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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-03-19
(54)【発明の名称】ナノ銀ペースト及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
B22F 1/0545 20220101AFI20240312BHJP
B22F 1/00 20220101ALI20240312BHJP
B22F 1/107 20220101ALI20240312BHJP
B22F 9/00 20060101ALI20240312BHJP
B23K 35/26 20060101ALI20240312BHJP
B22F 1/052 20220101ALI20240312BHJP
C22C 1/04 20230101ALI20240312BHJP
C22C 13/00 20060101ALN20240312BHJP
C22C 13/02 20060101ALN20240312BHJP
C22C 12/00 20060101ALN20240312BHJP
【ＦＩ】
B22F1/0545
B22F1/00 K
B22F1/00 R
B22F1/107
B22F9/00 B
B23K35/26 310A
B23K35/26 310C
B23K35/26 310Z
B22F1/052
C22C1/04 E
C22C13/00
C22C13/02
C22C12/00
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023559032
(86)(22)【出願日】2022-01-25
(85)【翻訳文提出日】2023-09-25
(86)【国際出願番号】 CN2022073665
(87)【国際公開番号】W WO2022227736
(87)【国際公開日】2022-11-03
(31)【優先権主張番号】202110447478.9
(32)【優先日】2021-04-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】523365527
【氏名又は名称】広州漢源微電子封装材料有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＳＯＬＤＥＲＷＥＬＬ ＭＩＣＲＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＰＡＣＫＡＧＩＮＧ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ ＣＯ．， ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】Ｒｏｏｍ ４０４， Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｂ， Ｎｏ． ５８，Ｎａｎｙｕｎ ２ｎｄ Ｒｏａｄ， Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｃｉｔｙ， Ｈｕａｎｇｐｕ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１０６６３ （ＣＮ）
(74)【代理人】
【識別番号】110001139
【氏名又は名称】ＳＫ弁理士法人
(74)【代理人】
【識別番号】100130328
【弁理士】
【氏名又は名称】奥野 彰彦
(74)【代理人】
【識別番号】100130672
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 寛之
(72)【発明者】
【氏名】蔡航偉
(72)【発明者】
【氏名】杜昆
(72)【発明者】
【氏名】許四妹
【テーマコード（参考）】
4K017
4K018
【Ｆターム（参考）】
