JPWO2008065728A1

JPWO2008065728A1 - 可塑性を有する焼結性金属粒子組成物、その製造方法、接合剤および接合方法

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Publication number: JPWO2008065728A1
Application number: JP2008528272A
Authority: JP
Inventors: 勝利峯; 山川　君男; 君男山川; 英知浅見; 信弘高橋; ゆう子前田
Original assignee: Nihon Handa Co Ltd
Current assignee: Nihon Handa Co Ltd
Priority date: 2006-11-29
Filing date: 2007-03-20
Publication date: 2010-03-04
Anticipated expiration: 2027-03-20
Also published as: JP4247800B2; WO2008065728A1; TW200822990A

Abstract

(A)平均粒径が０.００１〜５０μｍである焼結性金属粒子１００重量部と、(B)常温で固体状であり，金属粒子(A)の焼結温度以下の温度で溶融し揮発する分散媒３〜１００重量部とからなり，可塑性を有する、焼結性金属粒子組成物。該焼結性金属粒子組成物からなるシート状の接合剤。該焼結性金属粒子組成物を金属製部材間で加熱等して焼結し金属製部材を接合する方法。

Description

本発明は、常温または加熱下で可塑性を有する焼結性金属粒子組成物、その製造方法、それからなるシート状接合剤、および、上記金属粒子組成物を複数の金属製部材間に介在させ，加熱等により焼結性金属粒子同士を焼結させる金属製部材の接合方法に関する。

銀，銅，ニッケルなどの金属の微細な粒子を硬化性樹脂組成物中に分散させて調製された導電性ペーストや熱伝導性ペーストは、加熱により硬化して導電性被膜や熱伝導性被膜を形成するので、プリント回路基板上の導電性回路の形成、抵抗器やコンデンサ等の各種電子部品及び各種表示素子の電極の形成、電磁波シールド用導電性被膜の形成、コンデンサ，抵抗，ダイオード，メモリ、演算素子（ＣＰＵ）等のチップ部品の基板への接合や接着、太陽電池の電極の形成、特にアモルファスシリコン半導体を用いた高温処理のできない太陽電池の電極の形成、積層セラミックコンデンサ、積層セラミックインダクタ、積層セラミックアクチュエータ等のチップ型セラミック電子部品の外部電極の形成等への適用が知られている（例えば、特開２００３−５５７０１）。
しかし、ペースト状であるため、上記形成作業時や接合作業時に、所定の形状や大きさや厚さにすることは容易でない。また、導電性被膜や熱伝導性被膜は、金属粒子と硬化した樹脂とからなり、硬化した樹脂は電気絶縁性であり熱伝導性が小さいので、導電性や熱伝導性の大きさに限界がある。
近年、チップ部品の高性能化により，チップ部品からの発熱量が増え、電気伝導性はもとより，熱伝導性の向上が要求されるが、対応に限界がある。

一方、硬化性樹脂を含有しない導電性・熱伝導性ペーストとして、貴金属（例えば銀）フレークと有機溶剤とからなり，加熱により焼結する貴金属ペースト、および、該貴金属ペーストを電子デバイスと基板間で加熱焼結することにより、電子デバイスを基板に固定する方法が、特公平７−１１１９８１に開示されている。また、平均粒径が０.００５μｍ〜１.０μｍである金（Ａｕ）粉，銀（Ａｇ）粉またはパラジウム（Ｐｄ）粉から選択される一種以上の金属粉と有機溶剤とからなる金属ペースト、および、該金属ペーストを半導体ウェハー上で加熱焼結してバンプを形成する方法が、特開２００５−２１６５０８に開示されている。

しかしながら、上記のペースト状の金属粒子組成物は、比重の大きい金属粒子と比重の小さい揮発性分散媒の混合物であり、両者の比重の差により両者が分離しやすいという問題がある。また、ペースト状であるため、適用時に所定の形状や大きさや厚さにすることは容易でなく、しかも、形状や大きさや厚さが経時的に変化しやすいという問題がある。

