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(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】2025-02-05
(45)【発行日】2025-02-14
(54)【発明の名称】接合材、及び物品
(51)【国際特許分類】
B22F 1/102 20220101AFI20250206BHJP
B22F 1/17 20220101ALI20250206BHJP
B22F 7/08 20060101ALI20250206BHJP
B22F 9/00 20060101ALI20250206BHJP
B22F 9/24 20060101ALI20250206BHJP
H01B 1/00 20060101ALI20250206BHJP
H01B 1/22 20060101ALI20250206BHJP
H01L 21/52 20060101ALI20250206BHJP
【ＦＩ】
B22F1/102
B22F1/17
B22F7/08 E
B22F9/00 B
B22F9/24 E
H01B1/00 E
H01B1/22 A
H01L21/52 E
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2019234447
(22)【出願日】2019-12-25
(65)【公開番号】P2021102801
(43)【公開日】2021-07-15
【審査請求日】2022-08-05
【審判番号】
【審判請求日】2023-12-08
(73)【特許権者】
【識別番号】000222118
【氏名又は名称】ａｒｔｉｅｎｃｅ株式会社
(72)【発明者】
【氏名】田中 直宏
(72)【発明者】
【氏名】上杉 隆彦
【合議体】
【審判長】井上 猛
【審判官】粟野 正明
【審判官】土屋 知久
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－５９１９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１３／１０８４０８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２００７／０４３６６４（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
B22F1/00-12/90
C22C1/04-1/059
C22C33/02
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
脂肪酸で被覆された金属粒子、及び有機溶剤を含む接合材であって、前記金属粒子は、同一の金属粒子における粒子表面の少なくとも一部が、炭素数４以上８以下の脂肪酸Ａと、炭素数１４以上２０以下の脂肪酸Ｂとを含む脂肪酸で被覆されてなり、
前記金属粒子が銀ナノ粒子であり、
前記有機溶剤が、沸点が１７０℃以上２３０℃以下の有機溶剤Ｃと、沸点が３００℃以上３５０℃以下の有機溶剤Ｄとを含む、接合材。
【請求項2】
脂肪酸Ａ及び脂肪酸Ｂのモル比（脂肪酸Ａのモル数／脂肪酸Ｂのモル数）が０．５～３０である、請求項１に記載の接合材。
【請求項3】
有機溶剤Ｃ及び有機溶剤Ｄの質量比（有機溶剤Ｃの質量／有機溶剤Ｄの質量）が１～３である、請求項１又は２に記載の接合材。
【請求項4】
脂肪酸Ａの沸点が、有機溶剤Ｃの沸点±０～２０℃の温度である、請求項１～３いずれか１項に記載の接合材。
【請求項5】
脂肪酸Ｂの沸点が、有機溶剤Ｄの沸点±０～５０℃の温度である、請求項１～４いずれか１項に記載の接合材。
【請求項6】
前記金属粒子が、下記式（１）で表されるカルボジヒドラジド、又は下記式（２）で表される多塩基酸ポリヒドラジドを用いて銀化合物が還元された還元体である、請求項１～５いずれか１項に記載の接合材。【化1】
［式（２）中、Ｒはｎ価の多塩基酸残基を表す。］
【請求項7】
金属部材同士、金属部材と半導体素子、または金属部材とＬＥＤ素子とが、請求項１～６いずれか１項に記載の接合材から形成される焼結体で接合されている物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は接合材、及び該接合材で接合されてなる物品に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、金属部材同士、金属部材と半導体素子、又は金属部材とＬＥＤ素子等を接合するための接合材料としては、はんだが使用されていた。次世代パワーエレクトロニクスの分野では、高温動作可能なＳｉＣ等のデバイスのための接合剤としては環境に配慮する側面から、はんだの代替材として鉛を含まないものが求められており、銀ナノ粒子を用いた接合材が提案されている。一般的に銀ナノ粒子に代表される金属ナノ粒子は、安定化のために粒子表面が有機物で被覆されており、焼結時に被覆材が揮発及び／又は分解することで、金属ナノ粒子同士が焼結し強固な金属膜を形成することができる。
このような銀ナノ粒子を用いた接合材としては、例えば、特許文献１には、焼結促進剤を含む銀ナノ接合用ペーストが、塗工適性と冷熱サイクル前後の接合強度に優れることが記載されている。また、特許文献２には、平均一次粒子径がｎｍサイズの銀微粒子とμｍサイズの銀粒子とを所定量含み、且つ特定の焼結助剤を含む接合材が、未焼結部の発生を抑制できることが記載されている。
このような銀ナノ粒子を用いた接合材としては、例えば、特許文献１には、焼結促進剤を含む銀ナノ接合用ペーストが、塗工適性と冷熱サイクル前後の接合強度に優れることが記載されている。また、特許文献２には、平均一次粒子径がｎｍサイズの銀微粒子とμｍサイズの銀粒子とを所定量含み、且つ特定の焼結助剤を含む接合材が、未焼結部の発生を抑制できることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１８－１７２７２８号公報
【文献】特開２０１５－２２５８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１及び２に記載の接合材は、接合強度、特に冷熱サイクル性といった熱衝撃性の課題を解決できていない。
上記について、特許文献１に記載の接合用ペーストは、金属粒子を被覆する被覆材と溶剤の沸点の設計が不十分であり、被覆材の揮発及び／又は分解により生じたガスが膜外にスムーズに排出されず、膜内部に残留しボイド（空隙）を形成したためと考えられる。
また上記について、特許文献２に記載の接合材は、一つの金属粒子が一種の脂肪酸で被覆されているため、低沸点の被覆材で被覆された金属粒子が先に焼結を開始してしまい、塗膜が硬くなった後に、他方の高沸点の被覆材で被覆された金属粒子が焼結することになり、ガスがスムーズに排出されず、膜内部に多くのボイドを形成したためと考えられる。
ボイドの形成は、膜の脆弱化、基材との接地面積減少による接合強度の低下、及び熱衝撃性の大幅な劣化等の問題を引き起こす。
上記について、特許文献１に記載の接合用ペーストは、金属粒子を被覆する被覆材と溶剤の沸点の設計が不十分であり、被覆材の揮発及び／又は分解により生じたガスが膜外にスムーズに排出されず、膜内部に残留しボイド（空隙）を形成したためと考えられる。
また上記について、特許文献２に記載の接合材は、一つの金属粒子が一種の脂肪酸で被覆されているため、低沸点の被覆材で被覆された金属粒子が先に焼結を開始してしまい、塗膜が硬くなった後に、他方の高沸点の被覆材で被覆された金属粒子が焼結することになり、ガスがスムーズに排出されず、膜内部に多くのボイドを形成したためと考えられる。
ボイドの形成は、膜の脆弱化、基材との接地面積減少による接合強度の低下、及び熱衝撃性の大幅な劣化等の問題を引き起こす。
【0005】
したがって本発明の課題は、３００℃程度の比較的低温での焼結性を有し、冷熱サイクル前後の接合強度に優れる焼結膜を形成可能な接合材、及び、該接合材を用いた物品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す実施形態により、上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。
【0007】
本発明の実施形態は、脂肪酸で被覆された金属粒子、及び有機溶剤を含む接合材であって、前記脂肪酸が、炭素数４以上８以下の脂肪酸Ａと、炭素数１４以上２０以下の脂肪酸Ｂとを含み、前記有機溶剤が、沸点が１７０℃以上２３０℃以下の有機溶剤Ｃと、沸点が３００℃以上３５０℃以下の有機溶剤Ｄとを含む、接合材に関する。
【0008】
本発明の他の実施形態は、脂肪酸Ａ及び脂肪酸Ｂのモル比（脂肪酸Ａのモル数／脂肪酸Ｂのモル数）が０．５～３０である、上記接合材に関する。
【0009】
本発明の他の実施形態は、有機溶剤Ｃ及び有機溶剤Ｄの質量比（有機溶剤Ｃの質量／有機溶剤Ｄの質量）が１～３である、上記接合材に関する。
【0010】
本発明の他の実施形態は、脂肪酸Ａの沸点が、有機溶剤Ｃの沸点±０～２０℃の温度である、上記接合材に関する。
【0011】
本発明の他の実施形態は、脂肪酸Ｂの沸点が、有機溶剤Ｄの沸点±０～５０℃の温度である、上記接合材に関する。
【0012】
