(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-10-30
(45)【発行日】2023-11-08
(54)【発明の名称】電子部品及び電子部品の製造方法
(51)【国際特許分類】
H05K 3/12 20060101AFI20231031BHJP
B01J 37/02 20060101ALI20231031BHJP
B01J 37/34 20060101ALI20231031BHJP
B01J 37/08 20060101ALI20231031BHJP
B01J 31/06 20060101ALI20231031BHJP
C23C 24/08 20060101ALI20231031BHJP
H05K 1/03 20060101ALI20231031BHJP
【ＦＩ】
H05K3/12 610B
B01J37/02 301D
B01J37/34
B01J37/08
B01J31/06 M
C23C24/08 B
H05K1/03 610H
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2018137057
(22)【出願日】2018-07-20
(65)【公開番号】P2020013961
(43)【公開日】2020-01-23
【審査請求日】2021-06-18
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】000004455
【氏名又は名称】株式会社レゾナック
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100128381
【弁理士】
【氏名又は名称】清水 義憲
(74)【代理人】
【識別番号】100169454
【弁理士】
【氏名又は名称】平野 裕之
(74)【代理人】
【識別番号】100185591
【弁理士】
【氏名又は名称】中塚 岳
(74)【代理人】
【識別番号】100223424
【弁理士】
【氏名又は名称】和田 雄二
(72)【発明者】
【氏名】江尻 芳則
(72)【発明者】
【氏名】中子 偉夫
(72)【発明者】
【氏名】川名 祐貴
(72)【発明者】
【氏名】浦島 航介
(72)【発明者】
【氏名】米倉 元気
【審査官】原田 貴志
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－０３８８９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０６２７３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１０／０００００８６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２００３－０４６２１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１３７８９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－２３７２７６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０５Ｋ ３／１２
Ｂ０１Ｊ ３７／０２
Ｂ０１Ｊ ３７／３４
Ｂ０１Ｊ ３７／０８
Ｂ０１Ｊ ３１／０６
Ｃ２３Ｃ ２４／０８
Ｈ０５Ｋ １／０３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリマー成形体上に、銅粒子を含有するペーストを所定のパターンで塗布して銅ペースト層を形成する第１の工程と、前記銅ペースト層上に電子素子を配置する第２の工程と、
前記銅粒子同士を焼結させることにより、銅配線を形成すると共に、前記銅配線と前記電子素子とを互いに接合する第３の工程と、を備え、
前記ポリマー成形体が、一面から他面まで貫通する貫通孔を有し、
前記ポリマー成形体の前記一面上には銅部材が設けられており、
前記第１の工程において、前記ポリマー成形体の前記他面上及び前記貫通孔内に前記ペーストを塗布することにより、前記銅部材に接するように前記銅ペースト層を形成する、電子部品の製造方法。
【請求項2】
ポリマー成形体上に、銅粒子を含有するペーストを所定のパターンで塗布して銅ペースト層を形成する第１の工程と、前記銅ペースト層上に電子素子を配置する第２の工程と、
前記銅粒子同士を焼結させることにより、銅配線を形成すると共に、前記銅配線と前記電子素子とを互いに接合する第３の工程と、を備え、
前記第１の工程において、前記銅ペーストを三次元状のパターンで塗布する、電子部品の製造方法。
【請求項3】
前記銅粒子が、粒径が２．０μｍ以上である第１の銅粒子と、粒径が０．８μｍ以下である第２の銅粒子とを含む、請求項１又は２に記載の電子部品の製造方法。
【請求項4】
前記ポリマー成形体が、液晶ポリマー又はポリフェニレンスルフィドからなる、請求項１～３のいずれか一項に記載の電子部品の製造方法。
【請求項5】
前記電子素子が、銅、ニッケル、パラジウム、金、白金、銀及びスズからなる群より選ばれる少なくとも一種を最表面に含む電極を有し、前記第２の工程において、前記電極が前記銅ペースト層と接するように前記電子素子を配置する、請求項１～４のいずれか一項に記載の電子部品の製造方法。
【請求項6】
ポリマー成形体と、前記ポリマー成形体上に設けられ、銅粒子の焼結体からなる銅配線と、
前記銅配線と接合するように配置された電子素子と、を備え、
前記ポリマー成形体が、一面から他面まで貫通する貫通孔を有し、
前記ポリマー成形体の前記一面上には銅部材が設けられており、
前記銅配線が、前記銅部材と接合するように、前記ポリマー成形体の前記他面上及び前記貫通孔内に設けられている、電子部品。
【請求項7】
前記銅粒子が、粒径が２．０μｍ以上である第１の銅粒子と、粒径が０．８μｍ以下である第２の銅粒子とを含む、請求項６に記載の電子部品。
【請求項8】
前記ポリマー成形体が、液晶ポリマー又はポリフェニレンスルフィドからなる、請求項６又は７に記載の電子部品。
【請求項9】
前記電子素子が、銅、ニッケル、パラジウム、金、白金、銀及びスズからなる群より選ばれる少なくとも一種を最表面に含む電極を有し、前記電極が、前記銅配線と接合している、請求項６～８のいずれか一項に記載の電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子部品及び電子部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、ポリマー成形体の表面上に、機能的及び／又は装飾的な表面加工の目的で、めっきにより金属層を形成する方法が検討されている。例えば、ポリマー成形体に金属配線を形成する場合、金属配線を所定のパターンで形成する必要があるため、選択的に金属めっきする方法として、レーザー・ダイレクト・ストラクチャリング（ＬＤＳ）が有用である。例えばＬＤＳにより銅配線を形成する場合、触媒を含むポリマー成形体の銅配線を形成する部分にレーザーを照射して触媒を活性化させることにより、触媒に選択的に（銅配線を形成する部分のみに）無電解銅めっきを施すことができ、その結果、所定のパターンを有する銅配線を形成できる（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１２－１４９３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ＬＤＳによる銅配線の形成方法では、触媒を含むポリマーが高価であること、レーザー照射及び無電解銅めっきの工程が必要になることから、生産性の点で課題がある。加えて、ポリマー成形体上に銅配線を形成した後で電子素子を実装して電子部品を製造する場合、電子素子を銅配線に接合するための接着剤を設ける工程も必要になり、工程の簡略化が求められている。
【0005】