特開２００３−５５７０１特公平７−１１１９８１特開２００５−２１６５０８

本発明者らは、上記問題のない焼結性金属粒子組成物を開発すべく鋭意研究した結果、焼結性金属粒子と，常温で固体状であり加熱すると溶融し揮発する分散媒を，加熱下混合してペースト状とし、常温に冷却して得られる、可塑性を有する焼結性金属粒子組成物であれば、焼結性金属粒子と揮発性分散媒が分離せず、所定の形状や大きさ，厚さを取りやすく、しかも、形状保持性が優れていることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明の目的は、焼結性金属粒子と揮発性分散媒が分離せず、所定の形状や大きさ，厚さを取りやすく、しかも、形状保持性に優れた焼結性金属粒子組成物、その製造方法、シート状接合剤、および、これを使用して金属製部材を強固に接合する方法を提供することにある。

この目的は、
［１］(A) 平均粒径が０.００１〜５０μｍである焼結性金属粒子１００重量部と、(B)常温で固体状であり，金属粒子(A)の焼結温度以下の温度で溶融し揮発する分散媒３〜１００重量部とからなり、常温または加熱下で可塑性を有することを特徴とする、焼結性金属粒子組成物。
［１−１］焼結性金属粒子が銀粒子であることを特徴とする、［１］記載の焼結性金属粒子組成物。
［１−２］分散媒(B)が、アルコール類，炭化水素類，ケトン類または脂肪酸類であることを特徴とする、［１］または［１−１］記載の焼結性金属粒子組成物。
［２］(A) 平均粒径が０.００１〜５０μｍである焼結性金属粒子１００重量部と、(B)常温で固体状であり，金属粒子(A)の焼結温度以下の温度で溶融し揮発する分散媒３〜１００重量部とを、分散媒(B)の融点以上の温度で混合してペースト状とし、常温に冷却することを特徴とする、請求項１記載の焼結性金属粒子組成物の製造方法。
［２−１］焼結性金属粒子が銀粒子であることを特徴とする、［２］記載の焼結性金属粒子組成物の製造方法。
［２−２］分散媒(B)が、アルコール類，炭化水素類，ケトン類または脂肪酸類であることを特徴とする、［２］または［２−１］記載の焼結性金属粒子組成物の製造方法。
［３］［１］記載の焼結性金属粒子組成物からなり，シート状であることを特徴とする、金属製部材の接合剤。
［３−１］焼結性金属粒子が銀粒子であることを特徴とする、［３］記載の金属製部材の接合剤。
［３−２］分散媒(B)が、アルコール類，炭化水素類，ケトン類または脂肪酸類であることを特徴とする、［３］または［３−１］記載の金属製部材の接合剤。
［４］［１］記載の焼結性金属粒子組成物または［３］記載の接合剤を，複数の金属製部材間に介在させ、分散媒(B)の融点以上の温度に加熱して分散媒(B)を揮散させ、加熱により，加圧しつつ加熱により，加圧しつつ超音波振動印加により，または，加圧，加熱しつつ超音波振動印加により、金属粒子(A)同士を焼結させて複数の金属製部材同士を接合することを特徴とする、金属製部材の接合方法。
［４−１］分散媒(B)の融点が１００℃以下である場合に、１００℃〜４００℃で金属粒子(A)同士を焼結させることを特徴とする、［４］記載の金属製部材の接合方法。
［４−２］焼結性金属粒子が銀粒子であることを特徴とする、［４］または［４−１］記載の金属製部材の接合方法。
［４−３］分散媒(B)が、アルコール類，炭化水素類，ケトン類または脂肪酸類であることを特徴とする、［４］，［４−１］または［４−２］記載の金属製部材の接合方法。
；により達成される。

本発明の焼結性金属粒子組成物は、常温または加熱下で可塑性を有するため、比重の大きい金属粒子と比重の小さい揮発性分散媒とが分離することがなく、所定の形状を取りやすく、しかも、形状保持性に優れている。
本発明のシート状接合剤は、常温または加熱下で可塑性を有するため、比重の大きい金属粒子と比重の小さい揮発性分散媒とが分離することがなく、取り扱い性に優れている。
本発明の焼結性金属粒子組成物の製造方法は、常温または加熱下で可塑性を有する焼結性金属粒子組成物を、効率よく簡易に製造することができる。
本発明の金属製部材の接合方法は、常温または加熱下で可塑性を有する焼結性金属粒子組成物を使用するので、複数の金属製部材同士を精度よく強固に接合させることができる。