本発明の他の実施形態は、前記金属粒子が、下記式（１）で表されるカルボジヒドラジド、又は下記式（２）で表される多塩基酸ポリヒドラジドを用いて銀化合物が還元された還元体である、上記接合材に関する。
【0013】
【化1】
【0014】
本発明の他の実施形態は、金属部材同士、金属部材と半導体素子、または金属部材とＬＥＤ素子とが、上記接合材から形成される焼結体で接合されている物品に関する。
【発明の効果】
【0015】
本発明により、３００℃程度の比較的低温での焼結性を有し、冷熱サイクル前後の接合強度に優れる焼結膜を形成可能な接合材、及び、該接合材を用いた物品を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明の接合材は、炭素数４以上８以下の脂肪酸Ａと、炭素数１４以上２０以下の脂肪酸Ｂとを含む脂肪酸で被覆された金属粒子、及び、沸点が１７０℃以上２３０℃以下の有機溶剤Ｃと、沸点が３００℃以上３５０℃以下の有機溶剤Ｄとを含むことを特徴とする。
出願人は、鋭意検討を重ねた結果、接合材中の脂肪酸等の揮発成分が膜外部にスムーズに放出されるためには、焼結時の接合材が低粘度であること、及び、脂肪酸が溶剤成分と共に揮発することが重要であることを突きとめ、特定の炭素数を有する２種の脂肪酸と、特定の沸点を有する２種の有機溶剤とを組み合わせることにより、接合材の安定性を維持しつつ優れた低温焼結性と熱衝撃性とを発揮し、冷熱サイクル前後の接合強度に優れる焼結体を形成を可能とすることを見出した。
以下に本発明について詳細に説明する。
出願人は、鋭意検討を重ねた結果、接合材中の脂肪酸等の揮発成分が膜外部にスムーズに放出されるためには、焼結時の接合材が低粘度であること、及び、脂肪酸が溶剤成分と共に揮発することが重要であることを突きとめ、特定の炭素数を有する２種の脂肪酸と、特定の沸点を有する２種の有機溶剤とを組み合わせることにより、接合材の安定性を維持しつつ優れた低温焼結性と熱衝撃性とを発揮し、冷熱サイクル前後の接合強度に優れる焼結体を形成を可能とすることを見出した。
以下に本発明について詳細に説明する。
【0017】
＜金属粒子＞
本発明の接合材は特定の脂肪酸で被覆された金属粒子を含む。金属粒子としては、例えば、金、銀、銅、ニッケル、クロム、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、インジウム、ケイ素、アルミニウム、タングステン、モリブデン、又は白金等の金属粉、これらの合金、又はこれらの複合粉が挙げられる。また、金属粒子としては、例えば、核体と前記核体物質とは異なる物質で被覆した微粒子が挙げられ、具体的には、銅を核体とし、その表面を銀で被覆した銀コート銅粉等が挙げられる。金属粒子は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
本発明の接合材は特定の脂肪酸で被覆された金属粒子を含む。金属粒子としては、例えば、金、銀、銅、ニッケル、クロム、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、インジウム、ケイ素、アルミニウム、タングステン、モリブデン、又は白金等の金属粉、これらの合金、又はこれらの複合粉が挙げられる。また、金属粒子としては、例えば、核体と前記核体物質とは異なる物質で被覆した微粒子が挙げられ、具体的には、銅を核体とし、その表面を銀で被覆した銀コート銅粉等が挙げられる。金属粒子は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【0018】
金属粒子は、金属ナノ粒子を含むことが好ましい。金属ナノ粒子とは、平均粒子径がナノレベルであれば特に制限されず、好ましくは１～２００ｎｍであり、より好ましくは５～１００ｎｍであり、さらに好ましくは８～８０ｎｍであり、特に好ましくは８～５０ｎｍである。金属ナノ粒子は、特定の平均粒子径のものを単独で使用してもよいし、異なる平均粒子径のものを複数組み合わせて使用してもよい。
金属ナノ粒子を含むことで、粒子表面の活性が上がり、ナノサイズ効果により融点が下がり、低温での焼結が可能となる。即ち、低温焼結により電子部品の実装時の温度を下げることが可能になるので熱ストレスを低減できる。そして、金属ナノ粒子は、焼結により互いに結合してサイズが大きくなると、通常サイズの金属材料（バルク金属材料）と同等の高い融点を示すようになるので、実装後は耐熱温度を向上することができる。
金属ナノ粒子を含むことで、粒子表面の活性が上がり、ナノサイズ効果により融点が下がり、低温での焼結が可能となる。即ち、低温焼結により電子部品の実装時の温度を下げることが可能になるので熱ストレスを低減できる。そして、金属ナノ粒子は、焼結により互いに結合してサイズが大きくなると、通常サイズの金属材料（バルク金属材料）と同等の高い融点を示すようになるので、実装後は耐熱温度を向上することができる。
【0019】
金属ナノ粒子の含有量は、金属粒子１００質量％中、好ましくは２５～１００質量％であり、より好ましくは８０～１００質量％、さらに好ましくは９０～１００質量％、特に好ましくは９５～１００質量％である。
【0020】
なお、金属ナノ粒子の平均粒子径は、ナノトラック ＵＰＡ－ＥＸ１５０（日機装社製）を用いて測定した体積粒度分布の累積粒度（Ｄ５０）の値を用いることができる。また、金属ナノ粒子よりサイズが大きい金属粒子の平均粒子径は、島津製作所社製レーザー回折粒度分布測定装置「ＳＡＬＤ－３０００」を用いて測定した体積粒度分布の累積粒度（Ｄ５０）の値を用いることができる。
【0021】
＜脂肪酸＞
前記金属粒子は、粒子表面の少なくとも一部が、炭素数４以上８以下の脂肪酸Ａと、炭素数１４以上２０以下の脂肪酸Ｂとを含む脂肪酸で被覆されている。
脂肪酸とは、分子内にカルボキシル基１個を有するカルボン酸（Ｒ－ＣＯＯＨ）のうち、鎖式構造を有するものを指し、直鎖構造を有するものと分岐構造を有するものとがあり、また飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸とがある。脂肪酸は、後述するように、金属粒子を製造するための原料としてだけでなく、還元反応により金属粒子が生成した後にも金属表面近傍に存在し、微粒子の安定化を助ける分散剤としても良好に機能する。
前記金属粒子は、粒子表面の少なくとも一部が、炭素数４以上８以下の脂肪酸Ａと、炭素数１４以上２０以下の脂肪酸Ｂとを含む脂肪酸で被覆されている。
脂肪酸とは、分子内にカルボキシル基１個を有するカルボン酸（Ｒ－ＣＯＯＨ）のうち、鎖式構造を有するものを指し、直鎖構造を有するものと分岐構造を有するものとがあり、また飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸とがある。脂肪酸は、後述するように、金属粒子を製造するための原料としてだけでなく、還元反応により金属粒子が生成した後にも金属表面近傍に存在し、微粒子の安定化を助ける分散剤としても良好に機能する。
【0022】
［炭素数４以上８以下の脂肪酸Ａ・炭素数１４以上２０以下の脂肪酸Ｂ］
炭素数４以上８以下の脂肪酸Ａは、主に低温分解性による低温焼結性の効果を付与する。脂肪酸Ａの炭素数が４以上であることで、金属粒子が安定化し、粒子同士の凝集が抑制される。また炭素数が８以下であることで、低温での分解性が良好となり低温焼結性に優れる。
炭素数４以上８以下の脂肪酸Ａとしては、直鎖飽和脂肪酸、直鎖不飽和脂肪酸又は分岐脂肪酸が挙げられ、直鎖飽和脂肪酸としては、例えば、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、へプタン酸、オクタン酸；直鎖不飽和脂肪酸としては、例えば、クロトン酸、イソクロトン酸；分岐脂肪酸としては、例えば、２－エチルヘキサン酸；が挙げられる。
炭素数４以上８以下の脂肪酸Ａとしては、直鎖飽和脂肪酸が好ましい。直鎖脂肪酸であると、親油性に優れ、非水性溶剤中での安定性が向上するほか、分解温度が低く低温焼結性に優れるため好ましい。炭素数４以上８以下の脂肪酸Ａは、１種を単独で用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。
炭素数４以上８以下の脂肪酸Ａは、主に低温分解性による低温焼結性の効果を付与する。脂肪酸Ａの炭素数が４以上であることで、金属粒子が安定化し、粒子同士の凝集が抑制される。また炭素数が８以下であることで、低温での分解性が良好となり低温焼結性に優れる。
炭素数４以上８以下の脂肪酸Ａとしては、直鎖飽和脂肪酸、直鎖不飽和脂肪酸又は分岐脂肪酸が挙げられ、直鎖飽和脂肪酸としては、例えば、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、へプタン酸、オクタン酸；直鎖不飽和脂肪酸としては、例えば、クロトン酸、イソクロトン酸；分岐脂肪酸としては、例えば、２－エチルヘキサン酸；が挙げられる。
炭素数４以上８以下の脂肪酸Ａとしては、直鎖飽和脂肪酸が好ましい。直鎖脂肪酸であると、親油性に優れ、非水性溶剤中での安定性が向上するほか、分解温度が低く低温焼結性に優れるため好ましい。炭素数４以上８以下の脂肪酸Ａは、１種を単独で用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。