そこで、本発明の一側面は、銅配線の形成及び電子素子の実装を簡便に行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一側面は、ポリマー成形体上に、銅粒子を含有するペーストを所定のパターンで塗布して銅ペースト層を形成する第１の工程と、銅ペースト層上に電子素子を配置する第２の工程と、銅粒子同士を焼結させることにより、銅配線を形成すると共に、銅配線と電子素子とを互いに接合する第３の工程と、を備える、電子部品の製造方法である。
【0007】
この製造方法では、銅粒子を含有するペーストを所定のパターン（銅配線に対応するパターン）で塗布するため、触媒を含むポリマーが不要であり、また、レーザー照射及び無電解銅めっきの工程を省略できる。加えて、この製造方法では、銅ペースト層上に電子素子を配置した後に、銅粒子同士を焼結させることにより、銅配線を形成すると共に、銅配線と電子素子とを互いに接合するため、銅配線の形成及び電子素子の接合を一括で行うことができる。つまり、銅ペースト層が電子素子を接合するための接合材（接着剤）としても機能するため、電子素子の接合のために接合材（接着剤）を別途設ける必要がない。したがって、この製造方法では、銅配線の形成及び電子素子の実装を簡便に行うことができる。
【0008】
銅粒子は、粒径が２．０μｍ以上である第１の銅粒子と、粒径が０．８μｍ以下である第２の銅粒子とを含んでよい。
【0009】
ポリマー成形体は、一面から他面まで貫通する貫通孔を有し、ポリマー成形体の一面上には銅部材が設けられており、第１の工程において、ポリマー成形体の他面上及び貫通孔内にペーストを塗布することにより、銅部材に接するように銅ペースト層を形成してもよい。
【0010】
ポリマー成形体は、液晶ポリマー又はポリフェニレンスルフィドからなってよい。
【0011】
電子素子は、銅、ニッケル、パラジウム、金、白金、銀及びスズからなる群より選ばれる少なくとも一種を最表面に含む電極を有し、第２の工程において、電極が銅ペースト層と接するように電子素子を配置してよい。
【0012】
第１の工程において、ペーストを三次元状のパターンで塗布してよい。
【0013】
本発明の他の一側面は、ポリマー成形体と、ポリマー成形体上に設けられ、銅粒子の焼結体からなる銅配線と、銅配線と接合するように配置された電子素子と、を備える電子部品である。
【0014】
銅粒子は、粒径が２．０μｍ以上である第１の銅粒子と、粒径が０．８μｍ以下である第２の銅粒子とを含む、請求項７に記載の電子部品。
【0015】
ポリマー成形体は、一面から他面まで貫通する貫通孔を有し、ポリマー成形体の一面上には銅部材が設けられており、銅配線は、銅部材と接合するように、ポリマー成形体の他面上及び貫通孔内に設けられていてよい。
【0016】
ポリマー成形体は、液晶ポリマー又はポリフェニレンスルフィドからなってよい。
【0017】
電子素子は、銅、ニッケル、パラジウム、金、白金、銀及びスズからなる群より選ばれる少なくとも一種を最表面に含む電極を有し、電極は、銅配線と接合していてよい。
【0018】
銅配線は、三次元状のパターンで設けられていてよい。
【発明の効果】
【0019】
本発明の一側面によれば、銅配線の形成及び電子素子の実装を簡便に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】一実施形態の電子部品の製造方法を示す模式図である。
【図2】他の一実施形態の電子部品の製造方法を示す模式断面図である。
【図3】銅粒子の焼結体からなる銅配線の断面の一例を示すＳＥＭ像である。
【図4】実施例における電子部品の製造方法を示す模式図である。
【図5】実施例におけるシェア強度の測定方法を説明するための模式図である。
【図6】銅配線と電子素子の電極との間に形成され得る金属間化合物層を説明するための模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。なお、図面中、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【0022】
図１は、一実施形態の電子部品の製造方法を示す模式図である。この製造方法では、まず、ポリマー成形体上に、銅粒子を含有するペースト（以下「銅ペースト」ともいう）を所定のパターンで塗布して銅ペースト層を形成する（第１の工程）。第１の工程では、まず、図１（ａ）に示すように、ポリマー成形体１を準備する（準備工程）。
【0023】
ポリマー成形体１は、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルイミド（ＰＩ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等のポリマーを用いて公知の方法により成形された成形体である。ポリマー成形体の形状及び大きさは、任意である。ポリマー成形体１は、好ましくは、液晶ポリマー（ＬＣＰ）又はポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）からなる。
【0024】
第１の工程では、準備工程に続いて、図１（ｂ）に示すように、ポリマー成形体１上に銅ペーストを所定のパターンで（銅配線を形成する部分に）塗布して銅ペースト層２を形成する（形成工程）。銅ペーストは、を、例えば、スクリーン印刷、転写印刷、オフセット印刷、ジェットプリンティング法、ディスペンサー、ジェットディスペンサ、ニードルディスペンサ、カンマコータ、スリットコータ、ダイコータ、グラビアコータ、スリットコート、凸版印刷、凹版印刷、グラビア印刷、ステンシル印刷、ソフトリソグラフ、バーコート、アプリケータ、粒子堆積法、スプレーコータ、スピンコータ、ディップコータ、電着塗装等によって塗布される。
【0025】
形成工程では、銅ペーストを三次元状のパターンで塗布してよい。言い換えれば、図１（ｂ）に示すように、ポリマー成形体１の少なくとも二つの異なる平面（同一平面にない少なくとも二つの平面）に塗布してよい。銅ペースト層は、場所によらず略同一の幅で有していてもよく、場所に応じて異なる幅を有していてもよい。例えば、電子部品を設ける場所に形成される銅ペースト層２の幅は、それ以外の場所に形成される銅ペースト層２の幅より大きくてよい。
【0026】
銅ペースト層２の厚みは、１μｍ以上、２μｍ以上、３μｍ以上、５μｍ以上、１０μｍ以上、１５μｍ以上、又は２０μｍ以上であってよく、３０００μｍ以下、１０００μｍ以下、５００μｍ以下、３００μｍ以下、２５０μｍ以下、２００μｍ以下、１５０μｍ以下、又は１００μｍ以下であってよい。
【0027】
形成工程では、銅粒子の焼結時の流動及びボイドの発生を抑制する観点から、ポリマー成形体１上に設けられた銅ペースト層２を適宜乾燥させてもよい。乾燥時のガス雰囲気は大気中であってもよく、窒素、希ガス等の無酸素雰囲気中であってもよく、水素、ギ酸等の還元雰囲気中であってもよい。乾燥方法は、常温放置による乾燥であってもよく、加熱乾燥であってもよく、減圧乾燥であってもよい。加熱乾燥又は減圧乾燥には、例えば、ホットプレート、温風乾燥機、温風加熱炉、窒素乾燥機、赤外線乾燥機、赤外線加熱炉、遠赤外線加熱炉、マイクロ波加熱装置、レーザー加熱装置、電磁加熱装置、ヒーター加熱装置、蒸気加熱炉、熱板プレス装置等を用いることができる。乾燥の温度及び時間は、使用した分散媒の種類及び量に合わせて適宜調整してもよい。乾燥の温度は、例えば、５０℃以上であってよく、１８０℃以下であってよい。乾燥の時間は、例えば、１分間以上であってよく、１２０分間以下であってよい。
【0028】
銅ペーストは、銅粒子として、例えば、粒径（最大径）が２．０μｍ以上である第１の銅粒子を含む。
【0029】
第１の銅粒子の粒径（最大径）は、２．０μｍ以上であり、例えば、３．０μｍ以上であってもよい。第１の銅粒子の粒径は、２０μｍ以下であってよく、１０μｍ以下であってもよい。
【0030】
銅ペーストに含まれる第１の銅粒子の平均粒径（平均最大径）は、得られる配線の熱ストレスによる断線をより抑制する観点から、１．０μｍ以上又は３μｍ以上であってよく、２０μｍ以下又は１０μｍ以下であってよい。
【0031】
