物
JP5495465B1 (ja) 導電性ペースト
TWI683870B (zh) 導電性被覆膜複合體及其製造方法
JP2014055332A (ja) 加熱焼結性金属微粒子の製造方法、ペースト状金属微粒子組成物、固形状金属または固形状金属合金の製造方法、金属製部材の接合方法、プリント配線板の製造方法および電気回路接続用バンプの製造方法
JP2017155166A (ja) 接合用組成物
TWI744372B (zh) 接合用組成物及其製造方法、接合體以及被覆銀奈米粒子
JPWO2013061527A1 (ja) 接合用組成物
TWI734797B (zh) 導電性糊及導電性圖案的形成方法
JPWO2016067599A1 (ja) 接合用組成物
JP7300172B2 (ja) 複合金属粒子及びその製造方法、複合金属粒子含有組成物、並びに物品の製造方法
JP6669420B2 (ja) 接合用組成物
JP6267835B1 (ja) 接合用組成物及びその製造方法