実施例における焼結性金属粒子組成物の形状保持性の測定における平面図である。

符号の説明

１銀メッキした銅板
２焼結性金属粒子組成物

本発明の焼結性金属粒子組成物は、(A) 平均粒径が０.００１〜５０μｍである焼結性金属粒子１００重量部と、(B)常温で固体状であり、金属粒子(A)の焼結温度以下の温度で溶融し揮発する分散媒３〜１００重量部とからなり、常温で固体状であり、常温または加熱下で可塑性を有することを特徴とする。

焼結性金属粒子(A)の材質は、常温で固体であり、加熱により，加圧しつつ加熱により，加圧と超音波振動印加により，または，加圧と加熱と超音波振動印加により焼結しやすければよく、金，銀，銅，パラジウム，ニッケル，スズ，アルミニウムおよびそれらの合金が例示される。これらのうちでは銀，銅，ニッケルが好ましく、加熱焼結性，熱伝導性および導電性の点で銀が特に好ましい。銀粒子は表面の一部または全部が酸化銀になっていてもよい。

焼結性金属粒子(A)の表面状態は限定されず、その表面に有機物が付着していてもよい。焼結性を阻害しなければ、表面に付着している有機物の種類および量は限定されない。このような有機物は、焼結性金属粒子(A)を製造する際に使用される還元剤，分散剤，安定剤等が例示され、フレーク化する際に使用される潤滑剤が例示される。
潤滑剤として、高級脂肪酸，高級脂肪酸金属塩，高級脂肪酸アミドまたは高級脂肪酸エステルが好ましく、特には高級脂肪酸が好ましい。潤滑剤の付着量は、焼結性金属粒子(A)の粒径，比表面積，形状などにより変わるが、焼結性金属粒子(A)の３重量％以下が好ましく、１重量％以下がより好ましい。多すぎると加熱焼結性が低下するからである。

焼結性金属粒子(A)の平均粒径は、０.００１〜５０μｍである。この平均粒径は、レーザー回折散乱式粒度分布測定法により得られる一次粒子の平均粒径である。平均粒径が５０μｍを越えると、焼結しにくくなる。そのため、平均粒子径は小さい方が好ましく、２０μｍ以下であることが好ましい。いわゆるナノサイズとなる０.１μｍ未満の場合、表面活性が強すぎるため、ペースト状金属粒子組成物の保存安定性が低下する恐れがある。そのため、０.１μｍ以上であることが好ましく、０.１〜１０μｍがより好ましい。

焼結性金属粒子(A)の形状は、球状，略球状，略立方体状，フレーク状，不定形状などである。保存安定性の点で好ましくはフレーク状である。
特に好ましくは、還元法で作られた銀粒子をフレーク化したものである。なお、還元法の銀粒子の製造方法は多く提案されている。硝酸銀水溶液に水酸化ナトリウム水溶液を加えることにより酸化銀を調製し、これにホルマリンのような還元剤の水溶液を加えて還元することにより銀粒子を生成し、水洗、ろ過、乾燥等をおこなうという方法が一般的である。

潤滑剤が付着したフレーク状の焼結性金属粒子(A)は、球状のような粒状の焼結性金属粒子に潤滑剤を添加して、ボールミル等により粉砕をおこなうことにより製造することができる（特公昭４０−６９７１、特開２００３−５５７０１の[０００４]参照）。
粒状の焼結性金属粒子と、高級脂肪酸，高級脂肪酸金属塩，高級脂肪酸エステル，高級脂肪酸アミド等の潤滑剤とを、セラミック製のボールとともに、回転式ドラム装置（例えばボールミル）に投入し、ボールにより焼結性金属粒子を物理的にたたくことにより、容易にフレーク状（鱗片状）に加工できる。この際、潤滑性向上のための高級脂肪酸，高級脂肪酸金属塩，高級脂肪酸エステル，高級脂肪酸アミド等の親油性有機物がフレーク状の焼結性金属粒子に付着する。このような高級脂肪酸としては、ラウリン酸，ミリスチン酸，パルミチン酸，ステアリン酸，オレイン酸，リノール酸，リノレン酸が例示されるが、高級飽和脂肪酸であることが好ましい。このような高級飽和脂肪酸としてはラウリン酸，ミリスチン酸，パルミチン酸，ステアリン酸が例示される。