第１の銅粒子の粒径及び平均粒径は、例えば、粒子のＳＥＭ像から求めることができる。第１の銅粒子の粒径（最大径）をＳＥＭ像から算出する方法を例示する。第１の銅粒子の粉末を、ＳＥＭ用のカーボンテープ上にスパチュラで載せ、ＳＥＭ用サンプルとする。このＳＥＭ用サンプルをＳＥＭ装置により５０００倍で観察する。ＳＥＭ像の第１の銅粒子に外接する長方形を画像処理ソフトにより作図し、長方形の長辺をその粒子の粒径（最大径）とする。複数のＳＥＭ像を用いて、この測定を５０個以上の第１の銅粒子に対して行い、粒径の平均値（平均最大径）を算出する。
【0032】
銅ペーストに含まれる第１の銅粒子の体積平均粒径は、２．０μｍ以上又は３．０μｍ以上であってよく、５０μｍ以下、２０μｍ以下、又は１０μｍ以下であってよい。なお、本明細書において体積平均粒径とは、５０％体積平均粒径を意味する。銅粒子の体積平均粒径を求める場合、原料となる銅粒子、又は銅ペーストから揮発成分を除去した乾燥銅粒子を、分散剤を用いて分散媒に分散させたものを光散乱法粒度分布測定装置（例えば、島津ナノ粒子径分布測定装置（ＳＡＬＤ－７５００ｎａｎｏ，株式会社島津製作所製））で測定する方法等により求めることができる。光散乱法粒度分布測定装置を用いる場合、分散媒としては、ヘキサン、トルエン、α－テルピネオール等を用いることができる。
【0033】
第１の銅粒子は、好ましくはフレーク状である。この場合、第１の銅粒子が銅ペーストの塗布面に対して略平行に配向することで、銅ペースト中の銅粒子を焼結させたときの体積収縮が抑制され、得られる配線の熱ストレスによる断線がより抑制される。また、理由は定かではないが、銅配線とポリマー成形体の接着性が向上する。
【0034】
第１の銅粒子のアスペクト比は４以上であってよく、６以上であってもよい。アスペクト比が上記範囲内であれば、銅ペースト内の第１の銅粒子が、銅ペーストの塗布面に対して平行に配向しやすくなり、銅ペースト中の銅粒子を焼結させたときの体積収縮を抑制できる。そのため得られる配線の熱ストレスによる断線をより一層抑制することができる。銅ペースト中の銅粒子のアスペクト比（長径／厚さ）は、例えば、粒子のＳＥＭ像を観察し、長径及び厚さを測定することにより求めることができる。
【0035】
銅ペーストは、粒径が２．０μｍ以上５０μｍ以下であり、アスペクト比が４以上である第１の銅粒子を含むことが好ましい。第１の銅粒子の平均粒径及びアスペクト比が上記範囲内であれば、銅ペースト中の銅粒子を焼結させた際の体積収縮を充分に低減でき、得られる配線の熱ストレスによる断線をより抑制することができる。
【0036】
銅ペーストは、粒径が２．０μｍ以上５０μｍ以下であり、アスペクト比が２未満である銅粒子を含んでいてもよいが、粒径が２．０μｍ以上５０μｍ以下であり、アスペクト比が２未満である銅粒子の含有量は、粒径が２．０μｍ以上５０μｍ以下であり、アスペクト比が４以上である第１の銅粒子１００質量部に対して、５０質量部以下であることが好ましく、３０質量部以下とすることがより好ましい。平均粒径が２．０μｍ以上５０μｍ以下であり、アスペクト比が２未満である銅粒子の含有量を制限することにより、銅ペースト内の第１の銅粒子が、銅ペーストの塗布面に対して略平行に配向しやすくなり、銅ペースト中の銅粒子を焼結させたときの体積収縮をより有効に抑制することができる。これにより、得られる配線の熱ストレスによる断線をより抑制しやすくなる。このような効果が更に得られやすくなる点で、平均粒径が２．０μｍ以上５０μｍ以下であり、アスペクト比が２未満である銅粒子の含有量は、粒径が２．０μｍ以上５０μｍ以下であり、アスペクト比が４以上である第１の銅粒子１００質量部に対して、２０質量部以下であってもよく、１０質量部以下であってもよく、０質量部であってもよい。
【0037】
銅ペースト中の第１の銅粒子の含有量は、銅ペーストに含まれる金属粒子の全質量を基準として、１質量％以上、１０質量％以上、又は２０質量％以上であってよく、９０質量％以下、７０質量％以下、又は５０質量％以下であってよい。第１の銅粒子の含有量が、上記範囲内であれば、導通信頼性に優れる配線の形成が容易となる。
【0038】
第１の銅粒子は、分散安定性及び耐酸化性の観点から、表面処理剤で処理されていてよい。表面処理剤は、配線形成時（銅粒子の焼結時）に除去されるものであってよい。このような表面処理剤としては、例えば、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、オレイン酸等の脂肪族カルボン酸；テレフタル酸、ピロメリット酸、ｏ－フェノキシ安息香酸等の芳香族カルボン酸；セチルアルコール、ステアリルアルコール、イソボルニルシクロヘキサノール、テトラエチレングリコール等の脂肪族アルコール；ｐ－フェニルフェノール等の芳香族アルコール；オクチルアミン、ドデシルアミン、ステアリルアミン等のアルキルアミン；ステアロニトリル、デカンニトリル等の脂肪族ニトリル；アルキルアルコキシシラン等のシランカップリング剤；ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、シリコーンオリゴマー等の高分子処理剤などが挙げられる。表面処理剤は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【0039】
表面処理剤の処理量は、粒子表面に一分子層以上の量であってもよい。このような表面処理剤の処理量は、第１の銅粒子の比表面積、表面処理剤の分子量、及び表面処理剤の最小被覆面積により変化する。表面処理剤の処理量は、通常０．００１質量％以上である。
【0040】
表面処理剤の処理量は、第１の銅粒子の表面に付着した分子層数（ｎ）と、第１の銅粒子の比表面積（Ａｐ）（単位ｍ２／ｇ）と、表面処理剤の分子量（Ｍｓ）（単位ｇ／ｍｏｌ）と、表面処理剤の最小被覆面積（ＳＳ）（単位ｍ２／個）と、アボガドロ数（ＮＡ）（６．０２×１０２３個）から算出できる。具体的には、表面処理剤の処理量は、表面処理剤の処理量（質量％）＝｛（ｎ・Ａｐ・Ｍｓ）／（ＳＳ・ＮＡ＋ｎ・Ａｐ・Ｍｓ）｝×１００％の式に従って算出される。
【0041】
第１の銅粒子の比表面積は、乾燥させた銅粒子をＢＥＴ比表面積測定法で測定することで算出できる。表面処理剤の最小被覆面積は、表面処理剤が直鎖飽和脂肪酸の場合、２．０５×１０－１９ｍ２／１分子である。それ以外の表面処理剤の場合には、例えば、分子モデルからの計算、又は「化学と教育」（上江田捷博、稲福純夫、森巌、４０（２），１９９２，ｐ１１４－１１７）に記載の方法で測定できる。表面処理剤の定量方法の一例を示す。表面処理剤は、銅ペーストから分散媒を除去した乾燥粉の熱脱離ガス・ガスクロマトグラフ質量分析計により同定でき、これにより表面処理剤の炭素数及び分子量を決定できる。表面処理剤の炭素分割合は、炭素分分析により分析できる。炭素分分析法としては、例えば、高周波誘導加熱炉燃焼／赤外線吸収法が挙げられる。同定された表面処理剤の炭素数、分子量及び炭素分割合から上記式により表面処理剤量を算出できる。
【0042】
第１の銅粒子としては、市販されているものを用いることができる。市販されている第１の銅粒子としては、例えば、ＭＡ－Ｃ０２５（三井金属鉱業株式会社製、平均粒径４．１μｍ）、３Ｌ３（福田金属箔粉工業株式会社製、平均粒径７．３μｍ）、１１１０Ｆ（三井金属鉱業株式会社製、平均粒径５．８μｍ）、２Ｌ３（福田金属箔粉工業株式会社製、平均粒径９μｍ）が挙げられる。
【0043】
銅ペーストの製造時には、粒径が２．０μｍ以上５０μｍ以下であり、アスペクト比が４以上である第１の銅粒子を含み、且つ、粒径が２．０μｍ以上５０μｍ以下であり、アスペクト比が２未満である銅粒子の含有量が、粒径が２．０μｍ以上５０μｍ以下であり、アスペクト比が４以上である第１の銅粒子１００質量部に対して、５０質量部以下、好ましくは３０質量部以下である銅粒子を用いることができる。このような銅粒子からなる市販品を選定して用いてよい。
【0044】