4K017AA02
4K017AA06
4K017AA08
4K017BA01
4K017BA02
4K017BA10
4K017CA08
4K017DA01
4K017DA07
4K018BA01
4K018BA07
4K018BA20
4K018BB05
4K018BD04
4K018KA32
(57)【要約】
本発明は、ナノ銀ペースト及びその製造方法を開示する。本発明のナノ銀ペーストは、ナノ銀粉末と、ミクロンスズ系はんだ粉粒と、還元剤と、分散剤と、希釈剤とを含む。本発明のナノ銀ペーストは、ナノ銀粉末、ミクロンスズ系はんだ粉粒と還元剤、分散剤、希釈剤を均一に混合することで得られる。本発明のナノ銀ペーストは、従来技術におけるナノ銀ペーストが無圧焼結時に、スタッキング密度が低く、空隙率が高く、体積収縮が激しく、クラックが生じやすく、界面のボンディング率が低いという問題を解決することによって、焼結部位の力学的性能と信頼性を向上した。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ナノ銀ペーストであって、ナノ銀粉末と、ミクロンスズ系はんだ粉粒と、還元剤と、分散剤と、希釈剤とを含むことを特徴とする、ナノ銀ペースト。
【請求項2】
前記ミクロンスズ系はんだ粉粒の材質は、融点が１２０－２５０℃の範囲内にあるスズ系合金であることを特徴とする請求項１に記載のナノ銀ペースト。
【請求項3】
前記ミクロンスズ系はんだ粉粒の材質は、ＳｎＢｉ系合金、ＳｎＢｉＡｇ系合金、ＳｎＡｇ系合金、ＳｎＣｕ系合金、ＳｎＡｇＣｕ系合金、ＳｎＳｂ系合金、ＳｎＳｂＣｕ系合金、ＳｎＳｂＡｇ系合金、ＳｎＡｇＣｕＢｉ系合金、ＳｎＡｇＣｕＳｂ系合金のうちの少なくとも一種であることを特徴とする請求項２に記載のナノ銀ペースト。
【請求項4】
前記ナノ銀粉末の平均粒径は、５－３０００ｎｍであり、前記ミクロンスズ系はんだ粉粒の平均粒径は、０．１－１００μｍであることを特徴とする
請求項１に記載のナノ銀ペースト。
【請求項5】
前記ナノ銀粉末の平均粒径は、１０－１５００ｎｍであり、前記ミクロンスズ系はんだ粉粒の平均粒径は、０．５－５０μｍであることを特徴とする
請求項４に記載のナノ銀ペースト。
【請求項6】
前記ナノ銀粉末は、一種の平均粒径のナノ銀粉末であり、又は二種以上の異なる平均粒径のナノ銀粉末混合物であることを特徴とする請求項１に記載のナノ銀ペースト。
【請求項7】
前記ナノ銀粉末と前記ミクロンスズ系はんだ粉粒との質量比は、２０－５００：１であることを特徴とする請求項１に記載のナノ銀ペースト。
【請求項8】
前記ナノ銀粉末と前記ミクロンスズ系はんだ粉粒との質量比は、３０－２００：１であることを特徴とする請求項７に記載のナノ銀ペースト。
【請求項9】
前記希釈剤は、アルコール類、炭化水素類、ケトン類、エステル類のうちの少なくとも一種であり、系中の前記希釈剤の質量百分率は２％－８％であり、
前記分散剤は、ポリアルキレン類アミド、ポリアルキレン類酸塩、アルキル酸塩のうちの少なくとも一種であり、
系中の前記分散剤の質量百分率は０．１％－３％であり、
前記還元剤は、有機酸のうちの少なくとも一種であり、
系中の前記還元剤の質量百分率は０．１％－１．５％であることを特徴とする
請求項１に記載のナノ銀ペースト。
【請求項10】
請求項１から９のいずれか一項に記載のナノ銀ペーストの製造方法であって、前記ナノ銀粉末、前記ミクロンスズ系はんだ粉粒と前記還元剤、分散剤、希釈剤を均一に混合し、ナノ銀ペーストを得ることを特徴とする、製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子デバイスパッケージング技術分野に関し、特にナノ銀ペースト及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