フレーク状の焼結性金属表面(A)は、このような高級脂肪酸等により半分以上ないし全部が被覆されていることが、好ましい。このように金属表面が潤滑剤により被覆された焼結性金属粒子(A)は、親油性を示し、分散剤(B)との親和性が向上するので、焼結性金属粒子組成物の保存安定性がより向上する。しかし、潤滑剤の付着量が多すぎると，焼結性が低下することがあるので、０.０１〜３重量％が好ましく、０.１〜１重量％であることがより好ましい。潤滑剤の付着量は通常の方法で測定できる。例えば、窒素ガス中で潤滑剤の沸点以上に加熱して重量減少を測定する方法、焼結性金属粒子(A)を酸素気流中で加熱して，焼結性金属粒子(A)に付着していた潤滑剤中の炭素を炭酸ガスに変え，炭酸ガスを赤外線吸収スペクトル法により定量分析する方法等が例示される。
表面を潤滑剤で被覆した焼結性金属粒子(A)は、通常の方法でも製造することができる。例えば、潤滑剤の溶液中に金属粒子を浸漬し，金属粒子を取り出して乾燥することにより、製造することができる。

本発明の焼結性金属粒子組成物における、分散媒(B)は、常温で固体状であり、焼結性金属粒子(A)の焼結温度以下の温度で溶融し揮発することが必要である。揮発性分散媒が常温、例えば５℃〜３８℃で固体状でないと、本発明の焼結性金属粒子組成物が常温で固体状にならないからである。常温で固体であるためには、融点が常温より高い必要がある。しかし、融点が常温に接近しすぎていると、気温の高い日や，室温が高い作業場では形状を保持できなくなるので、常温より４℃以上高いことが好ましい。具体的には、融点が４０℃以上であることが好ましい。
もっとも、加熱焼結は一般に１００〜３００℃で行われるので、分散媒(B)の融点は、この温度範囲の焼結温度より低く、その沸点はこの温度範囲の焼結温度以下であることが好ましい。その沸点は、具体的には、６０℃〜３００℃であることが好ましい。沸点が６０℃未満であると，焼結性金属粒子組成物を調製する作業中に溶媒が揮散しやすく、沸点が３００℃より大であると，焼結後も分散媒(B)が残留しかねないからである。

そのような分散媒(B)として、ピロガロール，ｐ−メチルベンジルアルコール，ｏ−メチルベンジルアルコール，シル−３，３，５−トリメチルシクロヘキサノール，α−テルピネオール，１，４−シクロヘキサンジメタノール，１，４−シクロヘキサンジオール，ピナコールなどのアルコール類、ビフェニル，ナフタレン，デュレンなどの炭化水素類、ジベンゾイルメタン，カルコン，アセチルシクロヘキサンなどのケトン類、ラウリン酸，カプリン酸などの脂肪酸類が例示される。分散媒(B)は２種類以上を併用しても良いが、その混合物が常温において固体状であることが必要である。

分散媒(B)の配合量は、焼結性金属粒子(A)１００重量部あたり３〜１００重量部である。もっとも、焼結性金属粒子(A)の粒径、形状、比重などおよび分散媒(B)の性状によって適切な量が変わるので、焼結性金属粒子(A)との混合物が分散媒(B)の融点以上でペースト状になるのに十分な量であり、かつ、常温で半固体状または固体状になるのに十分な量である。本発明の焼結性金属粒子組成物は、本発明の目的に反しない限り、焼結性金属粒子(A)および分散媒(B)以外に、非金属系の粉体，金属化合物や金属錯体，チクソ剤，安定剤，着色剤等の添加物を少量ないし微量含有しても良い。

本発明の焼結性金属粒子組成物は、常温または加熱下で可塑性を有する。常温での可塑性は、適度に含水した粘土鉱物が示すような性質である。すなわち、可塑性は、常温で半固体状であり，応力を加えることにより容易に塑性変形する性質を、意味する。例えば、「立方体状の焼結性金属粒子組成物を平板上に載せて放置しても変形しない。しかし、立方体上に硬質板を載せ，該硬質板を下方に押圧すると、該立方体は厚みが薄くなり水平方向に拡がる。ところが、押圧を中止しても，厚みも面積も元に戻らない」という性質である。加熱下での可塑性は、熱可塑性プラスチックが示すような性質である。すなわち、「常温で固体状であり，応力を加えても変形しないが、ある温度以上になると，半固体状となり，応力を加えると容易に塑性変形する」という性質である。

