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公開番号2025031411
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-07
出願番号2023137628
出願日2023-08-25
発明の名称銅焼結体の製造方法
出願人株式会社マテリアル・コンセプト
代理人個人
主分類B22F 3/10 20060101AFI20250228BHJP(鋳造;粉末冶金)
要約【課題】銅の酸化焼結体が緻密な組織を有し、より低い電気抵抗率を有する銅焼結体を製造すること。
【解決手段】本開示の銅焼結体の製造方法は、平均粒子径D50が100nm以上1.2μm以下の銅粒子とバインダー樹脂とを含む銅ペーストを、体積比で2000ppm超の酸化性ガスを含有する酸化性雰囲気下、350℃以上600℃以下で加熱する第1の加熱工程と、酸化銅の焼結体を、還元性雰囲気下で加熱する第2の加熱工程、を含む。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
平均粒子径Ｄ５０が１００ｎｍ以上１．２μｍ以下の銅粒子とバインダー樹脂とを含む銅ペーストを、体積比で２０００ｐｐｍ超の酸化性ガスを含有する酸化性雰囲気下、３５０℃以上６００℃以下で加熱して酸化銅の焼結体を得る第１の加熱工程と、
前記酸化銅の焼結体を、還元性雰囲気下で加熱する第２の加熱工程と、を含む
銅焼結体の製造方法。
続きを表示（約 150 文字）【請求項２】
前記第２の加熱工程における加熱温度は、１８０℃以上６００℃以下である
請求項１に記載の銅焼結体の製造方法。
【請求項３】
前記第１の加熱工程における加熱の前の前記銅ペーストの最大厚みが５０μｍ以下である
請求項１又は２に記載の銅焼結体の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅焼結体の製造方法に関するものである。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
電子部品は、半導体、磁性体、誘電体等からなる素子に配線を接続し、その機能を発現する。よく知られている配線の形成方法として、スクリーン印刷法を用いて基板上に導電性の金属ペーストを印刷し、焼成する方法が挙げられる。この際、スクリーン印刷法に利用する金属ペーストとして、銀ペーストや銅ペースト等が挙げられる。
【０００３】
このうち銀ペーストは、耐酸化性に優れており、大気下で焼成を行っても酸化されないため、現在広範囲に利用されている。しかしながら、銀は高価であるとともに、ファインピッチ配線においてマイグレーション不良が発生しやすいという課題があるため、銅ペーストによる銀ペースト代替の検討がなされている。
【０００４】
基板表面に配置した銅ペーストを焼成して導電体を形成するための方法として、例えば、特許文献１には、体積比で５００ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ以下の酸化性ガスを含有する窒素ガス雰囲気において、３５０℃以上５００℃以下の温度で銅ペースト中の銅粒子を酸化焼成して酸化銅の焼結体（以下、「酸化焼結体」ということもある。）を得た後、体積比で１％以上の還元性ガスを含有する窒素ガス雰囲気において４００℃以上５５０℃以下の温度で酸化焼結体を銅焼結体に還元する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１６－００４６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の酸化焼成において、酸化性ガスの濃度を２０００ｐｐｍ以下に設定する理由を次のように説明している。酸化性ガスの濃度が２０００ｐｐｍ超の場合、銅ペーストの表面にのみ極めて緻密な酸化銅の被膜が形成する。このため、銅ペーストの内部まで酸素が行き届かずに焼成前のペースト成分が残存する。その結果、還元後の焼結体の内部にも樹脂や溶剤が残存し、銅焼結体の形成を阻害して電気抵抗率が高くなる。
【０００７】
そこで、特許文献１では、酸素濃度を一定の低い範囲に制御した雰囲気を利用することで、ペースト表面の急激な酸化による緻密層の形成を抑制し、ペースト全体に酸素が行きわたって焼結体を形成するようにした。
【０００８】
しかしながら、緻密な酸化焼結体の形成がペースト表面に限定されるのではなく、ペースト全体で実現すれば、還元焼成後の銅焼結体はこれまでの酸化・還元焼成条件で得られるものより低い抵抗率を有することが期待される。
【０００９】
本開示の目的は、銅の酸化焼結体が緻密な組織を有し、より低い電気抵抗率を有する銅焼結体を製造することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上述した課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、平均粒子径Ｄ５０が１００ｎｍ以上１．２μｍ以下の銅粒子とバインダー樹脂とを含む銅ペーストを、体積比で２０００ｐｐｍ超の酸化性ガスを含有する酸化性雰囲気下、３５０℃以上６００℃以下で加熱して酸化銅の焼結体を得た後、その酸化銅の焼結体を、還元性雰囲気下で加熱する第２の加熱工程と、を含む製造方法により得られる銅焼結体は、電気抵抗率が低いことを見出し、本開示を完成するに至った。すなわち、本開示は以下のものを提供する。
（【００１１】以降は省略されています）

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