一実施形態において、銅ペーストは、第１の銅粒子と、粒径（最大径）が０．８μｍ以下である第２の銅粒子とを含む。この場合、銅粒子が焼結される際に、第１の銅粒子同士の間に第２の銅粒子が介在することで、得られる配線の導通性が向上する傾向がある。特に第１の銅粒子として第１の銅粒子を用いる場合に、第１の銅粒子と第２の銅粒子とを併用することが好ましい。すなわち、第２の銅粒子のみから銅ペーストを調製する場合、分散媒の乾燥に伴う体積収縮及び焼結収縮が大きいため、銅粒子を焼結させる際に被着面から焼結体（配線）が剥離しやすくなり、充分な導通信頼性が得られにくいが、第１の第１の銅粒子と第２の銅粒子とを併用することで、銅ペーストを焼結させたときの体積収縮が抑制され、得られる配線と被着体であるポリマー成形体との接着性が向上する。そのため、配線の熱ストレスによる断線がより起こり難くなる。
【0045】
第２の銅粒子は、第１の銅粒子間を好適に接合する銅粒子として作用する。また、第２の銅粒子は、第１の銅粒子よりも焼結性に優れ、銅粒子の焼結を促進する機能を有する。例えば、第１の銅粒子を単独で使用した場合と比較して、より低温で、銅粒子を焼結させることが可能になる。
【0046】
第２の銅粒子の粒径は、０．５μｍ以下、０．４μｍ以下又は０．３μｍ以下であってもよい。第２の銅粒子の粒径は、０．０１μｍ以上、０．０５μｍ以上、０．１μｍ以上又は０．２μｍ以上であってよい。第２の銅粒子の平均粒径は、０．０１μｍ以上、０．０５μｍ以上、０．１μｍ以上又は０．２μｍ以上であってよく、０．８μｍ以下、０．５μｍ以下、０．４μｍ以下又は０．３μｍ以下であってよい。
【0047】
第２の銅粒子の体積平均粒径は、０．０１μｍ以上であってよく、０．８μｍ以下であってよい。第２の銅粒子の体積平均粒径が０．０１μｍ以上であれば、第２の銅粒子の合成コストの抑制、良好な分散性、表面処理剤の使用量の抑制といった効果が得られやすくなる。第２の銅粒子の体積平均粒径が０．８μｍ以下であれば、第２の銅粒子の焼結性に優れるという効果が得られやすくなる。より一層上記効果を奏する観点から、第２の銅粒子の体積平均粒径は、０．０５μｍ以上、０．１μｍ以上又は０．２μｍ以上であってよく、０．５μｍ以下、０．４μｍ以下又は０．３μｍ以下であってよい。
【0048】
第２の銅粒子は、粒径が０．０１μｍ以上０．８μｍ以下の銅粒子を１０質量％以上含んでいてよい。銅ペーストの焼結性の観点から、第２の銅粒子は、粒径が０．０１μｍ以上０．８μｍ以下の銅粒子を２０質量％以上含んでいてよく、３０質量％以上含んでいてよく、１００質量％含んでいてよい。第２の銅粒子における粒径が０．０１μｍ以上０．８μｍ以下の銅粒子の含有割合が２０質量％以上であると、銅粒子の分散性がより向上し、粘度の上昇、ペースト濃度の低下をより抑制することができる。
【0049】
銅ペースト中の第２の銅粒子の含有量は、銅ペーストに含まれる金属粒子の全質量を基準として、２０質量％以上、３０質量％以上、３５質量％以上、又は４０質量％以上であってよく、９０質量％以下、８５質量％以下、又は８０質量％以下であってよい。第２の銅粒子の含有量が上記範囲内であれば、得られる配線の熱ストレスによる断線がより起こり難くなる。
【0050】
銅ペースト中の第２銅粒子の含有量は、第１の銅粒子の質量及び第２の銅粒子の質量の合計を基準として、２０質量％以上であってよく、９０質量％以下であってよい。第２の銅粒子の上記含有量が２０質量％以上であれば、第１の銅粒子の間を充分に充填することができ、得られる配線の熱ストレスによる断線がより起こり難くなる。第２の銅粒子の上記含有量が９０質量％以下であれば、銅粒子を焼結させた時の体積収縮を充分に抑制できるため、得られる配線の熱ストレスによる断線がより起こり難くなる。より一層上記効果を奏するという観点から、第２の銅粒子の含有量は、第１の銅粒子の質量及び第２の銅粒子の質量の合計を基準として、３０質量％以上、３５質量％以上、又は４０質量％以上であってもよく、８５質量％以下又は８０質量％以下であってもよい。
【0051】
第２の銅粒子の形状は、例えば、球状、塊状、針状、フレーク状、略球状等であってよい。第２の銅粒子は、これらの形状を有する銅粒子の凝集体であってもよい。分散性及び充填性の観点から、第２の銅粒子の形状は、球状、略球状、フレーク状であってよく、燃焼性、及び第１の銅粒子との混合性等の観点から、球状又は略球状であってよい。
【0052】
第２の銅粒子のアスペクト比は、分散性、充填性、及び第１の銅粒子との混合性の観点から、５以下であってよく、３以下であってもよい。
【0053】
第２の銅粒子は、特定の表面処理剤で処理されていてもよい。特定の表面処理剤としては、例えば、炭素数８～１６の有機酸が挙げられる。炭素数８～１６の有機酸としては、例えば、カプリル酸、メチルヘプタン酸、エチルヘキサン酸、プロピルペンタン酸、ペラルゴン酸、メチルオクタン酸、エチルヘプタン酸、プロピルヘキサン酸、カプリン酸、メチルノナン酸、エチルオクタン酸、プロピルヘプタン酸、ブチルヘキサン酸、ウンデカン酸、メチルデカン酸、エチルノナン酸、プロピルオクタン酸、ブチルヘプタン酸、ラウリン酸、メチルウンデカン酸、エチルデカン酸、プロピルノナン酸、ブチルオクタン酸、ペンチルヘプタン酸、トリデカン酸、メチルドデカン酸、エチルウンデカン酸、プロピルデカン酸、ブチルノナン酸、ペンチルオクタン酸、ミリスチン酸、メチルトリデカン酸、エチルドデカン酸、プロピルウンデカン酸、ブチルデカン酸、ペンチルノナン酸、ヘキシルオクタン酸、ペンタデカン酸、メチルテトラデカン酸、エチルトリデカン酸、プロピルドデカン酸、ブチルウンデカン酸、ペンチルデカン酸、ヘキシルノナン酸、パルミチン酸、メチルペンタデカン酸、エチルテトラデカン酸、プロピルトリデカン酸、ブチルドデカン酸、ペンチルウンデカン酸、ヘキシルデカン酸、ヘプチルノナン酸、メチルシクロヘキサンカルボン酸、エチルシクロヘキサンカルボン酸、プロピルシクロヘキサンカルボン酸、ブチルシクロヘキサンカルボン酸、ペンチルシクロヘキサンカルボン酸、ヘキシルシクロヘキサンカルボン酸、ヘプチルシクロヘキサンカルボン酸、オクチルシクロヘキサンカルボン酸、ノニルシクロヘキサンカルボン酸等の飽和脂肪酸；オクテン酸、ノネン酸、メチルノネン酸、デセン酸、ウンデセン酸、ドデセン酸、トリデセン酸、テトラデセン酸、ミリストレイン酸、ペンタデセン酸、ヘキサデセン酸、パルミトレイン酸、サビエン酸等の不飽和脂肪酸；テレフタル酸、ピロメリット酸、ｏ－フェノキシ安息香酸、メチル安息香酸、エチル安息香酸、プロピル安息香酸、ブチル安息香酸、ペンチル安息香酸、ヘキシル安息香酸、ヘプチル安息香酸、オクチル安息香酸、ノニル安息香酸等の芳香族カルボン酸が挙げられる。有機酸は、１種を単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。このような有機酸と上記第２の銅粒子とを組み合わせることで、第２の銅粒子の分散性と焼結時における有機酸の脱離性を両立できる傾向にある。
【0054】
表面処理剤の処理量は、第２の銅粒子の表面に一分子層～三分子層付着する量であってもよい。表面処理剤の処理量は、０．０７質量％以上、０．１０質量％以上、又は０．２質量％以上であってよく、２．１質量％以下、１．６質量％以下、又は１．１質量％以下であってよい。第２の銅粒子の表面処理量は、第１の銅粒子について上述した方法により算出することができる。比表面積、表面処理剤の分子量、及び表面処理剤の最小被覆面積についても同様である。
【0055】
第２の銅粒子としては、市販されているものを用いることができる。市販されている第２の銅粒子としては、例えば、ＣＨ－０２００（三井金属鉱業株式会社製、体積平均粒径０．３６μｍ）、ＨＴ－１４（三井金属鉱業株式会社製、体積平均粒径０．４１μｍ）、ＣＴ－５００（三井金属鉱業株式会社製、体積平均粒径０．７２μｍ）、Ｔｎ－Ｃｕ１００（太陽日酸株式会社製、体積平均粒径０．１２μｍ）が挙げられる。
【0056】
銅ペースト中の第１の銅粒子の含有量及び第２の銅粒子の含有量の合計は、銅ペーストに含まれる金属粒子の全質量を基準として、８０質量％以上であってよい。第１の銅粒子の含有量及び第２の銅粒子の含有量の合計が上記範囲内であれば、得られる配線の熱ストレスによる断線がより起こり難くなる。より一層上記効果を奏するという観点から、第１の銅粒子の含有量及び第２の銅粒子の含有量の合計は、金属粒子の全質量を基準として、９０質量％以上であってもよく、９５質量％以上であってもよく、１００質量％であってもよい。