本発明の焼結性金属粒子組成物は、常温においてシート状（フィルム状を含む）であることが好ましい。シートの大きさは限定されず、また、シートの厚さも限定されないが、５０μm〜１ｍｍの均一な厚さであることが好ましい。
シート状であると、２枚の平坦な金属製部材間に介在させるのに便利である。シートの大きさ，形状は、接合しようとする金属製部材の大きさ，形状、あるいは、接合を必要とする大きさ，形状とするとことが好ましい。
シート状の焼結性金属粒子組成物は、シート状，フィルム状，線状などの金属（ただし、焼結性金属粒子(A)と同一の金属、または、異種の金属であっても焼結時に接着しやすい金属）片を内包していてもよい。

本発明の焼結性金属粒子組成物は、常温で半固体状または固体状であるが、加熱により，分散媒(B)の融点以上の温度になると、分散媒(B)が溶融してペースト状となり、揮散しだす。もっとも、分散媒(B)の種類によっては、さらに昇温すると揮散しだす。分散媒(B)が揮散中あるいは完全に揮散後に、焼結性金属粒子(A)の焼結温度以上になると、焼結性金属粒子(A)が焼結し、冷却すると固形状の金属となる。焼結性金属粒子(A)が，焼結途上で金属製部材に接触していると、該固形状の金属は該金属製部材に接着する。この際、焼結性金属粒子(A)と金属製部材は，同一の金属であることが好ましいが、異種の金属であっても，焼結時に接着しやすい金属であればよい。
焼結性金属粒子(A)の加熱焼結温度は、分散媒(B)の融点以上であり、かつ、分散媒(B)の揮散可能な温度以上の温度である必要がある。

本発明の焼結性金属粒子組成物を、複数の金属製部材の接合に使用する場合は、金属製部材間に介在させ、分散媒(B)の融点以上、あるいは、分散媒(B)の融点以上，かつ，分散媒(B)の揮散可能な温度以上であり、焼結性金属粒子(A)の焼結可能な温度以上に加熱する。この温度は、具体的には、分散媒(B)の融点が１００℃以下である場合に、１００℃以上４００℃以下の温度であることが好ましく、１５０℃以上３００℃以下であることがより好ましい。
１００℃未満で焼結する金属は稀であり、４００℃を超えると分散媒(B)が突沸的に蒸発して，金属製部材の形状に悪影響が出る恐れがあるからである。
このとき焼結性金属粒子組成物に、圧力、または、圧力と超音波振動を加えても良い。圧力を加えると焼結性が向上し、圧力と超音波振動を加えると焼結性がさらに向上する。

本発明の焼結性金属粒子組成物を加熱等して焼結性金属粒子(A)が焼結してできた固形状金属の形状は、シート状に限定されず、テープ状，線状，円盤状，ブロック状，スポット状，不定形状であっても良い。

本発明の焼結性金属粒子組成物は、加熱すると，加圧しつつ加熱すると，加圧しつつ超音波振動を印加すると，あるいは，加圧，加熱しつつ超音波振動を印加すると、分散媒(B)が溶融し揮散し，焼結性金属粒子(A)が焼結することにより、強度と電気伝導性と熱伝導性が優れた固形状金属となる。この固形状金属は、接触していた金属製部材、例えば、金メッキ基板，銀基板，銀メッキ金属基板，銅基板等の金属系基板，電気絶縁性基板上の電極等金属部分へ接着するので、金属系基板の接合、金属部分を有する電子部品，電子装置，電気部品，電気装置等の接合に有用である。特に焼結性金属粒子(A)が銀粒子の場合は、高い強度と極めて高い電気伝導性と熱伝導性を有する固形状銀になるため、好ましい。そのような接合として、コンデンサ，抵抗等のチップ部品と回路基板との接合、ダイオード，メモリ，ＣＰＵ等の半導体チップとリードフレームもしくは回路基板との接合、高発熱のＣＰＵチップと冷却板との接合が例示される。