電子デバイスの精密化、微細化、集積化が日増しに進むにつれて、パッケージング密度とパワー密度が必然的に高くなるため、パッケージングの放熱性、信頼性に対する要求はますます高くなっている。炭化ケイ素、窒化ガリウムに代表される次世代パワー半導体は、バンドギャップが広く、破壊電圧が高く、熱安定性が強く、スイッチング特性が安定している等の特徴を有し、軌道交通、航空宇宙、新エネルギー自動車、深海深井戸探査等の分野で広く用いられている。
【0003】
使用中、パワーデバイスの相互接続材料は、機械的振動、熱応力、高密度電流、及びパワーサイクルからの厳しい試練を受けることがあり、従来のスズ系はんだは、ますます厳しくなる信頼性要件を満たすことができないため、高温耐性のある新たな相互接続材料及び対応する相互接続プロセスの開発が強く求められている。
【0004】
ナノ金属粒子は、高い表面エネルギー、低い融点特性を有することから、近年、ナノ金属を用いて部品をパッケージングすることが国内外で提案されている。ナノ銀ペーストは、良好な導電熱伝導性、低温焼結性、高信頼性及び高温使用性能を有するため、現在最も潜在力のある低温焼結相互接続材料となっている。しかしながら、ナノ銀ペーストの本来のスタッキング密度は低く、焼結時、特に相互接続デバイスの構造によって圧力を与えることができなかったり、圧力による相互接続デバイスへの損傷を防ぐために無圧焼結が必要な場合、制御不可能な空隙構造が多数発生する。焼結層により密度が低く、体積収縮が明かになり、無圧焼結時に焼結層にクラックが生じやすく、界面のボンディング率が低下し、機械的強度が低く、導電熱伝導性能がバルク銀に比べて大幅に低下する。そして、焼結銀ペーストが比較的大きい熱膨張係数を有するため、使用中に比較的大きい熱機械的応力が生じ、相互接続部位が無効になることを引き起してしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の主な目的は、従来技術の欠陥と欠点を克服し、従来技術におけるナノ銀ペーストが無圧焼結時に、焼結層のスタッキング密度が低く、体積収縮が激しく、クラックが生じやすく、界面のボンディング率が低いという問題を解決し、さらに相互接続部位の力学的性能と信頼性を向上させるためのナノ銀ペーストを提供することである。
本発明の別の目的は、上記ナノ銀ペーストの製造方法を提供することである。
本発明の別の目的は、上記ナノ銀ペーストの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の第１目的は、下記技術案によって実現される。ナノ銀ペーストであって、ナノ銀粉末と、ミクロンスズ系はんだ粉粒と、還元剤と、分散剤と、希釈剤とを含む。
前記ミクロンスズ系はんだ粉粒の材質は、融点が１２０－２５０℃の範囲内にあるスズ系合金であり、好ましくは、ＳｎＢｉ系合金、ＳｎＢｉＡｇ系合金、ＳｎＡｇ系合金、ＳｎＣｕ系合金、ＳｎＡｇＣｕ系合金、ＳｎＳｂ系合金、ＳｎＳｂＣｕ系合金、ＳｎＳｂＡｇ系合金、ＳｎＡｇＣｕＢｉ系合金、ＳｎＡｇＣｕＳｂ系合金のうちの少なくとも一種である。
前記ナノ銀粉末の平均粒径は、５－３０００ｎｍである。
好ましくは、前記ナノ銀粉末の平均粒径は、１０－１５００ｎｍである。
前記ナノ銀粉末は、一種の平均粒径のナノ銀粉末であり、又は二種以上の異なる平均粒径のナノ銀粉末混合物である。
前記ミクロンスズ系はんだ粉粒の平均粒径は、０．１－１００μｍである。
好ましくは、前記ミクロンスズ系はんだ粉粒の平均粒径は、０．５－５０μｍである。
前記ナノ銀粉末と前記ミクロンスズ系はんだ粉粒との質量比は、２０－５００：１である。
好ましくは、前記ナノ銀粉末と前記ミクロンスズ系はんだ粉粒との質量比３０－２００：１である。
前記希釈剤は、アルコール類、炭化水素類、ケトン類、エステル類のうちの少なくとも一種である。
系中の前記希釈剤の質量百分率は２％－８％である。
前記分散剤は、ポリアルキレン類アミド、ポリアルキレン類酸塩、アルキル酸塩のうちの少なくとも一種である。
系中の前記分散剤の質量百分率は０．１％－３％である。
