特許 6799701 金属粒子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6799701

(24)【登録日】2020年11月25日

(45)【発行日】2020年12月16日

(54)【発明の名称】金属粒子

(51)【国際特許分類】

   B23K 35/26 20060101AFI20201207BHJP

   C22C 13/00 20060101ALI20201207BHJP

   B22F 1/00 20060101ALI20201207BHJP

   B22F 9/10 20060101ALN20201207BHJP

【ＦＩ】

   B23K35/26 310A

   C22C13/00

   B22F1/00 R

   !B22F9/10

【請求項の数】2

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2020-42772(P2020-42772)

(22)【出願日】2020年3月12日

【審査請求日】2020年4月8日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】504034585

【氏名又は名称】有限会社 ナプラ

(74)【代理人】

【識別番号】100089875

【弁理士】

【氏名又は名称】野田 茂

(72)【発明者】

【氏名】関根 重信

【審査官】 小川 進

(56)【参考文献】

【文献】 特許第６１７４８３０（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開２００１−２８７０８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ３５／２６

Ｂ２２Ｆ １／００

Ｃ２２Ｃ １３／００

Ｂ２２Ｆ ９／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＳｎおよびＳｎ−Ｃｕ合金を含む母相中に、Ｓｎ、Ｃｕ、ＮｉおよびＧｅを含む金属間化合物結晶を有する、接合材用金属粒子であって、
前記金属粒子の組成が、Ｃｕ０．７〜１５質量％、Ｎｉ０．１〜５質量％、Ｇｅ０．００１〜０．１質量％、残部がＳｎであり、前記母相の組成がＳｎ９５〜９９．９質量％、Ｃｕ５質量％以下および不可避不純物０．１質量％以下であり、
前記母相中に前記金属間化合物結晶が包含されて存在し、
粒子径が１μｍ〜５０μｍであり、
前記金属粒子は、斜方晶の結晶構造を含有し、
前記母相および前記金属間化合物結晶の少なくとも１部が、エンドタキシャル接合してなる
ことを特徴とする接合材用金属粒子。

【請求項2】

前記金属間化合物結晶の組成が、Ｓｎ９９〜６０質量％、Ｃｕ０．１〜３５質量％、Ｎｉ６.５〜０.１質量％、Ｇｅ0.001〜0.1質量％、であることを特徴とする請求項１に記載の接合材用金属粒子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属粒子に関する。

【背景技術】

【0002】

ＩｏＴ（Internet of Things）の進展や、一層の省エネルギーが求められる中で、その技術の核心を担うパワー半導体の重要性が益々高まっている。しかしながら、その活用には多くの課題がある。パワー半導体は、高電圧、大電流の大きな電力を扱うことと超高速伝送から、多くの熱を発して高温となる。現行のＳｉパワー半導体に求められる耐熱性は約１７５℃程度への対応であるが、約２００℃の温度に耐えるＳｉパワー半導体の開発が進められており、また、ＳｉＣやＧａＮのような次世代のパワー半導体は高速通信伝送にはデバイスの表裏面に金を使用し伝送特性を維持し、極高温耐熱性２５０〜５００℃に耐えることが要求される。

【0003】

一方、接合材に関して言えば、上述のようなＳｉＣやＧａＮのような次世代のパワー半導体に求められる高い耐熱性を有する接合材は存在しない。
例えば、特許文献１に開示されているＳｎＡｇＣｕ系接合材（粉末はんだ材料）では、約１２５℃程度に対応したパワー半導体に適用可能であるに過ぎず、次世代のパワー半導体に適用することができない。