【0023】
炭素数１４以上２０以下の脂肪酸Ｂは、主に金属粒子を安定化させる効果を付与する。脂肪酸Ｂの炭素数が１４以上であることで、金属粒子が安定化し、粒子同士の凝集が抑制されるとともに、接合材の粘度が下がり、塗工適性に優れるものになる。さらに、炭素数が１４以上であることで、金属粒子の非水溶性溶媒への親和性が向上する。炭素数が２０以下であることで、低温焼結性の効果を発現する。
炭素数１４以上２０以下の脂肪酸Ｂとしては、直鎖飽和脂肪酸、直鎖不飽和脂肪酸又は分岐脂肪酸が挙げられ、直鎖飽和脂肪酸としては、例えば、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、ヘプタデシル酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、アラキン酸；直鎖不飽和脂肪酸としては、例えば、パルミトレイン酸、オレイン酸、エルカ酸；分岐脂肪酸としては、例えば、２－ヘキシルデカン酸；が挙げられる。
炭素数１４以上２０以下の脂肪酸Ｂとしては、直鎖不飽和脂肪酸が好ましい。直鎖不飽和脂肪酸であると、親油性に優れ、非水性溶剤中での安定性が向上するほか、分解温度が低く低温焼結性に優れるため好ましい。炭素数１４以上２０以下の脂肪酸Ｂは、１種を単独で用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。
したがって、脂肪酸Ａと脂肪酸Ｂとを組み合わせて用いることで、金属粒子の安定性と低温焼結性とを両立することができ、好ましい。
炭素数１４以上２０以下の脂肪酸Ｂとしては、直鎖飽和脂肪酸、直鎖不飽和脂肪酸又は分岐脂肪酸が挙げられ、直鎖飽和脂肪酸としては、例えば、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、ヘプタデシル酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、アラキン酸；直鎖不飽和脂肪酸としては、例えば、パルミトレイン酸、オレイン酸、エルカ酸；分岐脂肪酸としては、例えば、２－ヘキシルデカン酸；が挙げられる。
炭素数１４以上２０以下の脂肪酸Ｂとしては、直鎖不飽和脂肪酸が好ましい。直鎖不飽和脂肪酸であると、親油性に優れ、非水性溶剤中での安定性が向上するほか、分解温度が低く低温焼結性に優れるため好ましい。炭素数１４以上２０以下の脂肪酸Ｂは、１種を単独で用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。
したがって、脂肪酸Ａと脂肪酸Ｂとを組み合わせて用いることで、金属粒子の安定性と低温焼結性とを両立することができ、好ましい。
【0024】
脂肪酸Ａの沸点は、好ましくは有機溶剤Ｃの沸点±０～２０℃の温度であり、より好ましくは有機溶剤Ｃの沸点±０～１０℃の温度である。沸点差が±０～２０℃の範囲内であることで、優れたボイド低減効果を発現する。
例えば、有機溶剤Ｃの沸点に対して脂肪酸Ａの沸点が高すぎると、先に有機溶剤Ｃが揮発することで膜内が高粘度化し、後に揮発する脂肪酸Ａの揮発成分の排出がスムーズに行われず、脂肪酸Ａの揮発成分が残留しボイドを形成する。一方、脂肪酸Ａの沸点に対して有機溶剤Ｃの沸点が高すぎると、先に脂肪酸Ａが揮発し、焼結が一部進行することで膜内が高粘度化し、後に揮発する有機溶剤Ｃの揮発成分の排出がスムーズに行われずに、有機溶剤Ｃの揮発成分が残留しボイドを形成する。
脂肪酸Ａの沸点を有機溶剤Ｃの沸点±０～２０℃の温度とすることで、同様のタイミングで両成分が揮発し低粘度状態が維持され、スムーズな揮発成分の排出が行われる。これによりボイドが低減される。
例えば、有機溶剤Ｃの沸点に対して脂肪酸Ａの沸点が高すぎると、先に有機溶剤Ｃが揮発することで膜内が高粘度化し、後に揮発する脂肪酸Ａの揮発成分の排出がスムーズに行われず、脂肪酸Ａの揮発成分が残留しボイドを形成する。一方、脂肪酸Ａの沸点に対して有機溶剤Ｃの沸点が高すぎると、先に脂肪酸Ａが揮発し、焼結が一部進行することで膜内が高粘度化し、後に揮発する有機溶剤Ｃの揮発成分の排出がスムーズに行われずに、有機溶剤Ｃの揮発成分が残留しボイドを形成する。
脂肪酸Ａの沸点を有機溶剤Ｃの沸点±０～２０℃の温度とすることで、同様のタイミングで両成分が揮発し低粘度状態が維持され、スムーズな揮発成分の排出が行われる。これによりボイドが低減される。
【0025】
脂肪酸Ｂの沸点は、好ましくは有機溶剤Ｄの沸点±０～５０℃の温度である。
例えば、有機溶剤Ｄの沸点に対して脂肪酸Ｂのの沸点が高すぎると、先に有機溶剤Ｄが揮発することで膜内が高粘度化し、後に揮発する脂肪酸Ｂの揮発成分の排出がスムーズに行われず、脂肪酸Ｂの揮発成分が残留しボイドを形成する。一方、脂肪酸Ｂの沸点に対して有機溶剤Ｄの沸点が高すぎると、先に脂肪酸Ｂが揮発し、焼結が一部進行することで膜内が高粘度化し、後に揮発する有機溶剤Ｄの揮発成分の排出がスムーズに行われずに、有機溶剤Ｄの揮発成分が残留しボイドを形成する。
脂肪酸Ｂの沸点を有機溶剤Ｄの沸点±０～５０℃の温度とすることで、同様のタイミングで両成分が揮発し低粘度状態が維持され、スムーズな揮発成分の排出が行われる。これによりボイドが低減される。
例えば、有機溶剤Ｄの沸点に対して脂肪酸Ｂのの沸点が高すぎると、先に有機溶剤Ｄが揮発することで膜内が高粘度化し、後に揮発する脂肪酸Ｂの揮発成分の排出がスムーズに行われず、脂肪酸Ｂの揮発成分が残留しボイドを形成する。一方、脂肪酸Ｂの沸点に対して有機溶剤Ｄの沸点が高すぎると、先に脂肪酸Ｂが揮発し、焼結が一部進行することで膜内が高粘度化し、後に揮発する有機溶剤Ｄの揮発成分の排出がスムーズに行われずに、有機溶剤Ｄの揮発成分が残留しボイドを形成する。
脂肪酸Ｂの沸点を有機溶剤Ｄの沸点±０～５０℃の温度とすることで、同様のタイミングで両成分が揮発し低粘度状態が維持され、スムーズな揮発成分の排出が行われる。これによりボイドが低減される。
【0026】
脂肪酸Ａ及び脂肪酸Ｂのモル比（脂肪酸Ａのモル数／脂肪酸Ｂのモル数）は、好ましくは０．５～３０であり、より好ましくは１～１５であり、さらに好ましくは２～８である。
脂肪酸Ａ及び脂肪酸Ｂのモル比が０．５以上であると、低温焼結性に優れる脂肪酸Ａの比率が高くなり、得られる接合材は低温焼結性に優れる。前述のとおり、焼結工程では炭素数の違いから脂肪酸Ａが脂肪酸Ｂより先に揮発してしまい、脂肪酸Ｂが揮発する段階では接合材の高粘度化しているため、脂肪酸Ａに比べて脂肪酸Ｂの揮発成分は接合材の膜内に残存しやすくボイド形成につながる傾向にある。そのため、脂肪酸Ａの比率が高いことは、接合材により形成される膜中のボイド低減の観点から好ましい。
脂肪酸Ａ及び脂肪酸Ｂのモル比が３０以下であると、脂肪酸Ｂにより金属粒子がより安定化するため好ましい。
脂肪酸Ａ及び脂肪酸Ｂのモル比が０．５以上であると、低温焼結性に優れる脂肪酸Ａの比率が高くなり、得られる接合材は低温焼結性に優れる。前述のとおり、焼結工程では炭素数の違いから脂肪酸Ａが脂肪酸Ｂより先に揮発してしまい、脂肪酸Ｂが揮発する段階では接合材の高粘度化しているため、脂肪酸Ａに比べて脂肪酸Ｂの揮発成分は接合材の膜内に残存しやすくボイド形成につながる傾向にある。そのため、脂肪酸Ａの比率が高いことは、接合材により形成される膜中のボイド低減の観点から好ましい。
脂肪酸Ａ及び脂肪酸Ｂのモル比が３０以下であると、脂肪酸Ｂにより金属粒子がより安定化するため好ましい。
【0027】
脂肪酸Ａ及び脂肪酸Ｂのモル比率を決定する方法は特に限定されないが、熱分解ＧＣや熱分解ＧＣ－ＭＳを用いる方法が挙げられる。具体的には、脂肪酸で被覆された金属粒子の粉末を、脂肪酸Ｂの沸点以上まで加熱した後、発生した揮発成分をＧＣあるいはＧＣ－ＭＳに導入して分析する。得られたチャートの面積から、検量線を用いることにより、それぞれの成分を定量することで、脂肪酸Ａ及び脂肪酸Ｂのモル比率を算出することができる。
【0028】
＜脂肪酸で被覆された金属粒子の製造＞
脂肪酸で被覆された金属粒子の製造方法は特に制限されず、公知の方法で製造することができる。中でも、脂肪酸で被覆された金属粒子として好ましくは、金属化合物の還元体であり、より好ましくは、下記式（１）で表されるカルボジヒドラジド、又は下記式（２）で表される多塩基酸ポリヒドラジドを用いて銀化合物が還元された還元体である。
脂肪酸で被覆された金属粒子の製造方法は特に制限されず、公知の方法で製造することができる。中でも、脂肪酸で被覆された金属粒子として好ましくは、金属化合物の還元体であり、より好ましくは、下記式（１）で表されるカルボジヒドラジド、又は下記式（２）で表される多塩基酸ポリヒドラジドを用いて銀化合物が還元された還元体である。
【0029】
【化2】
【0030】
上記カルボジヒドラジド又は多塩基酸ポリヒドラジドは、還元剤として機能し、還元反応は、液体媒体と脂肪酸の金属塩化合物とを混合した後に上記カルボジヒドラジドまたは多塩基酸ポリヒドラジドを添加して金属塩化合物を還元する方法、液体媒体とカルボジヒドラジドまたは多塩基酸ポリヒドラジドとを混合した後に脂肪酸の金属塩化合物を添加して金属塩化合物を還元する方法、のいずれの方法を用いてもよい。
【0031】