超音波振動の周波数は、２ｋＨｚ以上であり，１０ｋＨｚ以上であることが好ましい。その上限は特に制限されないが、超音波振動装置の能力上，５００ｋＨｚ位である。また、超音波振動の振幅は焼結性に影響するので、好ましくは０.１〜４０μｍ、より好ましくは０.３〜２０μｍ、さらに好ましくは０.５〜１２μｍである。なお、超音波振動が焼結性金属粒子組成物に確実に伝わるように、焼結性金属粒子組成物に，直接，超音波振動の発信部分を押し当てることが好ましい。あるいは、超音波振動を吸収しにくい素材からなるカバー材等を介して，焼結性金属粒子組成物に，超音波振動の発信部分を押し当てることが好ましい。

焼結性金属粒子組成物への押当て圧力は、好ましくは０.９ｋＰａ（０.０９ｇｆ／ｍｍ^２）以上、より好ましくは９ｋＰａ（０.９２ｇｆ／ｍｍ^２）以上、さらに好ましくは３９ｋＰａ（３.９８ｇｆ／ｍｍ^２）以上である。押当て圧力の上限は、接合する部材が破壊されない圧力の最大値である。

加圧，加熱しつつ超音波振動を印加して焼結する場合の加熱温度は、常温より高く，分散媒(B)が揮散し，焼結性金属粒子(A)が焼結できる温度であればよい。しかし、４００℃を越えると、分散媒(B)が突沸的に蒸発して，固形状金属の形状に悪影響が出る恐れがあるため、４００℃以下，かつ，該焼結性金属粒子(A)の融点未満の温度であることが好ましく、３００℃以下がより好ましい。

本発明の焼結性金属粒子組成物は、焼結性金属粒子(A)が焼結した後は分散媒が残存しないので、焼結物の洗浄は不要であるが、有機溶媒で洗浄してもよい。

本発明の焼結性金属粒子組成物がシート状である場合は、ガラス板，プラスチックフィルムなどの保護材の間に挟んで保存することが好ましい。また、保存安定性を向上する目的で、冷蔵保管をしても良く、保管温度として１０℃以下が例示される。

本発明の実施例と比較例を掲げる。実施例と比較例中、部は重量部を意味する。焼結性金属粒子組成物のシート状物の作製方法、焼結性金属粒子組成物の形状保持性、および、焼結性金属粒子組成物による固形状金属の接着強度は、下記の方法により測定した。なお、特に記載のない場合の温度は２５℃である。

［焼結性金属粒子組成物のシート状物の作製方法］
本発明における焼結性金属粒子組成物を，２枚のポリテトラフルオロエチレンシート間に挟み、分散媒(B)の融点＋１０℃に加温されたプレス機を用いて，焼結性金属粒子組成物の厚さが３００μmとなるように圧力を加え、分散媒(B)の融点未満に冷却後に取り出し、所定の大きさに裁断してシート状にした。

［焼結性金属粒子組成物の形状保持性］
幅２５ｍｍ×長さ２５ｍｍ×厚さ１ｍｍの銀メッキした銅板１の上に、縦１０.０ｍｍ×横１０.０ｍｍの大きさであり厚さが３００μmとなるように，焼結性銀粒子組成物２を載せ、２５℃で１時間静置した後の焼結性銀粒子組成物の大きさを測定し、縦と横の長さの平均値で示した。焼結性銀粒子組成物２がペースト状である場合には、縦１０.０ｍｍ×横１０.０ｍｍの大きさであり厚さが３００μmの開口部を有する金型とスキージを用いて，ペースト状組成物を銀メッキした銅板上に印刷塗布し、２５℃で１時間静置した後の焼結性銀粒子組成物の大きさを測定し、縦と横の長さの平均値で示した。

［接着強度Ａ］
幅２５ｍｍ×長さ７５ｍｍ×厚さ１ｍｍの銀メッキした銅板の上に、幅５ｍｍ×長さ５ｍｍ×厚さ１００μｍのシート状の焼結性銀粒子組成物を置き、その上に幅５ｍｍ×長さ５ｍｍ×厚さ０.５ｍｍの銀製のチップを搭載後、強制循環式オーブン内で２００℃で１時間加熱することにより、銀製チップを銀メッキ銅板に接着させた。試験体をオーブンから取り出し放冷したところ、銀粒子が焼結して該銅板と該銀製チップが接着していた。かくして得られた接着強度測定用試験体を，ダイシェア強度測定試験機に取付け、銀製チップの側面を，ダイシェア強度測定試験機のダイシェアツールにより速度２３ｍｍ／分で押圧し、銀製チップと銀メッキ銅板間の接合部がせん断破壊したときの荷重を、接着強度（単位；ｋｇｆ）とした。なお、接着強度試験は３回であり、その平均値を接着強度Ａとした。

