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公開番号2025075528
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-15
出願番号2023186764
出願日2023-10-31
発明の名称接合材料用組成物及びその製造方法、接合材料、並びに接合体及びその製造方法
出願人三井化学株式会社
代理人弁理士法人鷲田国際特許事務所
主分類B22F 1/10 20220101AFI20250508BHJP(鋳造;粉末冶金)
要約【課題】ミクロンサイズの銅粒子を含んでいても、十分な焼結性を有し、高い導電性を有する焼結物を付与できる接合材料用組成物を提供する。
【解決手段】接合材料用組成物は、表面処理剤の付着量が50質量ppm以下であり、且つ平均粒子径が0.8μm以上である第1の銅粒子と、平均粒子径が0.8μm未満である第2の銅粒子と、銅錯体と、溶媒と、を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
表面処理剤の付着量が５０質量ｐｐｍ以下であり、且つ平均粒子径が０．８μｍ以上である第１の銅粒子と、
平均粒子径が０．８μｍ未満である第２の銅粒子と、
銅錯体と、
溶媒と、
を含む、接合材料用組成物。
続きを表示（約 660 文字）【請求項２】
前記銅錯体は、銅を含む化合物と、前記銅に配位したアルカノールアミンと、を含む、
請求項１に記載の接合材料用組成物。
【請求項３】
前記アルカノールアミンは、３－（ジエチルアミノ）－１，２－プロパンジオール又は３－（ジメチルアミノ）－１，２－プロパンジオールを含む、
請求項２に記載の接合材料用組成物。
【請求項４】
前記銅を含む化合物は、ギ酸銅である、
請求項２に記載の接合材料用組成物。
【請求項５】
前記表面処理剤は、有機化合物である、
請求項１に記載の接合材料用組成物。
【請求項６】
前記表面処理剤は、炭素数８以上の脂肪酸又はそのエステル、及び、炭素数８以上の脂肪族アミンの少なくとも一方を含む、
請求項５に記載の接合材料用組成物。
【請求項７】
硬化性化合物をさらに含む、
請求項１に記載の接合材料用組成物。
【請求項８】
前記硬化性化合物として（メタ）アクリル化合物と、重合開始剤とを含む、
請求項７に記載の接合材料用組成物。
【請求項９】
前記硬化性化合物としてエポキシ化合物と、硬化剤とを含む、
請求項７に記載の接合材料用組成物。
【請求項１０】
前記溶媒は、ポリアルキレングリコール系溶剤を含む、
請求項１に記載の接合材料用組成物。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合材料用組成物及びその製造方法、接合材料、並びに接合体及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体装置を製造する際、半導体素子とリードフレーム等（支持部材）とを接着させるため、様々な接合材料が用いられている。半導体装置の中でも、高温で動作させるパワー半導体では、接合材料として、高鉛はんだが用いられてきた。一方で、高鉛はんだは、熱伝導率が十分ではないことから、その代替材として、熱伝導率が高い銀粒子を含む接合材料が検討されている。
【０００３】
銀粒子を含む接合材料の焼結物は、高鉛はんだよりも高い熱伝導率を示すものの、接合強度を得るためには、接合時に高い圧力で加圧する必要がある。また、銀粒子を含む接合材料は、材料コストも高い。そのため、銀粒子を含む接合材料に代えて、銅粒子を含む接合材料の使用が検討されている。
【０００４】
銅粒子を含む接合材料として、例えば特許文献１には、第１の有機保護剤で被覆されたサブミクロン銅粒子と、第２の有機保護剤で被覆されたミクロン銅粒子と、溶媒とを含む銅ペーストが開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、体積累積粒径Ｄ５０が０．１１μｍ以上１μｍ未満の第１銅粒子と、体積累積粒径Ｄ５０が１μｍ以上１０μｍ以下の第２銅粒子と、カルボン酸と、溶媒とを含み、カルボン酸の含有量が、銅粉１００質量部に対して６質量部以上２４質量部以下である接合用導電性組成物が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１８－１５６７３６号公報
国際公開第２０２２／１８５５７１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１や２の接合材料は、焼結時の体積収縮を低減する観点から、ミクロンサイズの銅粒子を所定量以上含む。しかしながら、ミクロンサイズの銅粒子は表面積が小さいため、凝集力が小さく、焼結性が十分ではなかった。そのため、得られる焼結物の充填密度が高まりにくく、十分な導電性が得られなかった。特に、半導体素子へのダメージを低減する観点から、より低温でも焼結できることが求められており、焼結性を高めることが望まれている。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ミクロンサイズの銅粒子を含んでいても、十分な焼結性を有し、高い導電性を有する焼結物を付与できる接合材料用組成物及びその製造方法、接合材料、並びに接合体及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
［１］表面処理剤の付着量が５０質量ｐｐｍ以下であり、且つ平均粒子径が０．８μｍ以上である第１の銅粒子と、平均粒子径が０．８μｍ未満である第２の銅粒子と、銅錯体と、溶媒と、を含む、接合材料用組成物。
［２］前記銅錯体は、銅を含む化合物と、前記銅に配位したアルカノールアミンと、を含む、［１］に記載の接合材料用組成物。
［３］前記アルカノールアミンは、３－（ジエチルアミノ）－１，２－プロパンジオール又は３－（ジメチルアミノ）－１，２－プロパンジオールを含む、［２］に記載の接合材料用組成物。
［４］前記銅を含む化合物は、ギ酸銅である、［２］に記載の接合材料用組成物。
［５］前記表面処理剤は、有機化合物である、［１］～［４］のいずれかに記載の接合材料用組成物。
［６］前記表面処理剤は、炭素数８以上の脂肪酸又はそのエステル、及び、炭素数８以上の脂肪族アミンの少なくとも一方を含む、［５］に記載の接合材料用組成物。
［７］硬化性化合物をさらに含む、［１］～［６］のいずれかに記載の接合材料用組成物。
［８］前記硬化性化合物としての（メタ）アクリル化合物と、重合開始剤とを含む、［７］に記載の接合材料用組成物。
［９］前記硬化性化合物としてのエポキシ化合物と、硬化剤とを含む、［７］に記載の接合材料用組成物。
［１０］前記溶媒は、ポリアルキレングリコール系溶剤を含む、［１］～［９］のいずれかに記載の接合材料用組成物。
［１１］［１］～［１０］のいずれか一項に記載の接合材料用組成物を焼結してなる、接合材料。
［１２］表面処理剤が付着した、平均粒子径が０．８μｍ以上である銅粒子の前駆体を還元剤で処理して、第１の銅粒子を得る工程と、前記第１の銅粒子と、平均粒子径が０．８μｍ未満の第２の銅粒子と、銅錯体と、溶媒とを混合して、接合材料用組成物を得る工程と、を含む、接合材料用組成物の製造方法。
［１３］第１の部材と、第２の部材と、前記第１の部材と前記第２の部材とを接合する接合層とを含み、前記接合層は、［１］～［１０］のいずれかに記載の接合材料用組成物の焼結物を含む、接合体。
［１４］第１の部材、［１］～［１０］のいずれかに記載の接合材料用組成物、及び第２の部材がこの順に積層された積層体を準備する工程と、前記接合材料用組成物を焼結させる工程と、を含む、接合体の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ミクロンサイズの銅粒子を含んでいても、十分な焼結性を有し、高い導電性を有する焼結物を付与できる接合材料用組成物及びその製造方法、接合材料、並びに接合体及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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