脂肪酸の金属塩化合物を分散させる液状媒体としては、特に限定されないが、不純物の除去等の工程を考慮すると、水と相分離する非水性溶媒が好ましく、非水性溶媒に脂肪酸の金属塩化合物を分散させた後に、還元剤であるカルボジヒドラジドまたは多塩基酸ポリヒドラジドの水溶液を添加することが好ましい。
【0032】
前記脂肪酸の金属塩化合物の脂肪酸としては、前述の炭素数４以上８以下の脂肪酸Ａ及び／又は炭素数１４以上２０以下の脂肪酸Ｂを用いることが好ましい。
脂肪酸の金属塩化合物を形成しうる金属としては、特に限定されないが、例えば、金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、白金、鉄、コバルト、水銀等のＶＩＩＩ族およびＩＢ族から選ばれる少なくとも一種の金属であることが好ましく、低温焼結性を考慮すると金、銀及び銅からなる群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
脂肪酸の金属塩化合物は、公知の方法を用いて得ることができる。公知の方法としては、例えば、市販の脂肪酸ナトリウムもしくは、脂肪酸と水酸化ナトリウムとを水中で混合して得られた脂肪酸ナトリウム塩を、純水中で溶解させておき、得ようとする金属の無機塩を等量添加し、析出した脂肪酸の金属塩化合物を吸引濾過して濾別・乾燥させることで容易に得ることができる。
上記金属の無機塩としては、特に限定されないが、例えば、塩化金酸、塩化白金酸、塩化銀等の塩化物、硝酸銀等の硝酸塩、酢酸銀、酢酸銅（ＩＩ）等の酢酸塩、過塩素酸銀等の過塩素酸塩、硫酸銅（ＩＩ）等の硫酸塩、炭酸塩、ケイ酸塩、リン酸塩等が挙げられ、所望の金属に応じて適宜選択することができる。これらの金属の無機塩は、１種類を単独で使用しても、２種類以上を組み合わせて使用してもよい。
脂肪酸の金属塩化合物を形成しうる金属としては、特に限定されないが、例えば、金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、白金、鉄、コバルト、水銀等のＶＩＩＩ族およびＩＢ族から選ばれる少なくとも一種の金属であることが好ましく、低温焼結性を考慮すると金、銀及び銅からなる群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
脂肪酸の金属塩化合物は、公知の方法を用いて得ることができる。公知の方法としては、例えば、市販の脂肪酸ナトリウムもしくは、脂肪酸と水酸化ナトリウムとを水中で混合して得られた脂肪酸ナトリウム塩を、純水中で溶解させておき、得ようとする金属の無機塩を等量添加し、析出した脂肪酸の金属塩化合物を吸引濾過して濾別・乾燥させることで容易に得ることができる。
上記金属の無機塩としては、特に限定されないが、例えば、塩化金酸、塩化白金酸、塩化銀等の塩化物、硝酸銀等の硝酸塩、酢酸銀、酢酸銅（ＩＩ）等の酢酸塩、過塩素酸銀等の過塩素酸塩、硫酸銅（ＩＩ）等の硫酸塩、炭酸塩、ケイ酸塩、リン酸塩等が挙げられ、所望の金属に応じて適宜選択することができる。これらの金属の無機塩は、１種類を単独で使用しても、２種類以上を組み合わせて使用してもよい。
【0033】
式（２）で表される多塩基酸ポリヒドラジドとは、特に制限されず、例えば、二塩基酸ジヒドラジド、三塩基酸トリヒドラジド、四塩基酸テトラヒドラジドが挙げられる。中でも、二塩基酸ジヒドラジドは、溶媒への溶解度が良好であるため還元反応を均一に進行させることができ、貯蔵安定性も良好であるため好ましい。
【0034】
二塩基酸ジヒドラジドとしては、例えば、マロン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド、グルタル酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、セバチン酸ジヒドラジド、ドデカン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド、テレフタル酸ジヒドラジド、タルタロジヒドラジド、ピメリン酸ジヒドラジド、スベリン酸ジヒドラジド、アゼライン酸ジヒドラジド、ヘキサデカン酸ジヒドラジド、２，６－ナフトエ酸ジヒドラジド、１，４－ナフトエ酸ジヒドラジド、酒石酸ジヒドラジド、リンゴ酸ジヒドラジド、イミノジ酢酸ジヒドラジド、イタコン酸ジヒドラジドが挙げられる。
【0035】
三塩基酸トリヒドラジドとしては、例えば、クエン酸トリヒドラジド、トリメリット酸トリヒドラジド、ニトリロ酢酸トリヒドラジド、シクロヘキサントリカルボン酸トリヒドラジド等が挙げられる。四塩基酸テトラヒドラジドとしては、エチレンジアミン四酢酸テトラヒドラジド、ピロメリット酸テトラヒドラジドが挙げられる。
【0036】
上記以外の多塩基酸ポリヒドラジドとしては、ポリアクリル酸ポリヒドラジド等が挙げられる。これらの多塩基酸ポリヒドラジドは、１種類を単独で、又は２種類以上を組み合わせて用いることができ、式（１）のカルボジヒドラジドと組み合わせて用いることもできる。
カルボジヒドラジド又は多塩基酸ポリヒドラジドは、水素の１つ又は２つ以上が水酸基等の官能基で置換されていてもよい。
カルボジヒドラジド又は多塩基酸ポリヒドラジドは、水素の１つ又は２つ以上が水酸基等の官能基で置換されていてもよい。
【0037】
還元剤は、反応後の精製を考慮すると、水溶液として添加することが好ましく、水への溶解性を考慮すると、還元剤として好ましくはアジピン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド、グルタル酸ジヒドラジドである。
【0038】
脂肪酸の金属塩化合物を液状媒体中に分散させ、還元反応を行う過程において、脂肪酸の金属塩化合物又は生成した金属微粒子に対し、原料由来の脂肪酸のみでも十分な分散効果を得ることができるが、必要に応じて分散安定化機能を有する化合物（以下「分散剤」と称する場合がある）を適宜添加してもよい。
上記分散安定化機能を有する化合物としては、特に限定されないが、例えば、アミノ基、４級アンモニウム塩、水酸基、シアノ基、カルボキシル基、チオール基、スルホン酸基等の金属化合物への親和性を有する官能基を１個または複数個有する化合物であることが好ましい。上記官能基は化合物の主鎖に含まれていても、側鎖もしくは主鎖と側鎖の双方に含まれていてもよい。上記官能基を有する化合物としては、特に限定されないが、例えば、アミン化合物、顔料分散剤、界面活性剤、脂肪酸等が好ましく用いられる。該脂肪酸としては、原料である脂肪酸の金属塩化合物の脂肪酸と同じ脂肪酸であってもよく、異なる脂肪酸であってもよい。
上記分散安定化機能を有する化合物としては、特に限定されないが、例えば、アミノ基、４級アンモニウム塩、水酸基、シアノ基、カルボキシル基、チオール基、スルホン酸基等の金属化合物への親和性を有する官能基を１個または複数個有する化合物であることが好ましい。上記官能基は化合物の主鎖に含まれていても、側鎖もしくは主鎖と側鎖の双方に含まれていてもよい。上記官能基を有する化合物としては、特に限定されないが、例えば、アミン化合物、顔料分散剤、界面活性剤、脂肪酸等が好ましく用いられる。該脂肪酸としては、原料である脂肪酸の金属塩化合物の脂肪酸と同じ脂肪酸であってもよく、異なる脂肪酸であってもよい。
【0039】
金属粒子の粒子径は、必要に応じて適宜調節可能であるが、好ましくは１～２００ｎｍであり、より好ましくは５～１００ｎｍであり、さらに好ましくは８～８０ｎｍであり、特に好ましくは８～５０ｎｍである。
【0040】
脂肪酸で被覆された金属粒子１００質量％中、前記脂肪酸Ａ及び脂肪酸Ｂの含有量は１～３０質量％であることが好ましく、より好ましくは３～１５質量％である。脂肪酸の含有量が３質量％以上であると、金属粒子の凝集がさらに抑制され安定性に優れるため好ましい。１５質量％以下であると、ボイドがさらに低減されるため好ましい。
【0041】
＜有機溶剤＞
本発明の接合材は、沸点が１７０℃以上２３０℃以下の有機溶剤Ｃと、沸点が３００℃以上３５０℃以下の有機溶剤Ｄを含有する。所定範囲の沸点を有する有機溶剤Ｃ及び有機溶剤Ｄは、金属粒子を分散する分散媒であるだけでなく、焼結時に脂肪酸Ａ及び脂肪酸Ｂの揮発成分が膜外部にスムーズに放出され、ボイド形成を抑制するために重要な成分である。
有機溶剤Ｃが１７０℃以上２３０℃以下の沸点であることにより、脂肪酸Ａが揮発して排出される際の接合材内部は低粘度化されており、ボイドが低減される。また、炭素数４以上８以下の脂肪酸Ａの沸点は有機溶剤Ｃの沸点と近いため、両者が共に効率的に揮発することができる。同様の理由で、有機溶剤Ｄが３００～３５０℃の沸点であることにより、脂肪酸Ｂが揮発して排出される際の接合材内部は低粘度化されており、ボイドが低減される。また、炭素数１４以上２０以下の脂肪酸Ｂの沸点は有機溶剤Ｄの沸点と近いため、両者が共に効率的に揮発することができる。そして、焼結完了時には、脂肪酸Ａ、脂肪酸Ｂ、有機溶剤Ｃ及び有機溶剤Ｄが全て揮発して膜外に排出され、ボイドが低減された膜を形成する。
さらに、脂肪酸Ａが排出された後に脂肪酸Ｂが揮発することで、よりボイドを減らすことができるため、有機溶剤Ｃの沸点の上限値（２３０℃）と、有機溶剤Ｄの下限値（３００℃）とが過度に近くなりすぎないことも重要である。