【0004】

一方、本出願人は特許文献２において、外殻と、コア部とからなり、前記コア部は、金属又は合金を含み、前記外殻は、金属間化合物の網目状から成り、前記コア部を覆っており、前記コア部は、Ｓｎ又はＳｎ合金を含み、前記外殻は、ＳｎとＣｕとの金属間化合物を含む、金属粒子を提案している。この金属粒子により形成された接合部は、長時間にわたって高温動作状態が継続した場合でも、また、高温動作状態から低温停止状態へと大きな温度変動を伴うなど、過酷な環境下で使用された場合でも、長期にわたって高い耐熱性、接合強度及び機械的強度を維持することができる。
しかし、金属間化合物は脆いという弱点があり、この問題点を解決すれば、更に高い耐熱性、接合強度及び機械的強度を有する接合材を提供できることになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００７−２６８５６９号公報

【特許文献2】特許第６０２９２２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の目的は、極高温ないし極低温環境の過酷な温度変動に対しても、どのような接合部界面においても過剰なＳｎ拡散現象を抑制し金属間化合物の脆さを克服できる優れた接合強度および機械的強度を維持できる金属粒子を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明者は鋭意検討を重ねた結果、特定の母相中に特定の金属化合物を有する金属粒子によって、金属内に前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。

【0008】

本発明は、ＳｎおよびＳｎ−Ｃｕ合金を含む母相中に、Ｓｎ、Ｃｕ、ＮｉおよびＧｅを含む金属間化合物結晶を有する、金属粒子であって、前記金属粒子の組成が、Ｃｕ０．７〜１５質量％、Ｎｉ０．１〜５質量％、Ｇｅ０．００１〜０．１質量％、残部がＳｎであり、前記母相の組成がＳｎ９５〜９９．９質量％、Ｃｕ５質量％以下および不可避不純物０．１質量％以下であり、前記母相中に前記金属間化合物が包含されて存在する、粒子径が１μｍ〜５０μｍであることを特徴とする金属粒子である。
また本発明は、前記金属間化合物結晶の組成が、Ｓｎ９９〜６０質量％、Ｃｕ０．１〜３５質量％、Ｎｉ６.５〜０.１質量％、Ｇｅ0.001〜0.1質量％、であることを特徴とする前記金属粒子である。
また本発明は、前記母相および前記金属間化合物の少なくとも１部が、エンドタキシャル接合してなることを特徴とする前記金属粒子である。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、極高温ないし極低温環境の過酷な温度変動に対しても、金属間化合物の脆さを克服したコンポジェット構造結晶にて接合界面の過剰なＳｎ拡散現象を抑制できることで接合強度および機械的強度を維持できる金属粒子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の金属粒子をFIB（集束イオンビーム）で薄くカッティングした断面のSTEM像である。

【図2】本発明の金属粒子の製造に好適な製造装置の一例を説明するための図である。

【図3】実施例１で得られた金属粒子断面のＳＴＥＭ像および部分分析結果である。

【図4】実施例１で得られた金属粒子１（ＩＭＣ）または比較例１のSnAgCu系接合材（ＳＡＣ）を乾粉圧接してシートを作成し、これらシートを金電極と銅基板との接合部に用い、２２０℃に加熱した後の、金電極表面の光学顕微鏡像である。

【図5】実施例１で得られた金属粒子１（ＩＭＣ）または比較例１のSnAgCu系接合材（ＳＡＣ）を乾粉圧接してシートを作成し、これらシートを金電極と銅基板との接合部に用い、２４０℃に加熱した後の、金電極表面の光学顕微鏡像である。