【0057】
銅ペーストは、銅粒子以外のその他の金属粒子を更に含んでいてもよい。その他の金属粒子としては、例えば、ニッケル、銀、金、パラジウム、白金等の粒子が挙げられる。その他の金属粒子の体積平均粒径は、０．０１μｍ以上又は０．０５μｍ以上であってよく、１０μｍ以下、５．０μｍ以下、又は３．０μｍ以下であってよい。その他の金属粒子を含んでいる場合、その含有量は、充分な接合性を得る観点から、銅ペーストに含まれる金属粒子の全質量を基準として、２０質量％未満であってよく、１０質量％以下であってもよい。その他の金属粒子は、含まれなくてもよい。その他の金属粒子の形状は、特に限定されるものではない。
【0058】
銅粒子以外の金属粒子を含むことで、複数種の金属が固溶又は分散した配線を得ることができるため、配線の降伏応力、疲労強度等の機械的な特性が改善され、導通信頼性が向上しやすい。また、複数種の金属粒子を添加することで、形成される配線の、特定の被着体（例えばＬＣＰ）に対する接合強度が向上しやすく、導通信頼性が向上しやすい。
【0059】
銅ペーストに含まれる分散媒は特に限定されるものではなく、例えば、揮発性のものであってよい。揮発性の分散媒としては、例えば、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、デカノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、α－テルピネオール、イソボルニルシクロヘキサノール（ＭＴＰＨ）等の一価及び多価アルコール類；エチレングリコールブチルエーテル、エチレングリコールフェニルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテル、ジエチレングリコールイソブチルエーテル、ジエチレングリコールヘキシルエーテル、トリエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールエチルエーテル、ジプロピレングリコールプロピルエーテル、ジプロピレングリコールブチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類；エチレングリコールエチルエーテルアセテート、エチレングリコールブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールブチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ＤＰＭＡ）、乳酸エチル、乳酸ブチル、γ－ブチロラクトン、炭酸プロピレン等のエステル類；Ｎ－メチル－２－ピロリドン、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド等の酸アミド；シクロヘキサン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン等の脂肪族炭化水素；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素；炭素数１～１８のアルキル基を有するメルカプタン類；炭素数５～７のシクロアルキル基を有するメルカプタン類が挙げられる。炭素数１～１８のアルキル基を有するメルカプタン類としては、例えば、エチルメルカプタン、ｎ－プロピルメルカプタン、ｉ－プロピルメルカプタン、ｎ－ブチルメルカプタン、ｉ－ブチルメルカプタン、ｔ－ブチルメルカプタン、ペンチルメルカプタン、ヘキシルメルカプタン及びドデシルメルカプタンが挙げられる。炭素数５～７のシクロアルキル基を有するメルカプタン類としては、例えば、シクロペンチルメルカプタン、シクロヘキシルメルカプタン及びシクロヘプチルメルカプタンが挙げられる。
【0060】
分散媒の含有量は、銅ペーストに含まれる金属粒子の全質量を１００質量部として、５質量部以上であってよく、５０質量部以下であってよい。分散媒の含有量が上記範囲内であれば、銅ペーストをより適切な粘度に調整でき、また、銅粒子の焼結を阻害しにくい。
【0061】
銅ペーストには、必要に応じて、ノニオン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤等の濡れ向上剤；シリコーン油等の消泡剤；無機イオン交換体等のイオントラップ剤等を適宜添加してもよい。
【0062】
上述した銅ペーストは、銅粒子及び任意の成分（添加剤、その他の金属粒子等）を分散媒に混合して調製することができる。各成分の混合後に、撹拌処理を行ってもよい。分級操作により分散液の最大径を調整してもよい。
【0063】
銅ペーストは、第２の銅粒子、表面処理剤、分散媒をあらかじめ混合して、分散処理を行って第２の銅粒子の分散液を調製し、更に第１の銅粒子、その他の金属粒子及び任意の添加剤を混合して調製してもよい。このような手順とすることで、第２の銅粒子の分散性が向上して第１の銅粒子との混合性が良くなり、銅ペーストの性能がより向上する。第２の銅粒子の分散液を分級操作に供することによって凝集物を除去してもよい。
【0064】
電子部品の製造方法では、第１の工程に続いて、図１（ｃ）に示すように、銅ペースト層２上の所定の位置に電子素子３を配置（マウント）する。電子素子３としては、ダイオード、整流器、サイリスタ、ＭＯＳゲートドライバ、パワースイッチ、パワーＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ショットキーダイオード、ファーストリカバリダイオード等からなるパワーモジュール、発信機、増幅器、ＬＥＤモジュール、コンデンサ、ジャイロセンサ等が挙げられる。
【0065】
銅ペースト層２上に電子素子３を配置する方法としては、例えば、チップマウンター、フリップチップボンダー、カーボン製又はセラミックス製の位置決め冶具等を用いた方法が挙げられる。なお、電子素子３を銅ペースト層２上に配置した後に、第１の工程で説明した乾燥工程を実施してもよい。
【0066】
第２の工程に続いて、図１（ｄ）に示すように、銅粒子同士を焼結させることにより、銅配線４を形成すると共に、銅配線４と電子素子３とを互いに接合する（第３の工程）。これにより、電子部品１０が得られる。
【0067】
焼結は、加熱処理により行うことできる。加熱処理には、例えば、ホットプレート、温風乾燥機、温風加熱炉、窒素乾燥機、赤外線乾燥機、赤外線加熱炉、遠赤外線加熱炉、マイクロ波加熱装置、レーザー加熱装置、電磁加熱装置、ヒーター加熱装置、蒸気加熱炉等の加熱手段を用いることができる。
【0068】
焼結時の雰囲気は、焼結体の酸化抑制の観点から、無酸素雰囲気であってよく、銅ペースト層２中の銅粒子の表面酸化物を除去するという観点から、還元雰囲気であってもよい。無酸素雰囲気としては、例えば、窒素、希ガス等の無酸素ガスの導入、又は真空下が挙げられる。還元雰囲気としては、例えば、純水素ガス中、フォーミングガスに代表される水素及び窒素の混合ガス中、ギ酸ガスを含む窒素中、水素及び希ガスの混合ガス中、ギ酸ガスを含む希ガス中等が挙げられる。
【0069】
加熱処理時の到達最高温度は、各部材への熱ダメージの低減及び歩留まりを向上させるという観点から、１５０℃以上であってよく、３５０℃以下、３００℃以下、又は２６０℃以下であってよい。到達最高温度が、１５０℃以上であれば、到達最高温度保持時間が６０分間以下において、焼結が充分に進行する傾向にある。到達最高温度保持時間は、分散媒を全て揮発させ、また、歩留まりを向上させるという観点から、１分間以上であってよく、６０分間以下、４０分間以下、又は３０分間以下であってよい。
【0070】
焼結は、電子素子３に圧力を加えた状態で行われてよく、銅ペースト層２上の電子素子３及びその他の部材による自重のみで行われてもよい。電子素子３に加える圧力は、銅配線４における銅の含有量（体積割合）が、銅配線４を基準として６５体積％以上となる条件とすることができる。当該圧力は、０．０１ＭＰａ以下又は０．００５ＭＰａ以下であってよい。焼結時に受ける圧力が上記範囲内であれば、特別な加圧装置が不要なため歩留まりを損なうこと無く、ボイドの低減、接合強度及び接続信頼性をより一層向上させることができる。電子素子３に圧力を加える方法としては、例えば、最も上に位置する電子素子３上に重りを載せる方法等が挙げられる。