前記還元剤は、有機酸のうちの少なくとも一種であり。
系中の前記還元剤の質量百分率は０．１％－１．５％である。
上記ナノ銀ペーストの製造方法は、前記ナノ銀粉末、前記ミクロンスズ系はんだ粉粒と前記還元剤、分散剤、希釈剤を均一に混合し、ナノ銀ペーストを得ることである。
前記ナノ銀粉末は、銀塩溶液を化学的に還元し、銀沈積層を１００Ｐａ以下の負圧環境において乾燥することで得られる。
前記ミクロンスズ系はんだ粉粒は、スズ系はんだを真空グラインダによって研磨することで得られる。
前述した、均一に混合することは、好ましくは、機械的撹拌又は磁気撹拌の方法を用いる。
ナノ銀ペースト中の低融点ミクロンスズ系はんだ粉粒は、添加量が少なすぎると、完全に溶融しなかったナノ銀粒子間の空隙を充填する効果が不十分であり、添加量が多すぎると、溶接後の焼結層に低融点相が多すぎ、逆に焼結後の焼結層の信頼性が低下する。そのため、ナノ銀ペーストにおける低融点ミクロンスズ系はんだ粉粒の使用量を制御することは、本発明のキーポイントの一つである。
低融点のミクロンスズ系はんだ粉粒は、粒径が小さすぎると、粒径が小さいほど、比表面積が大きくなり、粉粒が酸化しやすくなり、一方で、粒径が小さいため、粉粒の製造コストが高い。しかしながら、粒径が大きすぎると、ナノ銀ペースト中のナノ銀粉末との接触確率が低下し、ミクロンスズ系はんだ粉粒がナノ銀ペーストにおいて十分に混合されることに不利である。
アルコール類、炭化水素類、ケトン類、エステル類などを希釈剤とし、そしてナノ銀ペースト系全体における希釈剤の質量百分率が２％－８％である場合、希釈剤、ミクロンスズ系はんだ粉粒及びナノ銀粉末が均一に混合され、粘性が適切なペースト状スラリー製品を生成することができる。希釈剤の添加量が少なすぎると、粘性が比較的に大きく、ペースト状スラリー製品を形成することができず、希釈剤、ミクロンスズ系はんだ粉粒及びナノ銀粉末が均一に混合されることに不利であり、一方、焼結面における製品の貼り合わせに不利である。しかしながら、希釈剤の添加量が大きすぎると、粘性が小さすぎ、製品が焼結面に貼り合わせられる時に崩壊しやすく、相互接続操作に不利であり、一方、希釈剤が多すぎると、焼結温度が上昇する際に希釈剤が揮発してガスが過剰に発生し、軽いと、焼成炉の炉壁やダクト内に付着して清掃不良となり、重いと、焼結層に多数の空洞が発生する。
ポリアルキレン類アミド、ポリアルキレン類酸塩、アルキル酸塩などを分散剤とし、そしてナノ銀ペースト系全体における分散剤の質量百分率が０．１％－３％である場合、ミクロンスズ系はんだ粉粒及びナノ銀粉末を均一に分散させることができる。分散剤の添加量が少なすぎると、ミクロンスズ系はんだ粉粒及びナノ銀粉末の均一な分散に不利であり、凝集してしまう。しかしながら、分散剤の添加量が多すぎると、粘性が小さすぎ、製品が焼結面に貼り合わせられる時に崩壊しやすく、相互接続操作に不利であり、一方、希釈剤が多すぎると、焼結温度が上昇する際に分散剤が揮発してガスが過剰に発生し、軽いと、焼成炉の炉壁やダクト内に付着して清掃不良となり、重いと、焼結層に多数の空洞が発生する。
有機酸を還元剤とし、そしてナノ銀ペースト系全体における還元剤の質量百分率が０．１％－１．５％である場合、ミクロンスズ系はんだ粉粒及びナノ銀粉末の表面の酸化物を効果的に除去することができる。還元剤の添加量が少なすぎると、還元剤、ミクロンスズ系はんだ粉粒及びナノ銀粉末が均一に混合されにくく、ミクロンスズ系はんだ粉粒とナノ銀粉末が還元剤と十分かつ効果的に接触できることが保証されにくく、ミクロンスズ系はんだ粉粒とナノ銀粉末の表面の酸化層が十分かつ効果的に除去されることが保証されにくい。しかしながら、還元剤の添加量が多すぎると、粘性が小さすぎ、製品が焼結面に貼り合わせられる時に崩壊しやすく、相互接続操作に不利であり、一方、還元剤が多すぎると、焼結温度が上昇する際に還元剤が揮発してガスが過剰に発生し、軽いと、焼成炉の炉壁やダクト内に付着してそれを腐食し、重いと、焼結層に多数の空洞が発生する。