【図6】実施例１で得られた金電極−銅基板の接合部を冷熱衝撃試験に供した後の、接合部断面の光学顕微鏡像である。

【図7】比較例１で得られた金電極−銅基板の接合部を冷熱衝撃試験に供した後の、接合部断面の光学顕微鏡像である。

【図8】図１の金属粒子における、ＡＥＳ分析を行う箇所を示す図である。

【図9】上記ＡＥＳ分析結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明をさらに詳しく説明する。
先に、本明細書における用語法は、特に説明がない場合であっても、以下による。
（１）金属というときは、金属元素単体のみならず、複数の金属元素を含む合金、金属間化合物を含むことがある。
（２）ある単体の金属元素に言及する場合、完全に純粋に当該金属元素のみからなる物質だけを意味するものではなく、微かな他の物質を含む場合もあわせて意味する。すなわち、当該金属元素の性質にほとんど影響を与えない微量の不純物を含むものを除外する意味ではないことは勿論、たとえば、母相という場合、Ｓｎの結晶中の原子の一部が他の元素（たとえば、Ｃｕ）に置き換わっているものを除外する意味ではない。例えば、前記他の物質または他の元素は、金属粒子中、０〜０．１質量％含まれる場合がある。
（３）エンドタキシャル接合とは、金属・合金となる物質中（本発明ではＳｎおよびＳｎ−Ｃｕ合金を含む母相）に金属間化合物が析出し、この析出の最中にＳｎ−Ｃｕ合金と金属間化合物とが結晶格子レベルで接合し、結晶粒を構成することを意味している。エンドタキシャルという用語は公知であり、例えばNature Chemisry 3(2): 160-6、2011年の１６０頁左欄最終パラグラフに記載がある。

【0012】

本発明の金属粒子は、ＳｎおよびＳｎ−Ｃｕ合金を含む母相中に、Ｓｎ、Ｃｕ、ＮｉおよびＧｅを含む金属間化合物を有することを特徴とする。

【0013】

図１は、本発明の金属粒子をFIB（集束イオンビーム）で薄くカッティングした断面のSTEM像である。図１で示される金属粒子の粒子径は、およそ５μｍであるが、本発明の金属粒子の粒子径は、例えば好適には１μｍ〜５０μｍの範囲である。図１の金属粒子を参照すると、該金属粒子は、ＳｎおよびＳｎ−Ｃｕ合金を含む母相１４０中に、Ｓｎ、Ｃｕ、ＮｉおよびＧｅを含む金属間化合物１２０を有している。

【0014】

本発明の金属粒子は、例えばＣｕが０．７〜１５質量％、Ｎｉが０．１〜５質量％、Ｇｅが０．００１〜０．１質量％、残部がＳｎであり、好ましくは、Ｃｕが４〜１５質量％、Ｎｉが０．１〜１質量％、Ｇｅが0.001〜0.01質量％、残部がＳｎである。

【0015】

本発明の金属粒子は、例えば８質量％Ｃｕ、１質量％Ｎｉ、0.001質量％Ｇｅおよび残部がＳｎからなる組成の原材料から製造することができる。例えば、該現原材料を溶融し、これを窒素ガス雰囲気中で高速回転する皿形ディスク上に供給し、遠心力により該溶融金属を小滴として飛散させ、減圧下で冷却固化させることにより得られる。

【0016】

本発明の金属粒子の製造に好適な製造装置の一例を図２を参照して説明する。粒状化室１は上部が円筒状、下部がコーン状になっており、上部に蓋２を有する。蓋２の中心部には垂直にノズル３が挿入され、ノズル３の直下には皿形回転ディスク４が設けられている。符号５は皿形回転ディスク４を上下に移動可能に支持する機構である。また粒状化室１のコーン部分の下端には生成した粒子の排出管６が接続されている。ノズル３の上部は粒状化する金属を溶融する電気炉（高周波炉：従来はセラミックるつぼを使用したが、本発明ではGe添加用としてカーボンるつぼを使用している）７に接続されている。混合ガスタンク８で所定の成分に調整された雰囲気ガスは配管９及び配管１０により粒状化室１内部及び電気炉７上部にそれぞれ供給される。粒状化室１内の圧力は弁１１及び排気装置１２、電気炉７内の圧力は弁１３及び排気装置１４によりそれぞれ制御される。ノズル３から皿形回転ディスク４上に供給された溶融金属は皿形回転ディスク４による遠心力で微細な液滴状になって飛散し、減圧下で冷却されて固体粒子になる。生成した固体粒子は排出管６から自動フィルター１５に供給され分別される。符号１６は微粒子回収装置である。