【0071】
銅配線４における銅の含有量（体積割合）は、銅配線の全体積を基準として、６５体積％以上であることが好ましく、７０体積％以上がより好ましく、８０体積％以上が更に好ましい。銅配線４における銅の含有量を上記範囲とすることで、良好な導通信頼性が得られる。銅配線４における銅の含有量（体積割合）は、銅配線の全体積を基準として、９５体積％以下であることが好ましい。この場合、銅配線４は空隙を有していてよい。これにより、銅配線４が適度な空隙を有するため、ポリマー成形体１との接着性及び電子素子３との接合性を好適に保つことができる。
【0072】
なお、銅配線４を構成する材料の組成が分かっている場合には、例えば、以下の手順で銅配線４における銅の含有量を求めることができる。まず、銅配線４を直方体に切り出し、銅配線４の縦、横の長さをノギス又は外形形状測定装置で測定し、厚みを膜厚計で測定することにより銅配線４の体積を計算する。切り出した銅配線４の体積と、精密天秤で測定した銅配線４の重量とから見かけの密度Ｍ１（ｇ／ｃｍ３）を求める。求めたＭ１と、銅の密度８．９６ｇ／ｃｍ３とを用いて、下記式（Ａ）から銅配線４における銅の含有量（体積％）が求められる。
銅配線４における銅の含有量（体積％）＝［（Ｍ１）／８．９６］×１００・・・（Ａ）
銅配線４における銅の含有量（体積％）＝［（Ｍ１）／８．９６］×１００・・・（Ａ）
【0073】
銅配線４は、構成する元素のうち軽元素を除いた元素中の銅元素の割合が９５質量％以上であってもよく、９７質量％以上であってもよく、９８質量％以上であってもよく、１００質量％であってもよい。銅配線４における銅元素の上記割合が、上記範囲内であれば、金属間化合物の形成又は金属銅結晶粒界への異種元素の析出を抑制でき、銅配線４を構成する金属銅の性質が強固になりやすく、より一層優れた接続信頼性が得られやすい。
【0074】
また、銅配線４における軽元素を除いた元素中の銅元素の割合が１００質量％である場合、上記銅の体積割合は緻密度（％）とみなすことができる。
【0075】
銅配線４は、ポリマー成形体１との接合界面（例えば、ポリマー成形体１と銅配線４との接合面）に対して略平行に配向した第１の銅粒子に由来する構造を含むことが好ましい。この場合、ポリマー成形体１と略平行に第１の粒子を配向させることで、焼結により形成した銅配線４の割れを抑制することができる。さらに、理由は定かではないが、焼結により形成した銅配線４とポリマー成形体１との接着性を向上させることができる。
【0076】
以上説明した製造方法により得られる電子部品１０は、ポリマー成形体１と、ポリマー成形体１上に設けられ、銅粒子の焼結体からなる銅配線４と、銅配線４と接合するように配置された電子素子３と、を備える。この電子部品１０では、銅配線４が、配線として機能すると共に、電子素子３をポリマー成形体１に接合するための接合材（接着剤）として機能している。
【0077】
図２は、他の一実施形態の電子部品の製造方法を示す模式断面図である。以下、本実施形態について説明するが、上述した実施形態と重複する説明は省略する。この製造方法では、第１の工程の準備工程において、図２（ａ）に示すように、ポリマー成形体１１の銅配線を形成する面と反対側の面に、銅部材１５（例えば銅回路）が形成された基体を準備する。ポリマー成形体１１には、一面（銅部材１５が形成されている面）から他面（銅配線を形成する面）まで貫通する貫通孔（ビア部）１１ａが形成されている。
【0078】
続いて、第１の工程の形成工程において、図２（ｂ）に示すように、ポリマー成形体１１の銅部材１５が形成されている面と反対側の面（他面）上に銅ペーストを塗布すると共に、貫通孔１１ａ内にも銅ペーストを塗布（充填）することにより、銅ペースト層１２を形成する。
【0079】
続いて、第２の工程において、図２（ｃ）に示すように、銅ペースト層１２上に、金属からなる電極１６が形成された電子素子１３を配置（マウント）する。電子素子１３に形成された電極１６は、銅、ニッケル、パラジウム、金、白金、銀及びスズからなる群より選択される少なくとも一種の金属を最表面に含む電極であってよく、銅配線１４と接合した後に、高温放置によっても銅配線１４と電極１６との間に不純物（金属間化合物）が形成されずに、接合信頼性の高い実装を行える観点から、好ましくは、銅、ニッケル及びパラジウムからなる群より選択される少なくとも一種の金属を最表面に含む電極である。電極１６は、これらの金属を含有する単層又は複層の金属含有層からなっていてよい。
【0080】
電極１６は、スパッタ、電解めっき又は無電解めっき等の公知の方法により形成することができる。金属含有層が複層である場合、スパッタ、電解めっき又は電解めっきを併用してもよい。この場合、金属含有層は焼結銅層の表面（露出面）の一部又は全部を被覆することができる。
【0081】
電極１６は、電子素子１３側からみて、以下の金属層を備えていてよい。
ａ）ニッケル含有層及びパラジウム含有層をこの順で
ｂ）ニッケル含有層及び金含有層をこの順で
ｃ）ニッケル含有層、パラジウム含有層及び金含有層をこの順で
ｄ）パラジウム含有層
ｅ）パラジウム含有層及び金含有層をこの順で
ｆ）銅層
ｇ）ニッケル含有層
ａ）ニッケル含有層及びパラジウム含有層をこの順で
ｂ）ニッケル含有層及び金含有層をこの順で
ｃ）ニッケル含有層、パラジウム含有層及び金含有層をこの順で
ｄ）パラジウム含有層
ｅ）パラジウム含有層及び金含有層をこの順で
ｆ）銅層
ｇ）ニッケル含有層
【0082】
電極１６は、無電解めっきにより形成する場合、以下の金属層（金属被膜）を備えていてよい。
ａ’）無電解ニッケルめっき被膜及び無電解パラジウムめっき被膜をこの順で
ｂ’）無電解ニッケルめっき被膜及び無電解金めっき被膜をこの順で
ｃ’）無電解ニッケルめっき被膜、無電解パラジウムめっき被膜及び無電解金めっき被膜をこの順で
ｄ’）無電解パラジウムめっき被膜
ｅ’）無電解パラジウムめっき被膜及び無電解金めっき被膜をこの順で
ｆ’）無電解銅めっき被膜
ｇ’）無電解ニッケルめっき被膜
ａ’）無電解ニッケルめっき被膜及び無電解パラジウムめっき被膜をこの順で
ｂ’）無電解ニッケルめっき被膜及び無電解金めっき被膜をこの順で
ｃ’）無電解ニッケルめっき被膜、無電解パラジウムめっき被膜及び無電解金めっき被膜をこの順で
ｄ’）無電解パラジウムめっき被膜
ｅ’）無電解パラジウムめっき被膜及び無電解金めっき被膜をこの順で
ｆ’）無電解銅めっき被膜
ｇ’）無電解ニッケルめっき被膜
【0083】
続いて、第３工程において、図２（ｄ）に示すように、銅粒子同士を焼結させることにより、銅配線１４を形成すると共に、銅配線１４と電子素子１３（電極１６）とを互いに接合する。これにより、電子部品２０が得られる。
【0084】
以上説明した製造方法により得られる電子部品２０は、ポリマー成形体１１と、ポリマー成形体１１上に設けられ、銅粒子の焼結体からなる銅配線１４と、銅配線１４と接合するように配置された電子素子１３とを備えている。この電子部品２０では、ポリマー成形体１１は、一面から他面まで貫通する貫通孔１１ａを有し、ポリマー成形体１１の一面上には銅部材１５が設けられており、銅配線１４は、銅部材１５と接合するように、ポリマー成形体１１の他面上及び貫通孔１１ａ内に設けられている。
【0085】
以上説明した各実施形態に係る電子部品の製造方法では、銅ペーストを所定のパターン（銅配線４，１４に対応するパターン）で塗布するため、触媒を含むポリマーが不要であり、また、レーザー照射及び無電解銅めっきの工程を省略できる。加えて、これらの製造方法では、銅ペースト層２，１２上に電子素子３，１３を配置した後に、銅粒子同士を焼結させることにより、銅配線４，１４を形成すると共に、銅配線４，１４と電子素子３，１３とを互いに接合するため、銅配線４，１４の形成及び電子素子３，１３の接合を一括で行うことができる。つまり、銅ペースト層２，１２が電子素子３，１３を接合するための接合材（接着剤）としても機能するため、電子素子３，１３の接合のために接合材（接着剤）を別途設ける必要がない。したがって、これらの製造方法では、銅配線４，１４の形成及び電子素子３，１３の実装を簡便に行うことができる。