前記ミクロンスズ系はんだ粉粒の材質は、融点が１２０－２５０℃の範囲内にあるスズ系合金であり、好ましくは、ＳｎＢｉ系合金、ＳｎＢｉＡｇ系合金、ＳｎＡｇ系合金、ＳｎＣｕ系合金、ＳｎＡｇＣｕ系合金、ＳｎＳｂ系合金、ＳｎＳｂＣｕ系合金、ＳｎＳｂＡｇ系合金、ＳｎＡｇＣｕＢｉ系合金、ＳｎＡｇＣｕＳｂ系合金のうちの少なくとも一種である。
前記ナノ銀粉末の平均粒径は、５－３０００ｎｍである。
好ましくは、前記ナノ銀粉末の平均粒径は、１０－１５００ｎｍである。
前記ナノ銀粉末は、一種の平均粒径のナノ銀粉末であり、又は二種以上の異なる平均粒径のナノ銀粉末混合物である。
前記ミクロンスズ系はんだ粉粒の平均粒径は、０．１－１００μｍである。
好ましくは、前記ミクロンスズ系はんだ粉粒の平均粒径は、０．５－５０μｍである。
前記ナノ銀粉末と前記ミクロンスズ系はんだ粉粒との質量比は、２０－５００：１である。
好ましくは、前記ナノ銀粉末と前記ミクロンスズ系はんだ粉粒との質量比３０－２００：１である。
前記希釈剤は、アルコール類、炭化水素類、ケトン類、エステル類のうちの少なくとも一種である。
系中の前記希釈剤の質量百分率は２％－８％である。
前記分散剤は、ポリアルキレン類アミド、ポリアルキレン類酸塩、アルキル酸塩のうちの少なくとも一種である。
系中の前記分散剤の質量百分率は０．１％－３％である。
前記還元剤は、有機酸のうちの少なくとも一種であり。
系中の前記還元剤の質量百分率は０．１％－１．５％である。
上記ナノ銀ペーストの製造方法は、前記ナノ銀粉末、前記ミクロンスズ系はんだ粉粒と前記還元剤、分散剤、希釈剤を均一に混合し、ナノ銀ペーストを得ることである。
前記ナノ銀粉末は、銀塩溶液を化学的に還元し、銀沈積層を１００Ｐａ以下の負圧環境において乾燥することで得られる。
前記ミクロンスズ系はんだ粉粒は、スズ系はんだを真空グラインダによって研磨することで得られる。
前述した、均一に混合することは、好ましくは、機械的撹拌又は磁気撹拌の方法を用いる。
ナノ銀ペースト中の低融点ミクロンスズ系はんだ粉粒は、添加量が少なすぎると、完全に溶融しなかったナノ銀粒子間の空隙を充填する効果が不十分であり、添加量が多すぎると、溶接後の焼結層に低融点相が多すぎ、逆に焼結後の焼結層の信頼性が低下する。そのため、ナノ銀ペーストにおける低融点ミクロンスズ系はんだ粉粒の使用量を制御することは、本発明のキーポイントの一つである。
低融点のミクロンスズ系はんだ粉粒は、粒径が小さすぎると、粒径が小さいほど、比表面積が大きくなり、粉粒が酸化しやすくなり、一方で、粒径が小さいため、粉粒の製造コストが高い。しかしながら、粒径が大きすぎると、ナノ銀ペースト中のナノ銀粉末との接触確率が低下し、ミクロンスズ系はんだ粉粒がナノ銀ペーストにおいて十分に混合されることに不利である。
アルコール類、炭化水素類、ケトン類、エステル類などを希釈剤とし、そしてナノ銀ペースト系全体における希釈剤の質量百分率が２％－８％である場合、希釈剤、ミクロンスズ系はんだ粉粒及びナノ銀粉末が均一に混合され、粘性が適切なペースト状スラリー製品を生成することができる。希釈剤の添加量が少なすぎると、粘性が比較的に大きく、ペースト状スラリー製品を形成することができず、希釈剤、ミクロンスズ系はんだ粉粒及びナノ銀粉末が均一に混合されることに不利であり、一方、焼結面における製品の貼り合わせに不利である。しかしながら、希釈剤の添加量が大きすぎると、粘性が小さすぎ、製品が焼結面に貼り合わせられる時に崩壊しやすく、相互接続操作に不利であり、一方、希釈剤が多すぎると、焼結温度が上昇する際に希釈剤が揮発してガスが過剰に発生し、軽いと、焼成炉の炉壁やダクト内に付着して清掃不良となり、重いと、焼結層に多数の空洞が発生する。