【0017】

溶融金属を高温溶解から冷却固化させる過程は、本発明の金属粒子を形成するために重要である。
例えば次のような条件が挙げられる。
溶解炉７における金属の溶融温度を６００℃〜８００℃に設定し、その温度を保持したまま、ノズル３から皿型回転ディスク４上に溶融金属を供給する。
皿形回転ディスク４として、内径３５ｍｍ、回転体厚さ５ｍｍの皿形ディスクを用い、毎分８万〜１０万回転とする。
粒状化室１として、９×１０^-２Ｐａ程度まで減圧する性能を有する真空槽を使用して減圧した上で、１５〜５０℃の窒素ガスを供給しつつ排気を同時に行って、粒状化室１内の気圧を１×１０^−１Ｐａ以下とする。

【0018】

また、本発明の金属粒子における金属間化合物結晶の組成は、Ｓｎ９９〜６０質量％、Ｃｕ０．１〜３５質量％、Ｎｉ６.５〜０.１質量％、Ｇｅ0.001〜0.1質量％、であることが好ましく、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｇｅの原子数の比として、例えばＳｎ４０〜７０、Ｃｕ３０〜５０、Ｎｉ４〜９.５、Ｇｅ０.０１〜０.００１であるのが好ましい。
また、本発明の金属粒子における金属間化合物の割合は、金属粒子全体に対し、例えば２０〜６０質量％であり、３０〜４０質量％が好ましい。
前記金属間化合物の組成および割合は、前記金属粒子の製造条件に従うことにより満たすことができる。

【0019】

本発明の金属粒子は、前記母相および前記金属間化合物の少なくとも１部が、エンドタキシャル接合してなることが好ましい。上述のように、エンドタキシャル接合とは、金属・合金となる物質中（本発明ではＳｎおよびＳｎ−Ｃｕ合金を含む母相）に金属間化合物が析出し、この析出の最中にＳｎ−Ｃｕ合金と金属間化合物とが結晶格子レベルで接合し、結晶粒を構成するものである。エンドタキシャル接合の形成により、金属間化合物の脆さの課題を解決できるとともに、下記で説明するＳｎの結晶構造の変化による機械的強度の低下も抑制でき、更に高い耐熱性、接合強度及び機械的強度を有する接合材を提供できる。なお、本発明の金属粒子を用いて形成された接合部は、金属粒子のエンドタキシャル接合が維持されることを本発明者らは確認している。
本発明の金属粒子のエンドタキシャル接合は、本発明の金属粒子を形成するための、溶融金属を高温溶解から冷却固化させる条件にしたがって形成することができる。

【0020】

Ｓｎの結晶構造は、約１３℃〜約１６０℃の温度領域では正方晶（なお、正方晶の結晶構造を有するＳｎをβ−Ｓｎという。）であり、これより低い温度領域になると立方晶（なお、立方晶の結晶構造を有するＳｎをα−Ｓｎという。）に結晶構造が変化する。また、β−Ｓｎの結晶構造は、約１６０℃を超える温度領域で高温相結晶の斜方晶に変化する（なお、斜方晶の結晶構造を有するＳｎをγ−Ｓｎという。）。そして、とりわけ正方晶のβ−Ｓｎと立方晶のα−Ｓｎの間の相転移時には、大きな体積変化が生じることが一般的に知られている。
本発明の金属粒子は、約１６０℃以下でも（たとえば、常温でも）高温相結晶を含有している。たとえば、この金属粒子を含む接合材を接合工程で加熱する際に、当該接合材を完全には溶融させない半溶融状態とし、金属間化合物と母相とのエンドタキシャル接合を含む状態とすれば、冷却後の１６０℃以下の温度領域でも高温相結晶を含む状態を維持する。そして、かかる高温相結晶は、ある程度まで温度を下げても、正方晶の低温相結晶β−Ｓｎへの相転移を起こしにくく、正方晶のβ−Ｓｎに相転移しないままのＳｎについては、α−Ｓｎへの相転移が生じず、温度の低下によるα−Ｓｎへの相転移に伴う大きな体積変化が生じない。したがって、１６０℃以下の温度領域でも（たとえば、常温でも）高温相結晶を有するＳｎを含む接合材は、Ｓｎを組成に含む他の接合材（すなわち、１６０℃以下の温度領域でも高温結晶相を意図的には含ませていないもの）よりも、温度変化による体積変化が低減される。
また、電子部品には、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉその他さまざまな金属が用いられるが、Ｓｎは、これらのさまざまな金属と良好に接合する。
したがって、本発明の金属粒子は、幅広い温度領域で（たとえば、常温でも）高温相結晶相を含有し、正方晶の低温相β−Ｓｎが生じることを出来る限り回避することによって、温度変化による正方晶のβ−Ｓｎから立方晶のα−Ｓｎへの相転移に伴う大きな体積変化を起こしにくいという性質を有し、かつ、電子部品に用いられるさまざまな金属とも良好に接合するため、とりわけ微細な接合箇所の接合材料に有用である。