【0086】
また、各実施形態に係る製造方法により得られる電子部品１０，２０では、高温で放置された場合であっても、銅配線４，１４と電子素子３，１３（電極１６）との間に不純物（金属間化合物）が形成されにくい。一方、従来の製造方法では、はんだにより電子素子を銅配線（ポリマー成形体）に接合しているが、高温放置等により、電極を構成する金属がはんだ側に拡散することで厚い金属間化合物が形成され、高温放置後の接続信頼性が低下する課題がある。これに対して、電子部品１０，２０では、電子素子３，１３が銅配線４，１４に直接接合しているため、高温で放置された場合でも金属間化合物の形成を抑制でき、高い接合信頼性が得られる。
【0087】
図３は、銅粒子の焼結体からなる銅配線の断面の一例を示すＳＥＭ像である。図３に示す銅配線２４は、接合界面（例えば、ポリマー成形体と配線との接合面）に対して略平行に配向したフレーク状の銅粒子に由来する構造である。配線が上記銅配線２４を有する場合、接合界面方向と略平行にフレーク状の銅粒子を配向させることで、配線の割れを抑制することができる。さらに、理由は定かではないが、配線とポリマー成形体との接着性を向上させることができる。
【0088】
図３に示す銅配線２４を有する配線は、フレーク状の銅粒子に由来する焼結銅２４ａの他に、空孔２４ｂと、フレーク状の銅粒子同士を接合する銅粒子（例えば球状の銅粒子）に由来する焼結銅と、を更に含んでいてよい。上記銅配線２４を有する配線は、例えば、フレーク状の銅粒子と、場合によりフレーク状の銅粒子同士を接合する銅粒子（例えば球状の銅粒子）と、を含む銅ペーストを焼結することより形成することができる。
【0089】
ここで、フレーク状とは板状、鱗片状等の平板状の形状を包含する。上記構造に含まれるフレーク状の銅粒子に由来する焼結銅２４ａにおいて、長径（最大径）と厚さとの比（長径／厚さ、アスペクト比）は５以上であってよい。長径の数平均径は２．０μｍ以上であってよく、３．０μｍ以上であってもよく、４．０μｍ以上であってもよい。フレーク状の銅粒子に由来する焼結銅２４ａがこのような形状である場合、配線に含まれる上記銅配線２４による補強効果が向上し、配線とポリマー成形体との接着性（接合強度）及び配線の導通信頼性により一層優れるものとなる。
【0090】
フレーク状の銅粒子に由来する焼結銅２４ａの長径及び厚さは、例えば、配線の断面のＳＥＭ像から求めることができる。以下に、フレーク状の銅粒子に由来する焼結銅の長径と厚さをＳＥＭ像から測定する方法を例示する。まず、配線を直方体状に切り出し測定用サンプルとする。サンプルを注形用のカップに配置し、カップ内にエポキシ注形樹脂をサンプル全体が埋まるように注ぎ、硬化させる。注形したサンプルの観察したい断面付近で切断し、研磨で断面を削り、ＣＰ（クロスセクションポリッシャ）加工を行う。サンプルの断面をＳＥＭ装置により５０００倍で観察する。配線の断面画像（例えば５０００倍）を取得し、稠密な連続部であり、直線状、直方体状、楕円体状の部分で、この部分の内に内包される直線の中で最大の長さのものを長径、それと直交してこの部分に内包される直線の中で最大の長さのものを厚さとしたときに、長径の長さが１．０μｍ以上で且つ長径／厚さの比が４以上であるものをフレーク状の銅粒子に由来する焼結銅とみなし、測長機能のある画像処理ソフトによりフレーク状の銅粒子に由来する焼結銅の長径と厚さを測長する。それらの平均値については、無作為に選んだ２０点以上で数平均を計算することで得られる。
【実施例】
【0091】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【0092】
（実施例１）
［銅ペーストの調製］
分散媒としてα－テルピネオール（和光純薬工業株式会社製）５．２ｇ及びイソボルニルシクロヘキサノール（ＭＴＰＨ、日本テルペン化学株式会社製）６．８ｇと、サブマイクロ銅粒子としてＣＨ０２００（三井金属鉱業株式会社製、５０％体積平均粒径 ０．３６μｍ、粒径が０．０１μｍ以上０．８μｍ以下の銅粒子の含有量９５質量％）５２．８ｇとをポリ瓶に混合し、超音波ホモジナイザー（ＵＳ－６００、日本精機株式会社製）により１９．６ｋＨｚ、６００Ｗ、１分処理し分散液を得た。この分散液に、フレーク状マイクロ銅粒子としてＭＡ－Ｃ０２５（三井金属鉱業株式会社製、最大径が１μｍ以上２０μｍ以下の銅粒子の含有量１００質量％）３５．２ｇを添加し、スパチュラで乾燥粉がなくなるまでかき混ぜた。ポリ瓶を密栓し、自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔｒｙ Ｖａｃｕｕｍ Ｍｉｘｅｒ ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｒｐｍで２分間撹拌し、減圧下、２０００ｒｐｍで２分間撹拌して銅ペーストを得た。
［銅ペーストの調製］
分散媒としてα－テルピネオール（和光純薬工業株式会社製）５．２ｇ及びイソボルニルシクロヘキサノール（ＭＴＰＨ、日本テルペン化学株式会社製）６．８ｇと、サブマイクロ銅粒子としてＣＨ０２００（三井金属鉱業株式会社製、５０％体積平均粒径 ０．３６μｍ、粒径が０．０１μｍ以上０．８μｍ以下の銅粒子の含有量９５質量％）５２．８ｇとをポリ瓶に混合し、超音波ホモジナイザー（ＵＳ－６００、日本精機株式会社製）により１９．６ｋＨｚ、６００Ｗ、１分処理し分散液を得た。この分散液に、フレーク状マイクロ銅粒子としてＭＡ－Ｃ０２５（三井金属鉱業株式会社製、最大径が１μｍ以上２０μｍ以下の銅粒子の含有量１００質量％）３５．２ｇを添加し、スパチュラで乾燥粉がなくなるまでかき混ぜた。ポリ瓶を密栓し、自転公転型攪拌装置（Ｐｌａｎｅｔｒｙ Ｖａｃｕｕｍ Ｍｉｘｅｒ ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー製）を用いて、２０００ｒｐｍで２分間撹拌し、減圧下、２０００ｒｐｍで２分間撹拌して銅ペーストを得た。
【0093】
［電子部品の作製］
大きさ４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚み３ｍｍの液晶ポリマーからなるポリマー成形体（スミカスーパーＬＣＰ Ｅ６０００ＨＦ、住友化学株式会社製）を準備した。続いて、図４（ａ）に示すように、ポリマー成形体３１上に、２ｍｍ×１ｍｍの長方形の開口を二つ有するステンレス製のメタルマスク（厚み：５０μｍ）を載せ、メタルスキージを用いたステンシル印刷により銅ペーストを塗布して銅ペースト層３２を形成した。
大きさ４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚み３ｍｍの液晶ポリマーからなるポリマー成形体（スミカスーパーＬＣＰ Ｅ６０００ＨＦ、住友化学株式会社製）を準備した。続いて、図４（ａ）に示すように、ポリマー成形体３１上に、２ｍｍ×１ｍｍの長方形の開口を二つ有するステンレス製のメタルマスク（厚み：５０μｍ）を載せ、メタルスキージを用いたステンシル印刷により銅ペーストを塗布して銅ペースト層３２を形成した。
【0094】
続いて、銅ペースト層３２上に、電極３６が形成されたセラミックコンデンサ３３（２ｍｍ×１．２ｍｍ×０．６ｍｍｔ、株式会社村田製作所製、ＧＱＭシリーズ）を配置（マウント）して部材を得た。なお、電極３６は、セラミックコンデンサの両端に銅（厚み１０μｍ）で形成されていた。銅ペースト層３４と接している電極３６の面積は、０．２ｍｍ×１．２ｍｍであった。続いて、上記で得られた部材を、チューブ炉（株式会社エイブイシー製）にセットし、アルゴンガスを１Ｌ／分で流して空気をアルゴンガスに置換した。その後、水素ガスを３００ｍＬ／分で流しながら昇温１０分間、２２０℃で６０分間の条件で焼結処理することにより銅ペースト層を焼結させ、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、銅配線３４を形成した。なお、図４（ｃ）は、図４（ｂ）におけるＩＶｃ－ＩＶｃ線に沿った断面図である。その後、アルゴンガスを０．３Ｌ／分に換えて冷却し、５０℃以下で空気中に取り出した。これにより、銅含有量が８０体積％の銅配線３４を有する電子部品４０を得た。