ポリアルキレン類アミド、ポリアルキレン類酸塩、アルキル酸塩などを分散剤とし、そしてナノ銀ペースト系全体における分散剤の質量百分率が０．１％－３％である場合、ミクロンスズ系はんだ粉粒及びナノ銀粉末を均一に分散させることができる。分散剤の添加量が少なすぎると、ミクロンスズ系はんだ粉粒及びナノ銀粉末の均一な分散に不利であり、凝集してしまう。しかしながら、分散剤の添加量が多すぎると、粘性が小さすぎ、製品が焼結面に貼り合わせられる時に崩壊しやすく、相互接続操作に不利であり、一方、希釈剤が多すぎると、焼結温度が上昇する際に分散剤が揮発してガスが過剰に発生し、軽いと、焼成炉の炉壁やダクト内に付着して清掃不良となり、重いと、焼結層に多数の空洞が発生する。
有機酸を還元剤とし、そしてナノ銀ペースト系全体における還元剤の質量百分率が０．１％－１．５％である場合、ミクロンスズ系はんだ粉粒及びナノ銀粉末の表面の酸化物を効果的に除去することができる。還元剤の添加量が少なすぎると、還元剤、ミクロンスズ系はんだ粉粒及びナノ銀粉末が均一に混合されにくく、ミクロンスズ系はんだ粉粒とナノ銀粉末が還元剤と十分かつ効果的に接触できることが保証されにくく、ミクロンスズ系はんだ粉粒とナノ銀粉末の表面の酸化層が十分かつ効果的に除去されることが保証されにくい。しかしながら、還元剤の添加量が多すぎると、粘性が小さすぎ、製品が焼結面に貼り合わせられる時に崩壊しやすく、相互接続操作に不利であり、一方、還元剤が多すぎると、焼結温度が上昇する際に還元剤が揮発してガスが過剰に発生し、軽いと、焼成炉の炉壁やダクト内に付着してそれを腐食し、重いと、焼結層に多数の空洞が発生する。
【発明の効果】
【0007】
従来技術に比べて、本発明は、以下の有益な効果を有する。
１、本発明のナノ銀ペーストには、低融点ミクロンスズ系はんだ粉粒が均一に混合されており、焼結中に完全に溶融したミクロンスズ系はんだ粉粒が完全に溶融しなかったナノ銀粒子間の空隙を充填することによって、従来のナノ銀ペーストが無圧焼結時に、スタッキング密度が低く、空隙率が高く、体積収縮が激しく、クラックが生じやすく、界面のボンディング率が低いという問題を解決し、相互接続部位の力学的性能と信頼性をさらに向上した。
２、本発明のナノ銀ペーストの製造方法は、大規模生産を出発点とすることができ、プロセスが簡単であり、コストが低く、操作可能性が高く、量産可能であり、経済的効果が著しい。
１、本発明のナノ銀ペーストには、低融点ミクロンスズ系はんだ粉粒が均一に混合されており、焼結中に完全に溶融したミクロンスズ系はんだ粉粒が完全に溶融しなかったナノ銀粒子間の空隙を充填することによって、従来のナノ銀ペーストが無圧焼結時に、スタッキング密度が低く、空隙率が高く、体積収縮が激しく、クラックが生じやすく、界面のボンディング率が低いという問題を解決し、相互接続部位の力学的性能と信頼性をさらに向上した。
２、本発明のナノ銀ペーストの製造方法は、大規模生産を出発点とすることができ、プロセスが簡単であり、コストが低く、操作可能性が高く、量産可能であり、経済的効果が著しい。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、実施例に結び付けて本発明の具体的な実施形態をさらに詳細に説明する。以下の実施例は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を制限するためのものではない。
【0009】
実施例１
本実施例は、ナノ銀ペーストを提供し、このナノ銀ペーストに平均粒径が３０ｎｍであるナノ銀粉末、平均粒径が５μｍであるＳｎ４２Ｂｉ５８合金粉粒（融点が１３９℃である）、上記粉粒をペースト状にする希釈剤、銀ペースト中の粉末の凝集を防止する分散剤、焼結中に溶接面の酸化層と銀ペーストにおける金属粒子酸化層を還元するための還元剤が含有される。前記ナノ銀粉末とミクロンＳｎ４２Ｂｉ５８合金粉粒との質量比は、２００：１である。前記希釈剤は、質量比が１：２であるエチレングリコールとｎ－ブタンであり、ナノ銀ペースト系全体における前記希釈剤の質量百分率は、２％である。前記分散剤は、質量比が３：１であるドデシル硫酸カリウムとポリブテン酸ナトリウムであり、ナノ銀ペースト系全体における前記分散剤の質量百分率は、１．２％である。前記還元剤は、質量比が１：４であるアビエチン酸と酢酸であり、ナノ銀ペースト系全体における前記還元剤の質量百分率は、０．５％である。