【0021】

上記Ｓｎの結晶構造の変化の抑制による効果は、金属粒子中のエンドタキシャル接合によって良好に奏される。

【0022】

本発明の金属粒子は、シート状あるいはペースト状に加工し、これを接合対象物に接した状態で１６０℃〜１８０℃を３分以上保持し２３５℃〜２６５℃で溶融させた上で固化させることにより、良好な接合を形成することができる。
本発明の金属粒子を材料に含むシートは、当該金属粒子を、例えば、以下のようにローラーで圧接することによって得ることができる。すなわち、対向する向きに回転する一対の圧接ローラーの間に、本発明の金属粒子を供給し、圧接ローラーから金属粒子に約１００℃から１５０℃程度の熱を加えて、金属粒子を圧接することによりシートが得られる。
また例えば、Ｓｎより導電性が高いＣｕ、Ｎｉ合金粒子、水素化Ti粉末と、本発明の金属粒子（IMC粒子）とを組み合わせると、導電性がよく、かつ、比較的幅広い温度領域で体積変化が抑制されることからセラミック等の異質接合材シートを作ることができ、放熱機能を有する接合材として機能する機材を得ることもできる。

【0023】

また、本発明の金属粒子を有機ビヒクル中に混在させて、導電性ペーストを得ることもできる。

【0024】

なお、前記シートまたは前記導電性ペーストは、ＳｎＡｇＣｕ系合金粒子、Ｃｕ、Ｃｕ合金粒子、Ｎｉ、Ｎｉ合金粒子またはこれらの混合物のような他の粒子を加え、金属粒子との混合物としてもよい。これら他の粒子は、必要に応じてＳｉのような金属でコートされていてもよい。
例えば、Ｓｎより導電性が高いＣｕやＮｉ合金粒子と金属粒子とを組み合わせると、導電性がよく、かつ、比較的幅広い温度領域で体積変化が抑制された金属接合層が得られる。

【実施例】

【0025】

以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されない。

【0026】

実施例１
原材料として８質量％Ｃｕ、１質量％Ｎｉ、0.001質量％Ｇｅおよび残部がＳｎからなる組成の原材料を用い、図２に示す製造装置により、直径約３〜１３μｍの金属粒子を製造した。
その際、以下の条件を採用した。
溶解炉７に溶融るつぼを設置し、その中に上記原材料を入れ、６５０℃で溶融し、その温度を保持したまま、ノズル３から皿型回転ディスク４上に溶融金属を供給した。
皿形回転ディスク４として、直径３５ｍｍ、回転盤厚さ５〜３ｍｍの皿形ディスクを用い、毎分８万〜１０万回転とした。
粒状化室１として、９×１０^-２Ｐａ程度まで減圧する性能を有する真空槽を使用して減圧した上で、１５〜５０℃の窒素ガスを供給しつつ排気を同時に行って、粒状化室１内の気圧を１×１０^−１Ｐａ以下とした。

【0027】

得られた金属粒子は、前記図１に示すような断面を有しており、金属粒子断面のEDSによる元素マッピング分析を行ったところ、Ｃｕが１０.２４質量％、Ｎｉが０.９９質量％、Ｇｅが０.００１質量％、残部Ｓｎであることが判明した。