【0095】
＜電子部品の評価＞
上記で得られた電子部品４０について、下記に示す方法により接着性及び金属間化合物の厚みについて評価した。
上記で得られた電子部品４０について、下記に示す方法により接着性及び金属間化合物の厚みについて評価した。
【0096】
［接着性の評価］
電子部品４０について、ボンドテスタ（Ｄａｇｅ社製、商品名：万能ボンドテスタ、シリーズ４０００）を用いて、接続強度（シェア強度）を測定した。具体的には、図５（ａ），（ｂ）に示すように、電子部品４０に対し、シェアツール３７を配置し、矢印の方向に０．５ｍｍ／分の速度でシェアを行い、シェア強度を測定した。なお、図４（ｃ）は、図４（ｂ）におけるＩＶｃ－ＩＶｃ線に沿った断面図である。銅配線３４と電子素子３３（電極３６）とが接合されている２０箇所のシェア強度の平均値から、下記基準に基づいて、電子部品４０の銅配線３４と電子素子３３（電極３６）との接着性、及び、銅配線３４とポリマー成形体３１との接着性を評価した。なお、作製後、１５０℃で、３００時間、５００時間、１０００時間、２０００時間、３０００時間放置した実装基板について、同様にシェア試験を行い下記基準に基づいて評価した。１５０℃で、１０００時間後にＢ以上を良好と判断した。結果を表１に示す。
Ａ：シェア強度の平均値が２００ｇ以上
Ｂ：シェア強度の平均値が１５０ｇ以上２００ｇ未満
Ｃ：シェア強度の平均値が５０ｇ以上１５０ｇ未満
Ｄ：シェア強度の平均値が１０ｇ以上５０ｇ未満
Ｅ：シェア強度の平均値が１０ｇ未満
電子部品４０について、ボンドテスタ（Ｄａｇｅ社製、商品名：万能ボンドテスタ、シリーズ４０００）を用いて、接続強度（シェア強度）を測定した。具体的には、図５（ａ），（ｂ）に示すように、電子部品４０に対し、シェアツール３７を配置し、矢印の方向に０．５ｍｍ／分の速度でシェアを行い、シェア強度を測定した。なお、図４（ｃ）は、図４（ｂ）におけるＩＶｃ－ＩＶｃ線に沿った断面図である。銅配線３４と電子素子３３（電極３６）とが接合されている２０箇所のシェア強度の平均値から、下記基準に基づいて、電子部品４０の銅配線３４と電子素子３３（電極３６）との接着性、及び、銅配線３４とポリマー成形体３１との接着性を評価した。なお、作製後、１５０℃で、３００時間、５００時間、１０００時間、２０００時間、３０００時間放置した実装基板について、同様にシェア試験を行い下記基準に基づいて評価した。１５０℃で、１０００時間後にＢ以上を良好と判断した。結果を表１に示す。
Ａ：シェア強度の平均値が２００ｇ以上
Ｂ：シェア強度の平均値が１５０ｇ以上２００ｇ未満
Ｃ：シェア強度の平均値が５０ｇ以上１５０ｇ未満
Ｄ：シェア強度の平均値が１０ｇ以上５０ｇ未満
Ｅ：シェア強度の平均値が１０ｇ未満
【0097】
［金属間化合物の厚みの評価］
作製後に、１５０℃で３００時間、５００時間、１０００時間、２０００時間、３０００時間放置した電子部品４０を、エポキシ樹脂エピコート８１５（ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名）を用いて注型を行い、樹脂硬化後に耐水研磨紙等を用いて研磨した。その後イオンミリングＥ－３２００（株式会社日立製作所製、商品名）を行い研磨ダレの除去を行った。続いて、図６に示すように、電極３６と銅配線３４と間に形成され得る金属間化合物３８の有無を、電界放出型走査電子顕微鏡Ｓ－４８００（株式会社日立製作所製、商品名）により観察し、得られた顕微鏡写真をもとに、金属間化合物３８の厚みを計測した。厚みは、電子部品１個に対し、任意に１０点について計測し、電子部品５個について計測することで、５０箇所の平均値を算出することで求めた。結果を表１に示す。
作製後に、１５０℃で３００時間、５００時間、１０００時間、２０００時間、３０００時間放置した電子部品４０を、エポキシ樹脂エピコート８１５（ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名）を用いて注型を行い、樹脂硬化後に耐水研磨紙等を用いて研磨した。その後イオンミリングＥ－３２００（株式会社日立製作所製、商品名）を行い研磨ダレの除去を行った。続いて、図６に示すように、電極３６と銅配線３４と間に形成され得る金属間化合物３８の有無を、電界放出型走査電子顕微鏡Ｓ－４８００（株式会社日立製作所製、商品名）により観察し、得られた顕微鏡写真をもとに、金属間化合物３８の厚みを計測した。厚みは、電子部品１個に対し、任意に１０点について計測し、電子部品５個について計測することで、５０箇所の平均値を算出することで求めた。結果を表１に示す。
【0098】
（実施例２）
実施例１におけるセラミックコンデンサの代わりに、電極がニッケル（厚み１０μｍ）からなるセラミックコンデンサ（２ｍｍ×１．２ｍｍ×０．６ｍｍｔ、株式会社村田製作所製、ＧＱＭシリーズ）に変更した以外は、実施例１と同様にして、電子部品の作製及び評価を行った。
実施例１におけるセラミックコンデンサの代わりに、電極がニッケル（厚み１０μｍ）からなるセラミックコンデンサ（２ｍｍ×１．２ｍｍ×０．６ｍｍｔ、株式会社村田製作所製、ＧＱＭシリーズ）に変更した以外は、実施例１と同様にして、電子部品の作製及び評価を行った。
【0099】
（実施例３）
実施例１におけるセラミックコンデンサの代わりに、電極がニッケル、パラジウムの順で積層された（ニッケル厚み１０μｍ、パラジウム厚み０．２μｍ）セラミックコンデンサ（２ｍｍ×１．２ｍｍ×０．６ｍｍｔ、株式会社村田製作所製、ＧＱＭシリーズ）に変更した以外は、実施例１と同様にして、電子部品の作製及び評価を行った。
実施例１におけるセラミックコンデンサの代わりに、電極がニッケル、パラジウムの順で積層された（ニッケル厚み１０μｍ、パラジウム厚み０．２μｍ）セラミックコンデンサ（２ｍｍ×１．２ｍｍ×０．６ｍｍｔ、株式会社村田製作所製、ＧＱＭシリーズ）に変更した以外は、実施例１と同様にして、電子部品の作製及び評価を行った。
【0100】
（実施例４）
実施例１におけるセラミックコンデンサの代わりに、電極がニッケル、金の順で積層された（ニッケル厚み１０μｍ、金厚み０．２μｍ）セラミックコンデンサ（２ｍｍ×１．２ｍｍ×０．６ｍｍｔ、村田製作所製、ＧＱＭシリーズ）に変更した以外は、実施例１と同様にして、電子部品の作製及び評価を行った。
実施例１におけるセラミックコンデンサの代わりに、電極がニッケル、金の順で積層された（ニッケル厚み１０μｍ、金厚み０．２μｍ）セラミックコンデンサ（２ｍｍ×１．２ｍｍ×０．６ｍｍｔ、村田製作所製、ＧＱＭシリーズ）に変更した以外は、実施例１と同様にして、電子部品の作製及び評価を行った。
【0101】
（実施例５）
実施例１におけるセラミックコンデンサの代わりに、電極がニッケル、スズの順で積層された（ニッケル厚み１０μｍ、スズ厚み０．５μｍ）セラミックコンデンサ（２ｍｍ×１．２ｍｍ×０．６ｍｍｔ、村田製作所製、ＧＱＭシリーズ）に変更した以外は、実施例１と同様にして、電子部品の作製及び評価を行った。
実施例１におけるセラミックコンデンサの代わりに、電極がニッケル、スズの順で積層された（ニッケル厚み１０μｍ、スズ厚み０．５μｍ）セラミックコンデンサ（２ｍｍ×１．２ｍｍ×０．６ｍｍｔ、村田製作所製、ＧＱＭシリーズ）に変更した以外は、実施例１と同様にして、電子部品の作製及び評価を行った。
【0102】
【表1】
【符号の説明】
【0103】
１，１１，３１…ポリマー成形体、２，１２…銅ペースト層、３，１３，３３…電子素子、４，１４，２４，３４…銅配線、１５…銅部材、１６，３６…電極、１０，２０，４０…電子部品。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】