本発明の接合材は、沸点が１７０℃以上２３０℃以下の有機溶剤Ｃと、沸点が３００℃以上３５０℃以下の有機溶剤Ｄを含有する。所定範囲の沸点を有する有機溶剤Ｃ及び有機溶剤Ｄは、金属粒子を分散する分散媒であるだけでなく、焼結時に脂肪酸Ａ及び脂肪酸Ｂの揮発成分が膜外部にスムーズに放出され、ボイド形成を抑制するために重要な成分である。
有機溶剤Ｃが１７０℃以上２３０℃以下の沸点であることにより、脂肪酸Ａが揮発して排出される際の接合材内部は低粘度化されており、ボイドが低減される。また、炭素数４以上８以下の脂肪酸Ａの沸点は有機溶剤Ｃの沸点と近いため、両者が共に効率的に揮発することができる。同様の理由で、有機溶剤Ｄが３００～３５０℃の沸点であることにより、脂肪酸Ｂが揮発して排出される際の接合材内部は低粘度化されており、ボイドが低減される。また、炭素数１４以上２０以下の脂肪酸Ｂの沸点は有機溶剤Ｄの沸点と近いため、両者が共に効率的に揮発することができる。そして、焼結完了時には、脂肪酸Ａ、脂肪酸Ｂ、有機溶剤Ｃ及び有機溶剤Ｄが全て揮発して膜外に排出され、ボイドが低減された膜を形成する。
さらに、脂肪酸Ａが排出された後に脂肪酸Ｂが揮発することで、よりボイドを減らすことができるため、有機溶剤Ｃの沸点の上限値（２３０℃）と、有機溶剤Ｄの下限値（３００℃）とが過度に近くなりすぎないことも重要である。
【0042】
沸点が１７０℃以上２３０℃以下の有機溶剤Ｃとしては、例えば、ジプロピレングルコールジメチルエーテル（沸点１７５℃）、エチレングリコールｎブチルエーテルアセテート（沸点１８８℃）、オクタノール（沸点１９５℃）、アイソパーL（沸点１９９℃）、ジヒドロターピネオール（沸点２１０℃）、ジエチレングリコールモノブチルエーテル（沸点２３０℃）、２－２ブトキシエトキシエタノール（沸点２３０℃）が挙げられる。これら有機溶剤Ｃは、適宜単独で、又は複数用いることができる。
【0043】
沸点が３００℃以上３５０℃以下の有機溶剤Ｄとしては、例えば、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル（沸点３００℃）、イソボニルシクロヘキサノール（沸点３１８℃）、安息香酸ベンジル（沸点３２４℃）、アジピン酸ビス（２－エチルヘキシル）（沸点３３５℃）が挙げられる。これら有機溶剤Ｄは、適宜単独で、又は複数用いることができる。
【0044】
有機溶剤Ｃと有機溶剤Ｄの質量比（有機溶剤Ｃの質量／有機溶剤Ｄの質量）は、好ましくは１～３であり、より好ましくは１～２である。質量比が１以上であることで、脂肪酸Ａの揮発成分の膜外への排出が促進され、且つ、沸点が高い有機溶剤Ｄの揮発成分が膜内に残存することを抑制するため、ボイド低減に優れる。質量比が３以下であることで、脂肪酸Ｂの揮発成分の膜外への排出が促進されるため、ボイド低減に優れる。
【0045】
＜接合材＞
本発明の接合材は、前述の、脂肪酸で被覆された金属粒子、有機溶剤Ｃ及び有機溶剤Ｄを含む。接合材の全固形分１００質量％に対する、脂肪酸で被覆された金属粒子の含有量は、好ましくは８０質量％以上、より好ましくは８５～９９質量％、さらに好ましくは９０～９９質量％である。脂肪酸で被覆された金属粒子を８０質量％以上含むことによって、後述する接合対象である部材同士をより強固に接合することが可能となる。
本発明の接合材は、前述の、脂肪酸で被覆された金属粒子、有機溶剤Ｃ及び有機溶剤Ｄを含む。接合材の全固形分１００質量％に対する、脂肪酸で被覆された金属粒子の含有量は、好ましくは８０質量％以上、より好ましくは８５～９９質量％、さらに好ましくは９０～９９質量％である。脂肪酸で被覆された金属粒子を８０質量％以上含むことによって、後述する接合対象である部材同士をより強固に接合することが可能となる。
【0046】
本発明の接合材は、焼結促進剤を含有してもよい。焼結促進剤は、金属粒子に親和性の高い官能基を有する化合物であり、その親和性の高さから、金属粒子の周囲を覆っている有機物を引き剥がす働きを有する。有機物が引き剥がされた金属粒子は、分散安定性を失い凝集するため、粒子同士の接触、融着が促進され、緻密な金属の膜を形成する。
金属粒子に親和性の高い官能基は特に限定されず、特に、窒素原子を含有するものが金属粒子との親和性が高く、焼結促進剤として好適に用いられる。
窒素原子を含有する焼結促進剤は特に限定されないが、例えば、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン等の芳香族アミン；２－エチル-４－メチルイミダゾール、２－メチルイミダゾール、１，２－ジメチルイミダゾール、１－シアノエチル－２－メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物；２－メチルイミダゾリン等のイミダゾリン化合物；セバチン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド等のジヒドラジド化合物；アミキュアＰＮ－２３、アミキュアＭＹ－２４等のアミンアダクト類；ジシアンジアミド；が挙げられる。中でも、焼結促進効果が高いことからジシアンジアミドが好適に用いられる。
焼結促進剤は一種のみを単独で用いてもよいし、複数を併用してもよい。
金属粒子に親和性の高い官能基は特に限定されず、特に、窒素原子を含有するものが金属粒子との親和性が高く、焼結促進剤として好適に用いられる。
窒素原子を含有する焼結促進剤は特に限定されないが、例えば、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン等の芳香族アミン；２－エチル-４－メチルイミダゾール、２－メチルイミダゾール、１，２－ジメチルイミダゾール、１－シアノエチル－２－メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物；２－メチルイミダゾリン等のイミダゾリン化合物；セバチン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド等のジヒドラジド化合物；アミキュアＰＮ－２３、アミキュアＭＹ－２４等のアミンアダクト類；ジシアンジアミド；が挙げられる。中でも、焼結促進効果が高いことからジシアンジアミドが好適に用いられる。
焼結促進剤は一種のみを単独で用いてもよいし、複数を併用してもよい。
【0047】
本発明の接合材は、凝集を防止する観点から分散剤を含有してもよい。分散剤の市販品としては、例えば、ソルスパース９０００、ソルスパース１２０００、ソルスパース１７０００、ソルスパース２００００、ソルスパース２１０００、ソルスパース２４０００、ソルスパース２６０００、ソルスパース２７０００、ソルスパース２８０００、ソルスパース３２０００、ソルスパース３５１００、ソルスパース５４０００、ソルシックス２５０（以上、日本ルーブリゾール株式会社製）、ＥＦＫＡ ４００８、ＥＦＫＡ ４００９、ＥＦＫＡ ４０１０、ＥＦＫＡ ４０１５、ＥＦＫＡ ４０４６、ＥＦＫＡ ４０４７、ＥＦＫＡ ４０６０、ＥＦＫＡ ４０８０、ＥＦＫＡ ７４６２、ＥＦＫＡ ４０２０、ＥＦＫＡ ４０５０、ＥＦＫＡ ４０５５、ＥＦＫＡ ４４００、ＥＦＫＡ ４４０１、ＥＦＫＡ ４４０２、ＥＦＫＡ ４４０３、ＥＦＫＡ ４３００、ＥＦＫＡ ４３３０、ＥＦＫＡ ４３４０、ＥＦＫＡ ６２２０、ＥＦＫＡ ６２２５、ＥＦＫＡ ６７００、ＥＦＫＡ ６７８０、ＥＦＫＡ ６７８２、ＥＦＫＡ ８５０３（以上、エフカアディディブズ社製）、アジスパーＰＡ１１１、アジスパーＰＢ７１１、アジスパーＰＢ８２１、アジスパーＰＢ８２２、アジスパーＰＮ４１１、フェイメックスＬ－１２（以上、味の素ファインテクノ株式会社製）、ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ１０１、ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ１０２、ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ１０６、ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ１０８、ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ１１１、ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ１１６、ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ１３０、ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ１４０、ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ１４２、ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ１４５、ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ１６１、ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ１６２、ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ１６３、ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ１６４、ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ１６６、ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ１６７、ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ１６８、ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ１７０、ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ１７１、ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ１７４、ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ１８０、ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ１８２、ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ１９２、ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ１９３、ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ２０００、ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ２００１、ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ２０２０、ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ２０２５、ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ２０５０、ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ２０７０、ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ２１５５、ＤｉｓｐｅｒＢＹＫ２１６４、ＢＹＫ２２０Ｓ、ＢＹＫ３００、ＢＹＫ３０６、ＢＹＫ３２０、ＢＹＫ３２２、ＢＹＫ３２５、ＢＹＫ３３０、ＢＹＫ３４０、ＢＹＫ３５０、ＢＹＫ３７７、ＢＹＫ３７８、ＢＹＫ３８０Ｎ、ＢＹＫ４１０、ＢＹＫ４２５、ＢＹＫ４３０（以上、ビックケミー・ジャパン株式会社製）が挙げられる。
分散剤の含有量は、接合材１００質量％中、焼結時の残留を防ぐ点から好ましくは５質量％以下、より好ましくは１質量％以下、さらに好ましくは０．５質量％以下である。凝集防止効果の点から好ましくは０．１質量％以上である。
分散剤の含有量は、接合材１００質量％中、焼結時の残留を防ぐ点から好ましくは５質量％以下、より好ましくは１質量％以下、さらに好ましくは０．５質量％以下である。凝集防止効果の点から好ましくは０．１質量％以上である。
【0048】
＜接合方法及び物品＞
本発明の物品は、第１の部材と第２の部材とが、本発明の接合材から形成される焼結体で接合されているものであり、接合材は導電ペーストであるため、接合された物品は、ＩＣチップ等の、電子基板にある電気回路とその上に搭載する電子部品等に展開することができる。
本発明の物品は、接合材を少なくとも第１の部材に塗布する工程と、前記第１の部材上の接合材に第２の部材を接触させた後に焼成する工程と、を含む製造方法により得ることができる。第１及び第２の部材の種類は特に限定されず、同一であってもよく異なるものであってもよい。該部材は、接合強度を高めるために、適宜コロナ処理、メッキ等で加工されていてもよい。
本発明の物品は、第１の部材と第２の部材とが、本発明の接合材から形成される焼結体で接合されているものであり、接合材は導電ペーストであるため、接合された物品は、ＩＣチップ等の、電子基板にある電気回路とその上に搭載する電子部品等に展開することができる。
本発明の物品は、接合材を少なくとも第１の部材に塗布する工程と、前記第１の部材上の接合材に第２の部材を接触させた後に焼成する工程と、を含む製造方法により得ることができる。第１及び第２の部材の種類は特に限定されず、同一であってもよく異なるものであってもよい。該部材は、接合強度を高めるために、適宜コロナ処理、メッキ等で加工されていてもよい。
【0049】
第１及び第２の部材としては、例えば、金属部材、電子素子、プラスチック材料、セラミック材料を挙げることができる。中でも、金属部材同士、金属部材と半導体素子、金属部材とＬＥＤ素子とを接合することが好ましい。
即ち、金属部材同士、金属部材と半導体素子、又は金属部材とＬＥＤ素子との間に本発明の接合材を挟み、加熱して有機溶剤及び被覆材等を除去すると共に、金属粒子の少なくとも一部を溶融して焼結体を形成し、金属部材同士、金属部材と半導体素子、又は金属部材とＬＥＤ素子との間を、前記焼結体で接合することが好ましい。
即ち、金属部材同士、金属部材と半導体素子、又は金属部材とＬＥＤ素子との間に本発明の接合材を挟み、加熱して有機溶剤及び被覆材等を除去すると共に、金属粒子の少なくとも一部を溶融して焼結体を形成し、金属部材同士、金属部材と半導体素子、又は金属部材とＬＥＤ素子との間を、前記焼結体で接合することが好ましい。
【0050】
金属部材としては、例えば、銅基板、金基板、アルミ基板を挙げることができる。
電子素子としては、例えば、半導体素子、ＬＥＤ素子を挙げることができる。
半導体素子としては、例えば、シリコン（ケイ素）やゲルマニウムのほかに、ヒ化ガリウム、リン化ガリウム、硫化カドミウムが用いられる。
ＬＥＤ素子としては、例えば、アルミニウム、窒化珪素、ダイヤモンド、黒鉛、酸化イットリウム及び酸化マグネシウムが挙げられ、炭化ケイ素や窒化ガリウム等のパワーデバイス素子を使用することができる。
プラスチック材料としては、例えば、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレートが挙げられる。
セラミック材料としては、例えば、ガラス、シリコンが挙げられる。
電子素子としては、例えば、半導体素子、ＬＥＤ素子を挙げることができる。
半導体素子としては、例えば、シリコン（ケイ素）やゲルマニウムのほかに、ヒ化ガリウム、リン化ガリウム、硫化カドミウムが用いられる。
ＬＥＤ素子としては、例えば、アルミニウム、窒化珪素、ダイヤモンド、黒鉛、酸化イットリウム及び酸化マグネシウムが挙げられ、炭化ケイ素や窒化ガリウム等のパワーデバイス素子を使用することができる。
プラスチック材料としては、例えば、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレートが挙げられる。
セラミック材料としては、例えば、ガラス、シリコンが挙げられる。
【0051】
接合材を塗布する方法としては、部材上に均一に塗布できる方法であれば特に限定されず、例えば、スクリーン印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、メタルマスク印刷、又はグラビアオフセット印刷のような各種印刷法、或いはディスペンサー法が挙げられる。
【0052】
接合工程における焼成条件は、適宜調整可能だが、例えば、大気圧下、窒素雰囲気、真空中、加圧又は還元雰囲気で温度２００～３００℃の条件を挙げることができる。
焼成装置としては、例えば、熱風オーブン、赤外線オーブン、リフローオーブン、マイクロウエーブオーブン又は光焼成装置が挙げられる。光焼成装置の場合、照射する光の種類は特に限定されないが、例えば、水銀灯、メタルハライドランプ、ケミカルランプ、キセノンランプ、カーボンアーク灯、又はレーザー光が挙げられる。これら装置は、適宜単独で又は複数用いることができる。
焼成装置としては、例えば、熱風オーブン、赤外線オーブン、リフローオーブン、マイクロウエーブオーブン又は光焼成装置が挙げられる。光焼成装置の場合、照射する光の種類は特に限定されないが、例えば、水銀灯、メタルハライドランプ、ケミカルランプ、キセノンランプ、カーボンアーク灯、又はレーザー光が挙げられる。これら装置は、適宜単独で又は複数用いることができる。
【実施例】
【0053】
以下、実施例及び比較例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれに限定されるものではない。部及び％は、質量部及び質量％を表す。
【0054】
＜金属粒子の製造＞
（銀粒子１）
セパラブル４口フラスコに冷却管、温度計、窒素ガス導入管、攪拌装置を取り付け、窒素雰囲気下、室温で攪拌しながらトルエン２００部及びヘキサン酸銀２２．３部を仕込み、０．５Ｍの溶液とした後に、分散剤としてジエチルアミノエタノール２．３部（金属１ｍｏｌに対し０．２ｍｏｌ倍）、オレイン酸２．８部（金属１ｍｏｌに対し０．１ｍｏｌ倍）を添加し溶解させた。その後、還元剤として固形分濃度２０％のこはく酸ジヒドラジド（以下、ＳＵＤＨ）水溶液７３．１部（金属１ｍｏｌに対しヒドラジド基２ｍｏｌ倍）を滴下すると液色が淡黄色から濃茶色に変化した。さらに反応を促進させるために４０℃に昇温し、反応を進行させた。静置、分離した後、水相を取り出すことで過剰の還元剤や不純物を除去し、さらにトルエン層に数回蒸留水を加え、洗浄、分離を繰り返して、ナノ粒子のトルエン分散体を得た。このトルエン分散体にヘキサン酸２．４部を添加し、さらに、貧溶媒を添加した後に遠心分離と洗浄を繰り返し、乾燥することで、銀粉１を得た。銀粉１の平均粒径は１０ｎｍであった。