【0028】

また、金属粒子１における金属間化合物は、金属粒子中、３０〜３５質量％を占めていた。

【0029】

図３は、金属粒子１の実施例１で得られた金属粒子断面のＳＴＥＭ像および部分分析結果である。
図３上段を参照すると、ＳｎおよびＳｎ−Ｃｕ合金を含む母相１４０中に、Ｓｎ、Ｃｕ、ＮｉおよびＧｅからなる金属間化合物１２０が存在していることが分かる。また、母相１４０と金属間化合物１２０との間で、格子定数（および結晶方位）が揃い（図３では０．３ｎｍ）、それぞれの結晶が、連続的に結晶格子レベルで接合していることが確認された。すなわち、図３上段によれば、格子の接合が実現していることからエンドタキシャル接合であることが確認され、なおかつ、図３下段の母相１４０と金属間化合物１２０の界面の透過型電子回折パターンによれば、その結晶間にはバッファー層がないことも確認された。

【0030】

なお本発明の金属粒子において、エンドタキシャル接合は、母相と金属間化合物との接合面の全体を１００％としたとき、３０％以上が好ましく、６０％以上がさらに好ましい。前記エンドタキシャル接合の割合は、例えば次のようにして算出できる。
前記図１で示すような金属粒子の断面を電子顕微鏡写真撮影し、金属間化合物とＳｎ−Ｃｕ合金との接合面を任意に５０か所サンプリングする。続いて、その接合面を画像解析し、図３で示すようなエンドタキシャル接合が、サンプリングした接合面に対してどの程度存在するのかを調べる。

【0031】

また図３から、本実施例の金属粒子におけるＳｎの少なくとも一部が、常温下でも高温相結晶を含有していることが分かった。

【0032】

次に、金属粒子１を乾粉圧接してシートを作成し、当該シートを金電極と銅基板との接合に用い、２６０℃の高温保持試験（ＨＴＳ）を行ったところ、試験開始時から約１００時間までは、シェア強度が約５０ＭＰaから約６０ＭＰａまで上昇し、１００時間超の時間領域では、ほぼ６０ＭＰａで安定するという試験結果が得られた。
また、（-４０〜２００℃）の冷熱サイクル試験（ＴＣＴ）では、全サイクル（１０００サイクル）に渡って、シェア強度が約５０ＭＰaで安定するという試験結果が得られた。

【0033】

実施例２
８質量％Ｃｕ、３質量％Ｎｉ、0.1質量％Ｇｅおよび残部がＳｎからなる組成の原材料を用いて、実施例１と同様に金属粒子２を製造した。
次に、金属粒子２を７０質量部と、９０質量％Ｃｕ・１０質量％Ｎｉ合金粉末３０質量部とを均一に混合し、乾粉圧接してシートを作成した（５０μm厚）。当該シートを銅基板とシリコン素子の接合に用い、２６０℃の高温保持試験（ＨＴＳ）を行ったところ、試験開始時から約１００時間までは、シェア強度が約６０ＭＰaから約７０ＭＰａまで上昇し、１００時間超の時間領域では、ほぼ６０ＭＰａで安定するという試験結果が得られた。
また、（-４０〜２００℃）の冷熱サイクル試験（ＴＣＴ）では、全サイクル（１０００サイクル）に渡って、シェア強度が約５０ＭＰaで安定するという試験結果が得られた。

【0034】

比較例１
なお、比較例として、従来のSnAgCu系接合材（粒径５μｍの粉末はんだ材料）を用い、実施例１の（-４０〜２００℃）の冷熱サイクル試験（ＴＣＴ）を行ったところ、１００サイクルももたずに接合部崩壊してしまい、本発明の金属粒子のような耐熱性および強度を到底得ることができなかった。
本発明者らの検討により、従来のSnAgCu系接合材は、金属間化合物が存在せず、単一金属の元素が分散していることが確認された。また金属母相のＳｎ−Ｃｕ合金が高温相の結晶構造をもたないことも確認された。