［接着強度Ｂ］
幅２５ｍｍ×長さ７５ｍｍ×厚さ１ｍｍの銀メッキした銅板に、５ｍｍ×５ｍｍ×厚さ１００μｍのシート状の焼結性銀粒子組成物を置き、その上に幅５ｍｍ×長さ５ｍｍ×厚さ０．５ｍｍの銀製のチップを搭載して接着強度測定用前躯体を作った。接着強度測定用前躯体を超音波熱圧着装置に取付け、超音波振動の周波数３０ｋＨｚ、超音波振動の振幅４μｍ、押当て圧力１００Ｎ／ｃｍ^２という条件で，超音波熱圧着装置の圧着部（プローブ）を，上方から接着強度測定用前躯体の銀製チップの上部に押し当てて、超音波振動を印加しながら２００℃の温度で３０秒間圧着した。試験体を超音波熱圧着装置から取り出し放冷したところ、銀粒子が焼結して該銅板と該銀製チップが接着していた。かくして得られた接着強度測定用試験体を，ダイシェア強度測定試験機に取付け、銀製チップの側面を，ダイシェア強度測定試験機のダイシェアツールにより速度２３ｍｍ／分で押圧し、銀製チップと銀メッキ銅板間の接合部がせん断破壊したときの荷重を、接着強度（単位；ｋｇｆ）とした。なお、接着強度試験は３回であり、その平均値を接着強度Ｂとした。

[実施例１]
ガラス製容器に、市販の，還元法で製造された銀粒子をフレーク化した，１次粒子の平均粒径が４μｍ（レーザー回折法により測定）であるフレーク状の銀粒子１００部と、分散媒(B)としてデュレン（和光純薬工業株式会社発売の試薬、融点８０℃、沸点１９１℃）２５部を投入し、９０℃のホットプレート上でよく攪拌して均一なペースト状物とした。該容器をホットプレートから取り外して、２５℃の雰囲気中に置いた。このペースト状の焼結性銀粒子組成物を，厚さ１３０μｍのポリイミドシート２枚の間に挟んで、９０℃に加熱されたプレス機で３００μｍ厚となるように加圧した。ポリイミドシートごとプレス機から取り出して冷却し、ポリイミドシートから引き剥がして、シート状組成物を得た。このシート状組成物は、銀粒子が均一に分散したデュレンからなり、２５℃では硬い固体状であり、９０℃に昇温するとペースト状になった。すなわち、熱可塑性であった。
この焼結性銀粒子組成物の形状保持性、および、焼結性銀粒子組成物による固形状金属の接着強度を測定し、結果を表１にまとめて示した。以上の結果より、この焼結性銀粒子組成物は、フレーク状の銀粒子とデュレンの分離がなく、形状保持性に優れ、しかも、金属製部材を強固に接合するのに有用なことがわかった。

[実施例２]
実施例１において、デュレンの代わりにピナコール（和光純薬工業株式会社発売の試薬、融点４２℃、沸点１７５℃）を用いた以外は、実施例１と同様にして、焼結性金属粒子組成物を調製した。この焼結性銀粒子組成物は９０℃ではペースト状である。この焼結性銀粒子組成物を，厚さ１３０μｍのポリイミドシート２枚の間に挟んで、９０℃に加熱されたプレス機で，３００μｍ厚となるように加圧した。ポリイミドシートごとプレス機から取り出して冷却し、ポリイミドシートから引き剥がして、シート状組成物を得た。このシート状組成物は、銀粒子が均一に分散したピナコールからなり、２５℃では硬い固体状であり、８０℃に昇温するとペースト状になった。すなわち、熱可塑性であった。
この焼結性銀粒子組成物の形状保持性、および、焼結性銀粒子組成物による固形状金属の接着強度を測定し、結果を表１にまとめて示した。以上の結果より、この焼結性銀粒子組成物は、フレーク状の銀粒子とピナコールの分離がなく、形状保持性に優れ、しかも、金属製部材を強固に接合するのに有用なことがわかった。