（銀粒子１）
セパラブル４口フラスコに冷却管、温度計、窒素ガス導入管、攪拌装置を取り付け、窒素雰囲気下、室温で攪拌しながらトルエン２００部及びヘキサン酸銀２２．３部を仕込み、０．５Ｍの溶液とした後に、分散剤としてジエチルアミノエタノール２．３部（金属１ｍｏｌに対し０．２ｍｏｌ倍）、オレイン酸２．８部（金属１ｍｏｌに対し０．１ｍｏｌ倍）を添加し溶解させた。その後、還元剤として固形分濃度２０％のこはく酸ジヒドラジド（以下、ＳＵＤＨ）水溶液７３．１部（金属１ｍｏｌに対しヒドラジド基２ｍｏｌ倍）を滴下すると液色が淡黄色から濃茶色に変化した。さらに反応を促進させるために４０℃に昇温し、反応を進行させた。静置、分離した後、水相を取り出すことで過剰の還元剤や不純物を除去し、さらにトルエン層に数回蒸留水を加え、洗浄、分離を繰り返して、ナノ粒子のトルエン分散体を得た。このトルエン分散体にヘキサン酸２．４部を添加し、さらに、貧溶媒を添加した後に遠心分離と洗浄を繰り返し、乾燥することで、銀粉１を得た。銀粉１の平均粒径は１０ｎｍであった。
【0055】
（銀粒子２）
ヘキサン酸銀２２．３部をブタン酸銀１９．５部、トルエン分散体に添加するヘキサン酸２．４部をブタン酸１．９部に変更した以外は、銀粉１と同様にして銀粉２得た。銀粉２の平均粒径は１０ｎｍであった。
ヘキサン酸銀２２．３部をブタン酸銀１９．５部、トルエン分散体に添加するヘキサン酸２．４部をブタン酸１．９部に変更した以外は、銀粉１と同様にして銀粉２得た。銀粉２の平均粒径は１０ｎｍであった。
【0056】
（銀粒子３）
ヘキサン酸銀２２．３部をオクタン酸銀２５．１部、トルエン分散体に添加するヘキサン酸２．４部をオクタン酸３．０部に変更した以外は、銀粉１と同様にして銀粉３得た。銀粉３の平均粒径は１０ｎｍであった。
ヘキサン酸銀２２．３部をオクタン酸銀２５．１部、トルエン分散体に添加するヘキサン酸２．４部をオクタン酸３．０部に変更した以外は、銀粉１と同様にして銀粉３得た。銀粉３の平均粒径は１０ｎｍであった。
【0057】
（銀粒子４）
オレイン酸２．８部をミリスチン酸２．３部に変更した以外は、銀粉１と同様にして銀粉４得た。銀粉４の平均粒径は１０ｎｍであった。
オレイン酸２．８部をミリスチン酸２．３部に変更した以外は、銀粉１と同様にして銀粉４得た。銀粉４の平均粒径は１０ｎｍであった。
【0058】
（銀粒子５）
トルエン分散体に添加するヘキサン酸２．４部を９．８部に変更した以外は、銀粉１と同様にして銀粉５得た。銀粉５の平均粒径は１０ｎｍであった。
トルエン分散体に添加するヘキサン酸２．４部を９．８部に変更した以外は、銀粉１と同様にして銀粉５得た。銀粉５の平均粒径は１０ｎｍであった。
【0059】
（銀粒子６）
トルエン分散体に添加するヘキサン酸２．４部をオレイン酸５．９部に変更した以外は、実施例１と同様にして銀粉６得た。銀粉６の平均粒径は１０ｎｍであった。
トルエン分散体に添加するヘキサン酸２．４部をオレイン酸５．９部に変更した以外は、実施例１と同様にして銀粉６得た。銀粉６の平均粒径は１０ｎｍであった。
【0060】
（銀粒子７）
セパラブル４口フラスコに冷却管、温度計、窒素ガス導入管、攪拌装置を取り付け、窒素雰囲気下、室温で攪拌しながら、トルエン２００部及びヘキサン酸銀２２．３部を仕込み、０．５Ｍの溶液とした後に、分散剤としてジエチルアミノエタノール２．３部（金属１ｍｏｌに対し０．２ｍｏｌ倍）、オレイン酸２．８部（金属１ｍｏｌに対し０．１ｍｏｌ倍）を添加し溶解させた。その後、ヒドラジン一水和物１０．０部（金属１ｍｏｌに対し２ｍｏｌ倍）を加えると激しく反応が進行した。次いで、蒸留水１００部を添加し、静置、分離した後、水層を取り出すことで、沈殿物、過剰の還元剤や不純物を除去し、さらにトルエン層に数回蒸留水を加え、洗浄、分離を繰り返して、ナノ粒子のトルエン分散体を得た。このトルエン分散体にヘキサン酸２．４部を添加し、さらに、貧溶媒を添加した後に遠心分離と洗浄を繰り返し、乾燥することで、銀粉７を得た。銀粉７の平均粒径は２０ｎｍであった。
セパラブル４口フラスコに冷却管、温度計、窒素ガス導入管、攪拌装置を取り付け、窒素雰囲気下、室温で攪拌しながら、トルエン２００部及びヘキサン酸銀２２．３部を仕込み、０．５Ｍの溶液とした後に、分散剤としてジエチルアミノエタノール２．３部（金属１ｍｏｌに対し０．２ｍｏｌ倍）、オレイン酸２．８部（金属１ｍｏｌに対し０．１ｍｏｌ倍）を添加し溶解させた。その後、ヒドラジン一水和物１０．０部（金属１ｍｏｌに対し２ｍｏｌ倍）を加えると激しく反応が進行した。次いで、蒸留水１００部を添加し、静置、分離した後、水層を取り出すことで、沈殿物、過剰の還元剤や不純物を除去し、さらにトルエン層に数回蒸留水を加え、洗浄、分離を繰り返して、ナノ粒子のトルエン分散体を得た。このトルエン分散体にヘキサン酸２．４部を添加し、さらに、貧溶媒を添加した後に遠心分離と洗浄を繰り返し、乾燥することで、銀粉７を得た。銀粉７の平均粒径は２０ｎｍであった。
【0061】
（銀粒子Ａ）
セパラブル４口フラスコに冷却管、温度計、窒素ガス導入管、攪拌装置を取り付け、窒素雰囲気下、室温で攪拌しながらトルエン２００部及びヘキサン酸銀２２．３部を仕込み、０．５Ｍの溶液とした後に、分散剤としてジエチルアミノエタノール２．３部（金属１ｍｏｌに対し０．２ｍｏｌ倍）、ヘキサン酸１．２部（金属１ｍｏｌに対し０．１ｍｏｌ倍）を添加し溶解させた。その後、還元剤として固形分濃度２０％のこはく酸ジヒドラジド水溶液７３．１部（金属１ｍｏｌに対しヒドラジド基２ｍｏｌ倍）を滴下すると液色が淡黄色から濃茶色に変化した。さらに反応を促進させるために４０℃に昇温し、反応を進行させた。静置、分離した後、水相を取り出すことで過剰の還元剤や不純物を除去し、さらにトルエン層に数回蒸留水を加え、洗浄、分離を繰り返して、ナノ粒子のトルエン分散体を得た。このトルエン分散体に貧溶媒を添加した後に遠心分離と洗浄を繰り返し、乾燥することで、銀粉Ａを得た。銀粉Ａの平均粒径は２０ｎｍであった。
セパラブル４口フラスコに冷却管、温度計、窒素ガス導入管、攪拌装置を取り付け、窒素雰囲気下、室温で攪拌しながらトルエン２００部及びヘキサン酸銀２２．３部を仕込み、０．５Ｍの溶液とした後に、分散剤としてジエチルアミノエタノール２．３部（金属１ｍｏｌに対し０．２ｍｏｌ倍）、ヘキサン酸１．２部（金属１ｍｏｌに対し０．１ｍｏｌ倍）を添加し溶解させた。その後、還元剤として固形分濃度２０％のこはく酸ジヒドラジド水溶液７３．１部（金属１ｍｏｌに対しヒドラジド基２ｍｏｌ倍）を滴下すると液色が淡黄色から濃茶色に変化した。さらに反応を促進させるために４０℃に昇温し、反応を進行させた。静置、分離した後、水相を取り出すことで過剰の還元剤や不純物を除去し、さらにトルエン層に数回蒸留水を加え、洗浄、分離を繰り返して、ナノ粒子のトルエン分散体を得た。このトルエン分散体に貧溶媒を添加した後に遠心分離と洗浄を繰り返し、乾燥することで、銀粉Ａを得た。銀粉Ａの平均粒径は２０ｎｍであった。
【0062】
（銀粒子Ｂ）
ヘキサン酸銀２２．３部をオレイン酸銀３８．９部、トルエン分散体に添加するヘキサン酸１．２部をオレイン酸２．８部に変更した以外は、銀粉Ａと同様にして銀粉Ｂ得た。銀粉Ｂの平均粒径は８００ｎｍであった。
ヘキサン酸銀２２．３部をオレイン酸銀３８．９部、トルエン分散体に添加するヘキサン酸１．２部をオレイン酸２．８部に変更した以外は、銀粉Ａと同様にして銀粉Ｂ得た。銀粉Ｂの平均粒径は８００ｎｍであった。
【0063】
（銀粒子Ｃ）
ヘキサン酸銀２２．３部を酢酸銀１６．７部、トルエン分散体に添加するヘキサン酸２．４部を酢酸１．３部に変更した以外は、銀粉１と同様にして銀粉Ｃ得た。銀粉Ｃの平均粒径は１０ｎｍであった。
ヘキサン酸銀２２．３部を酢酸銀１６．７部、トルエン分散体に添加するヘキサン酸２．４部を酢酸１．３部に変更した以外は、銀粉１と同様にして銀粉Ｃ得た。銀粉Ｃの平均粒径は１０ｎｍであった。
【0064】
（銀粒子Ｄ）
ヘキサン酸銀２２．３部をデカン酸銀２７．９部、トルエン分散体に添加するヘキサン酸２．４部をデカン酸３．６部に変更した以外は、銀粉１と同様にして銀粉Ｄ得た。銀粉Ｄの平均粒径は１０ｎｍであった。
ヘキサン酸銀２２．３部をデカン酸銀２７．９部、トルエン分散体に添加するヘキサン酸２．４部をデカン酸３．６部に変更した以外は、銀粉１と同様にして銀粉Ｄ得た。銀粉Ｄの平均粒径は１０ｎｍであった。
【0065】
（銀粒子Ｅ）
オレイン酸２．８部をラウリン酸２．０部に変更した以外は、銀粉１と同様にして銀粉Ｅ得た。銀粉Ｅの平均粒径は１０ｎｍであった。
オレイン酸２．８部をラウリン酸２．０部に変更した以外は、銀粉１と同様にして銀粉Ｅ得た。銀粉Ｅの平均粒径は１０ｎｍであった。
【0066】
（銀粒子Ｆ）
オレイン酸２．８部をエルカ酸３．４部に変更した以外は、銀粉１と同様にして銀粉Ｆ得た。銀粉Ｆの平均粒径は１０ｎｍであった。