【0035】

図４は、実施例１で得られた金属粒子１（ＩＭＣ）または比較例１のSnAgCu系接合材（ＳＡＣ）を乾粉圧接してシートを作成し、これらシートを金電極と銅基板との接合部に用い、２２０℃に加熱した後の、金電極表面の光学顕微鏡像である。
また図５は、実施例１で得られた金属粒子１（ＩＭＣ）または比較例１のSnAgCu系接合材（ＳＡＣ）を乾粉圧接してシートを作成し、これらシートを金電極と銅基板との接合部に用い、２４０℃に加熱した後の、金電極表面の光学顕微鏡像である。
図４および図５の結果から、加熱温度２２０℃では、ＩＭＣ、ＳＡＣを使用した場合いずれも金電極表面に変化は見られなかったが、加熱温度２４０℃ではＳＡＣを使用した場合に金電極表面に激しいＳｎ拡散現象が見られた。図５においてＩＭＣに変化は見られなかった。

【0036】

図６は実施例１で得られた金電極−銅基板の接合部を冷熱衝撃試験に供した後の、接合部断面の光学顕微鏡像である。
冷熱衝撃試験は、低温さらし温度が-40℃、高温さらし温度が175℃で50サイクル行った。
図６から、金電極−銅基板の接合部が崩壊されず、良好な接合状態が維持されていることが確認できる。

【0037】

図７は比較例１で得られた金電極−銅基板の接合部を冷熱衝撃試験に供した後の、接合部断面の光学顕微鏡像である。
冷熱衝撃試験は、低温さらし温度が-40℃、高温さらし温度が175℃で50サイクル行った。
図７から、冷熱衝撃試験５０サイクル後であっても金電極−銅基板間の接合部が崩壊してしまったことが確認できる。

【0038】

図８は、図１の金属粒子における、ＡＥＳ分析を行う箇所を示す図である。図１における四角形で囲んだ部分が、図８で拡大されている。また図８のナンバリング部分に対し、ＡＥＳ分析が行われた。
また図９は、上記ＩＣＰ−ＡＥＳ分析結果を示す図である。なお図９中、ＩＭＣとは、Ｓｎ、Ｃｕ、ＮｉおよびＧｅを含む金属間化合物結晶を意味する。

【0039】

以上、添付図面を参照して本発明を詳細に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、当業者であれば、その基本的技術思想および教示に基づき、種々の変形例を想到できることは自明である。

【符号の説明】

【0040】

１ 粒状化室
２ 蓋
３ ノズル
４ 皿形回転ディスク
５ 回転ディスク支持機構
６ 粒子排出管
７ 電気炉
８ 混合ガスタンク
９ 配管
１０ 配管
１１ 弁
１２ 排気装置
１３ 弁
１４ 排気装置
１５ 自動フィルター
１６ 微粒子回収装置
１２０ 金属間化合物
１４０ 母相

【要約】

【課題】極高温ないし極低温環境の過酷な温度変動に対しても、どのような接合部界面においても過剰なＳｎ拡散現象を抑制し金属間化合物の脆さを克服できる優れた接合強度および機械的強度を維持できる金属粒子を提供する。
【解決手段】ＳｎおよびＳｎ−Ｃｕ合金を含む母相中に、Ｓｎ、Ｃｕ、ＮｉおよびＧｅを含む金属間化合物結晶を有し、前記金属粒子の組成が、Ｃｕ０．７〜１５質量％、Ｎｉ０．１〜５質量％、Ｇｅ０．００１〜０．１質量％、残部がＳｎであり、前記母相の組成がＳｎ９５〜９９．９質量％、Ｃｕ５質量％以下および不可避不純物０．１質量％以下であり、前記母相中に前記金属間化合物が包含されて存在する、粒子径が１μｍ〜５０μｍである金属粒子によって上記課題を解決した。
【選択図】図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】