[実施例３]
実施例２において、ピナコール２５部の代わりにピナコール２２部とベンジルアルコール（和光純薬工業株式会社発売の試薬、融点−１５℃、沸点２０５℃）３部を用いた以外は、実施例２と同様にして，焼結性銀粒子組成物を調製した。この焼結性銀粒子組成物は、９０℃ではペースト状である。この焼結性銀粒子組成物を，厚さ１３０μｍのポリイミドシート２枚の間に挟んで、９０℃に加熱されたプレス機で３００μｍ厚となるように加圧した。ポリイミドシートごとプレス機から取り出して冷却し、ポリイミドシートから引き剥がして、シート状組成物を得た。シート状組成物は、銀粒子とピナコールとベンジルアルコールが良く分散した均一で硬い固体状であった。この焼結性銀粒子組成物の形状保持性、および、焼結性銀粒子組成物による固形状金属の接着強度を測定し、結果を表１にまとめて示した。以上の結果より、この焼結性銀粒子組成物は、銀粒子とピナコールとベンジルアルコールの分離がなく、形状保持性に優れ、しかも、金属製部材を強固に接合するのに有用なことがわかった。

[比較例１]
実施例１において、分散媒としてデュレンの代わりに、ウンデカン（和光純薬工業株式会社発売の試薬、融点−２６℃、沸点１９６℃）を用いた以外は、実施例１と同様にして、焼結性銀粒子組成物を調製した。この焼結性銀粒子組成物は、２５℃でも流動性のあるペースト状であり、シート状に成型することはできなかった。この焼結性銀粒子組成物の形状保持性、および、焼結性銀粒子組成物による固形状金属の接着強度を測定し、結果を表１にまとめて示した。

[比較例２]
市販の，還元法で製造された銀粒子をフレーク化した，１次粒子の平均粒径が３．０μｍ（レーザー回折法により測定）であるフレーク状の銀粒子（０.５重量％のステアリン酸で銀表面が被覆されており、この銀粒子は撥水性を有する）１００部に、分散媒としてエチレングリコール（和光純薬工業株式会社発売の試薬、誘電率３９．０、融点−１３℃、沸点１９８℃）１５部を添加し、回転式混練機を用いて均一に混合することにより、ペースト状銀粒子組成物を調製した。
この焼結性銀粒子組成物は、２５℃でも流動性のあるペースト状であり、シート状に成型することはできなかった。この焼結性銀粒子組成物の形状保持性、および、焼結性銀粒子組成物による固形状金属の接着強度を測定し、結果を表１にまとめて示した。

本発明の焼結性金属粒子組成物は、焼結性金属粒子と分散媒の分離がなく、また、形状保持性に優れているため、コンデンサ，抵抗，ダイオード，メモリ，演算素子（ＣＰＵ）等のチップ部品を精度良く基板へ接合するのに有用である。

Claims

(A) 平均粒径が０.００１〜５０μｍである焼結性金属粒子１００重量部と、(B)常温で固体状であり，金属粒子(A)の焼結温度以下の温度で溶融し揮発する分散媒３〜１００重量部とからなり、常温または加熱下で可塑性を有することを特徴とする、焼結性金属粒子組成物。
(A) 平均粒径が０.００１〜５０μｍである焼結性金属粒子１００重量部と、(B)常温で固体状であり，金属粒子(A)の焼結温度以下の温度で溶融し揮発する分散媒３〜１００重量部とを、分散媒(B)の融点以上の温度で混合してペースト状とし、常温に冷却することを特徴とする、請求項１記載の焼結性金属粒子組成物の製造方法。
請求項１記載の焼結性金属粒子組成物からなりシート状であることを特徴とする、金属製部材の接合剤。
請求項１記載の焼結性金属粒子組成物または請求項３記載の接合剤を，複数の金属製部材間に介在させ、分散媒(B)の融点以上の温度に加熱して分散媒(B)を揮散させ、加熱により，加圧しつつ加熱により，加圧しつつ超音波振動印加により，または，加圧，加熱しつつ超音波振動印加により、金属粒子(A)同士を焼結させて複数の金属製部材同士を接合することを特徴とする、金属製部材の接合方法。