オレイン酸２．８部をエルカ酸３．４部に変更した以外は、銀粉１と同様にして銀粉Ｆ得た。銀粉Ｆの平均粒径は１０ｎｍであった。
【0067】
銀粒子１～７及び銀粒子Ａ～Ｆを被覆している脂肪酸Ａ及び脂肪酸Ｂのモル比率は、熱分解インジェクション装置を具備したＧＣ－ＭＳ（ＱＰ－５０５０、株式会社島津製作所製）を用い、銀粒子を４００℃以上まで加熱することで発生した揮発成分を定量分析することで算出した。結果を表１に示した。
【0068】
＜接合材の調整＞
［実施例１］（接合材１の調製）
銀粒子１：９０．０部、アイソパーＬ（エクソンモービル社製、沸点１９９℃）：６．０部、テルソルブＭＴＰＨ（ニホンテルペン化学社製、イソボニルシクロヘキサノール、沸点３１８℃）：４．０部を混合し、接合材１を得た。
［実施例１］（接合材１の調製）
銀粒子１：９０．０部、アイソパーＬ（エクソンモービル社製、沸点１９９℃）：６．０部、テルソルブＭＴＰＨ（ニホンテルペン化学社製、イソボニルシクロヘキサノール、沸点３１８℃）：４．０部を混合し、接合材１を得た。
【0069】
［実施例２～１４、比較例１～１０］（接合材２～２４の調製）
金属粒子、有機溶剤及び焼結促進剤の種類及び配合量を、表１に記載の内容にした以外は、接合材１と同様にして接合材２～２４を得た。
金属粒子、有機溶剤及び焼結促進剤の種類及び配合量を、表１に記載の内容にした以外は、接合材１と同様にして接合材２～２４を得た。
【0070】
＜接合材の評価＞
得られた接合材について以下の評価を行った。結果を表１に示す。
得られた接合材について以下の評価を行った。結果を表１に示す。
【0071】
［粘度］
粘度は、接合材を２５℃１日間放置した後に、Ｅ型粘度計を用いて回転開始１分後に測定した値（Ｐａ・ｓ）を用いた。
粘度は、接合材を２５℃１日間放置した後に、Ｅ型粘度計を用いて回転開始１分後に測定した値（Ｐａ・ｓ）を用いた。
【0072】
［塗工適性］
接合材を鋼板に下記条件で塗工し、その塗工適性を下記基準で判断した。
（塗工条件）
・メタルマスク：開口部４ｍｍ角、板厚５０μｍ（セリアコーポレーション製）
・メタルスキージ：４０ｍｍ×２５０ｍｍ、厚み１ｍｍ（セリアコーポレーション製）
（評価基準）
Ａ：接合材が、開口部全体（４ｍｍ角の範囲）に均一に付着している
Ｂ：接合材が、開口部の一部（３～３．７ｍｍ角の範囲）に付着している
Ｃ：接合材が、開口部の一部（２～３ｍｍ角の範囲）に付着している
Ｄ：接合材が、開口部のうち、２ｍｍ角の範囲未満に付着している
接合材を鋼板に下記条件で塗工し、その塗工適性を下記基準で判断した。
（塗工条件）
・メタルマスク：開口部４ｍｍ角、板厚５０μｍ（セリアコーポレーション製）
・メタルスキージ：４０ｍｍ×２５０ｍｍ、厚み１ｍｍ（セリアコーポレーション製）
（評価基準）
Ａ：接合材が、開口部全体（４ｍｍ角の範囲）に均一に付着している
Ｂ：接合材が、開口部の一部（３～３．７ｍｍ角の範囲）に付着している
Ｃ：接合材が、開口部の一部（２～３ｍｍ角の範囲）に付着している
Ｄ：接合材が、開口部のうち、２ｍｍ角の範囲未満に付着している
【0073】
［接合強度（シェア強度）］
下記塗工条件にて、接合材を基材１に塗工し、基材２を貼り付けた。次いで、毎分５℃で２５℃から３００℃まで昇温し、３００℃で１２０分間、大気雰囲気で焼結して物品を得、これを試験片とした。なお、塗工時の接合材の厚みは、用いたメタルマスクの板厚と同じ５０μｍである。
（塗工条件）
・メタルマスク：開口部４ｍｍ角、板厚５０μｍ（セリアコーポレーション製）
・メタルスキージ：４０ｍｍ×２５０ｍｍ、厚み１ｍｍ（セリアコーポレーション製）
・基材１：銅板 １．３ｃｍ×１．３ｃｍ（厚み２ｍｍ）
・基材２：Ｓｉチップ ５ｍｍ×５ｍｍ（厚み３００μｍ）
下記塗工条件にて、接合材を基材１に塗工し、基材２を貼り付けた。次いで、毎分５℃で２５℃から３００℃まで昇温し、３００℃で１２０分間、大気雰囲気で焼結して物品を得、これを試験片とした。なお、塗工時の接合材の厚みは、用いたメタルマスクの板厚と同じ５０μｍである。
（塗工条件）
・メタルマスク：開口部４ｍｍ角、板厚５０μｍ（セリアコーポレーション製）
・メタルスキージ：４０ｍｍ×２５０ｍｍ、厚み１ｍｍ（セリアコーポレーション製）
・基材１：銅板 １．３ｃｍ×１．３ｃｍ（厚み２ｍｍ）
・基材２：Ｓｉチップ ５ｍｍ×５ｍｍ（厚み３００μｍ）
【0074】
得られた試験片について、下記冷熱サイクル試験の前・後の接合強度を各々測定した。接合強度は、万能型ボンドテスタ（デイジ・ジャパン株式会社製、４０００シリーズ）を用いて、基材１を固定し、基材１と焼結体との界面を起点として基材２に向かって高さ１００μｍの位置を５００μｍ／ｓの速度で押し、接合が破壊される強度［ＭＰａ］を測定した。
（冷熱サイクル試験）
試験片を－４０℃の温度条件で３０分間保持した後、１５０℃の温度条件で３０分間保持する処理工程を１サイクルとし、この処理を５００サイクル行った。
（冷熱サイクル試験）
試験片を－４０℃の温度条件で３０分間保持した後、１５０℃の温度条件で３０分間保持する処理工程を１サイクルとし、この処理を５００サイクル行った。
【0075】
【表1】
【0076】
表１中の略称を以下に示す。
アイソパーＬ：エクソンモービル社製、沸点１９９℃
ＭＴＰＨ：ニホンテルペン化学社製、イソボニルシクロヘキサノール、沸点３１８℃
ＤＩＣＹ７：三菱化学株式会社製、ＪＥＲキュアＤＩＣＹ７、焼結促進剤
アイソパーＬ：エクソンモービル社製、沸点１９９℃
ＭＴＰＨ：ニホンテルペン化学社製、イソボニルシクロヘキサノール、沸点３１８℃
ＤＩＣＹ７：三菱化学株式会社製、ＪＥＲキュアＤＩＣＹ７、焼結促進剤
【0077】
表１より、特定の炭素数を有する２種の脂肪酸と、特定の沸点を有する２種の有機溶剤とを組み合わせた本発明の接合材は、３００℃程度の比較的低温での焼結性を有し、冷熱サイクル前後の接合強度に優れていた。
特に、脂肪酸Ａと溶剤Ｃの沸点差、及び脂肪酸Ｂと溶剤Ｄの沸点差が小さい実施例１は、実施例３、４及び８と比較して、より優れた冷熱サイクル前後の接合強度を示した。
実施例１と、実施例６及び７とを対比すると、有機溶剤Ｃ及び有機溶剤Ｄの質量比（有機溶剤Ｃの質量／有機溶剤Ｄの質量）が１～３の範囲内である実施例１は、より優れた冷熱サイクル前後の接合強度を示した。
実施例１と、実施例１３及び１４とを対比すると、脂肪酸Ａ及び脂肪酸Ｂのモル比（脂肪酸Ａのモル数／脂肪酸Ｂのモル数）が２～５の範囲内である実施例１は、より優れた冷熱サイクル前後の接合強度を示した。
実施例１と、実施例５とを対比すると、実施例１は、より優れた冷熱サイクル前後の接合強度を示した。これは、実施例１に含まれる銀粒子１が、より平均粒径が小さく、粒径分布の均一性が高いため、低粘度化により塗工適性が向上し、粒径が密に配置されることによりボイドが低減されたためと推察される。
特に、脂肪酸Ａと溶剤Ｃの沸点差、及び脂肪酸Ｂと溶剤Ｄの沸点差が小さい実施例１は、実施例３、４及び８と比較して、より優れた冷熱サイクル前後の接合強度を示した。
実施例１と、実施例６及び７とを対比すると、有機溶剤Ｃ及び有機溶剤Ｄの質量比（有機溶剤Ｃの質量／有機溶剤Ｄの質量）が１～３の範囲内である実施例１は、より優れた冷熱サイクル前後の接合強度を示した。
実施例１と、実施例１３及び１４とを対比すると、脂肪酸Ａ及び脂肪酸Ｂのモル比（脂肪酸Ａのモル数／脂肪酸Ｂのモル数）が２～５の範囲内である実施例１は、より優れた冷熱サイクル前後の接合強度を示した。
実施例１と、実施例５とを対比すると、実施例１は、より優れた冷熱サイクル前後の接合強度を示した。これは、実施例１に含まれる銀粒子１が、より平均粒径が小さく、粒径分布の均一性が高いため、低粘度化により塗工適性が向上し、粒径が密に配置されることによりボイドが低減されたためと推察される。
【0078】
一方で、高沸点溶剤を含まない比較例１、２は、冷熱サイクル前後の接合強度が不足していた。これは、高沸点溶剤を含まないためボイド量が多くなったためと推察される。
単独の被覆材で被覆された金属粒子２種を含む比較例３は、冷熱サイクル前後の接合強度が不足していた。これは、一つの金属粒子が一種の脂肪酸で被覆されているため、より沸点の低い被覆材で被覆された銀粒子が先に焼結を開始し、塗膜が硬くなった後に、他方の沸点が高い被覆材で被覆された銀粒子が焼結するため、ガスがスムーズに排出されず、膜内部に多くのボイドが形成されたためだと推察される。
被覆材と有機溶剤との組み合わせた適切ではない比較例４～１０は、冷熱サイクル前後の接合強度が不足していた。これは、ガスがスムーズに排出されず、膜内部に多くのボイドが形成されたためだと推察される。
単独の被覆材で被覆された金属粒子２種を含む比較例３は、冷熱サイクル前後の接合強度が不足していた。これは、一つの金属粒子が一種の脂肪酸で被覆されているため、より沸点の低い被覆材で被覆された銀粒子が先に焼結を開始し、塗膜が硬くなった後に、他方の沸点が高い被覆材で被覆された銀粒子が焼結するため、ガスがスムーズに排出されず、膜内部に多くのボイドが形成されたためだと推察される。
被覆材と有機溶剤との組み合わせた適切ではない比較例４～１０は、冷熱サイクル前後の接合強度が不足していた。これは、ガスがスムーズに排出されず、膜内部に多くのボイドが形成されたためだと推察される。