[發(fā)明專利]含銅填料復(fù)合納米金屬軟膏劑及其接合方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280071966.3
• 申請日: 2012-03-30
• 公開（公告）號: CN104203457A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 小松晃雄;松林良
• 申請（專利權(quán)）人: 應(yīng)用納米粒子研究所株式會社;新電元工業(yè)株式會社
• 主分類號: B22F1/02
• 分類號: B22F1/02;B22F1/00;B23K20/00;H01B1/00;H01B1/22;H01L21/52;H05K1/09
• 代理公司: 上海德昭知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種含有在金屬核的周圍形成了由有機(jī)物構(gòu)成的有機(jī)覆蓋層的復(fù)合納米金屬粒子的復(fù)合納米金屬軟膏劑(paste)，更具體的是涉及一種同時含有金屬填料(filler)和所述復(fù)合納米金屬粒子的復(fù)合納米金屬軟膏劑以及使用該復(fù)合納米金屬軟膏劑的接合方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)已開發(fā)出了一種超微粒子的復(fù)合納米金屬粒子來作為能夠?qū)?dǎo)電性材料低溫?zé)Y(jié)、具有高強(qiáng)度、且具有優(yōu)良的電傳導(dǎo)性和熱傳導(dǎo)性的導(dǎo)電性金屬軟膏劑材料。本發(fā)明的發(fā)明人中的一部分人就在日本授權(quán)專利第4680313號公報(專利文獻(xiàn)一)中公開了這樣一種復(fù)合納米銀粒子。專利文獻(xiàn)一中記載的復(fù)合納米銀粒子具有來源于醇(alcohol)的有機(jī)覆蓋層，通過與以往相比大幅增大銀核重量來使其含有大量的金屬成分，并實現(xiàn)了較低溫度下的金屬化溫度(銀化溫度)。

然而，對于由具有有機(jī)覆蓋層的復(fù)合納米金屬粒子和貴金屬構(gòu)成的納米金屬粒子，由于量產(chǎn)化制造困難、原材料價格高，使得大量含有復(fù)合納米金屬粒子的金屬軟膏劑的制造成本增加，導(dǎo)致其應(yīng)用的開展不夠順利。

作為解決這樣的課題的方法，發(fā)明人曾嘗試將納米金屬粒子與以往的金屬粒子混煉從而開發(fā)出一種金屬軟膏劑。日本特開平7‐320535號公報(專利文獻(xiàn)二)中記載了一種導(dǎo)電性軟膏劑，其含有平均粒子尺寸在1nm以上100nm以下這一范圍內(nèi)的銀等的金屬超微粒子、銅或銅銀合金粉末、以及玻璃熔塊(glass?frit)。

進(jìn)一步，在日本授權(quán)專利4600282號公報(專利文獻(xiàn)三)中記載了一種含有由一次粒子的平均粒徑為0.1～1μm的球狀粒子(A)以及一次粒子的平均粒徑在50nm以下的球狀粒子(B)所構(gòu)成的金屬粉末的導(dǎo)電性軟膏劑，所述金屬粉末是從白金、金、銀、銅、鎳、鈀中選出的。

日本特開2011‐58041號公報(專利文獻(xiàn)四)中記載了一種將由平均粒徑在50nm以下、含有有機(jī)成分的銀系微粒構(gòu)成的粉末，與由平均粒徑在50nm以上、含有有機(jī)成分的銅系微粒構(gòu)成的粉末混合在溶劑中的軟膏劑。在專利文獻(xiàn)四中，銅系微粒也含有有機(jī)成分，銀系微粒和銅系微粒通過存在胺化合物的條件下的無溶劑的熱分解控制法被制造而成。即、在專利文獻(xiàn)四中，使用的不是市售的微米尺寸以上的銅粉末，而是通過與銀系微粒相同的方法制造、含有大量有機(jī)成分、具有從納米尺寸到亞微米尺寸的銅系微粒。

在專利文獻(xiàn)二中，如前所述，記載了一種導(dǎo)電性軟膏劑，其含有平均粒子尺寸在1nm以上100nm以下這一范圍內(nèi)的銀等的金屬超微粒子、銅或銅銀合金粉末。然而，對于專利文獻(xiàn)二中的導(dǎo)電性軟膏劑，是在氮環(huán)境中用400℃以上燒結(jié)，并實施評價。即、這是料想到400℃以下的話則無法獲得能經(jīng)受實際使用的導(dǎo)電性軟膏劑，因而實際上沒有記載對于空氣中400℃以下的燒結(jié)的性能評價。即、即便僅將金屬超微粒子與銅或銅銀合金粉末混合，也沒能有效地發(fā)揮出金屬超微粒子所具有的低溫?zé)Y(jié)的優(yōu)勢。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人們的實驗，得知了當(dāng)使用導(dǎo)電性軟膏劑用350℃以上燒制接合半導(dǎo)體元件時，半導(dǎo)體元件的電極和絕緣膜會變質(zhì)，燒制后半導(dǎo)體元件的特性劣化。350℃以下的低溫?zé)Y(jié)從抑制半導(dǎo)體元件的特性劣化的角度來看也是被期待的。

在專利文獻(xiàn)三中，如前所述，記載了一種含有一次粒子的平均粒徑為0.1～1μm的銅等的球狀粒子(A)以及一次粒子的平均粒徑在50nm以下的銀等的球狀粒子(B)的導(dǎo)電性軟膏劑。在專利文獻(xiàn)三中，是在玻璃基板上涂布軟膏劑后，用500℃燒制。這樣，就得到了3μΩ/cm的體積電阻率。即、為了獲得目標(biāo)性能，就需要500℃下的燒制，而且也沒有定量地實施關(guān)于接合強(qiáng)度的評價。

如前所述，在專利文獻(xiàn)四中，記載了一種將由含有有機(jī)成分的銀系微粒構(gòu)成的粉末以及由含有有機(jī)成分的銅系微粒構(gòu)成的粉末混合在溶劑中的軟膏劑。即、使用的不是市售的微米尺寸以上的銅粉末，而是通過與銀系微粒相同的方法制造、含有大量有機(jī)成分、具有從納米尺寸到亞微米尺寸的銅系微粒。然而，由于使用的不是市售的微米尺寸以上的銅粉末，因此增加了制造成本，同時，因為銅系微粒也含有了有機(jī)成分，所以軟膏劑所含的有機(jī)成分的含量增大，導(dǎo)致電氣特性及接合強(qiáng)度下降。

先行技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)一日本專利第4680313號公報

專利文獻(xiàn)二日本特開平7‐320535號公報

專利文獻(xiàn)三日本授權(quán)專利4600282號公報

專利文獻(xiàn)四日本特開2011‐58041號公報

發(fā)明內(nèi)容