本実施例は、ナノ銀ペーストを提供し、このナノ銀ペーストに平均粒径が３０ｎｍであるナノ銀粉末、平均粒径が５μｍであるＳｎ４２Ｂｉ５８合金粉粒（融点が１３９℃である）、上記粉粒をペースト状にする希釈剤、銀ペースト中の粉末の凝集を防止する分散剤、焼結中に溶接面の酸化層と銀ペーストにおける金属粒子酸化層を還元するための還元剤が含有される。前記ナノ銀粉末とミクロンＳｎ４２Ｂｉ５８合金粉粒との質量比は、２００：１である。前記希釈剤は、質量比が１：２であるエチレングリコールとｎ－ブタンであり、ナノ銀ペースト系全体における前記希釈剤の質量百分率は、２％である。前記分散剤は、質量比が３：１であるドデシル硫酸カリウムとポリブテン酸ナトリウムであり、ナノ銀ペースト系全体における前記分散剤の質量百分率は、１．２％である。前記還元剤は、質量比が１：４であるアビエチン酸と酢酸であり、ナノ銀ペースト系全体における前記還元剤の質量百分率は、０．５％である。
【0010】
ナノ銀ペーストの製造方法であって、以下のステップを含む。
Ｓ１、銀塩溶液を化学的に還元し、銀沈積層を１００Ｐａ以下の負圧環境において乾燥する方法で、平均粒径が３０ｎｍであるナノ銀粉末を得る。
Ｓ２、スズ系はんだの合金成分（ＳｎとＢｉの質量比（４２：５８））に応じてＳｎ４２Ｂｉ５８合金を配合し、Ｓｎ４２Ｂｉ５８合金を真空グラインダによって研磨し、平均粒径が５μｍであるＳｎ４２Ｂｉ５８合金粉粒を得る。
Ｓ３、ナノ銀ペースト系全体における、質量比が１：２であるエチレングリコールとｎ－ブタンの総質量百分率が２％であるという配合比率に応じて、希釈剤を配合する。ナノ銀ペースト系全体における、質量比が３：１であるドデシル硫酸カリウムとポリブテン酸ナトリウムの総質量百分率が１．２％であるという配合比率に応じて、分散剤を配合する。ナノ銀ペースト系全体における、質量比が１：４であるアビエチン酸と酢酸の総質量百分率が０．５％であるという配合比率に応じて、還元剤を配合する。
Ｓ４、ステップＳ１で製造されたナノ銀粉末とステップＳ２で製造されたミクロンＳｎ４２Ｂｉ５８粉粒を２００：１の質量比に応じて、ステップＳ３で配合された、還元剤、分散剤、希釈剤を含有する混合溶媒に添加し、機械式撹拌によって均一に混合し、ミクロンスズ系はんだ粉粒が混合されたナノ銀ペーストを得る。
Ｓ１、銀塩溶液を化学的に還元し、銀沈積層を１００Ｐａ以下の負圧環境において乾燥する方法で、平均粒径が３０ｎｍであるナノ銀粉末を得る。
Ｓ２、スズ系はんだの合金成分（ＳｎとＢｉの質量比（４２：５８））に応じてＳｎ４２Ｂｉ５８合金を配合し、Ｓｎ４２Ｂｉ５８合金を真空グラインダによって研磨し、平均粒径が５μｍであるＳｎ４２Ｂｉ５８合金粉粒を得る。
Ｓ３、ナノ銀ペースト系全体における、質量比が１：２であるエチレングリコールとｎ－ブタンの総質量百分率が２％であるという配合比率に応じて、希釈剤を配合する。ナノ銀ペースト系全体における、質量比が３：１であるドデシル硫酸カリウムとポリブテン酸ナトリウムの総質量百分率が１．２％であるという配合比率に応じて、分散剤を配合する。ナノ銀ペースト系全体における、質量比が１：４であるアビエチン酸と酢酸の総質量百分率が０．５％であるという配合比率に応じて、還元剤を配合する。
Ｓ４、ステップＳ１で製造されたナノ銀粉末とステップＳ２で製造されたミクロンＳｎ４２Ｂｉ５８粉粒を２００：１の質量比に応じて、ステップＳ３で配合された、還元剤、分散剤、希釈剤を含有する混合溶媒に添加し、機械式撹拌によって均一に混合し、ミクロンスズ系はんだ粉粒が混合されたナノ銀ペーストを得る。
【0011】
実施例２
本実施例は、ナノ銀ペーストを提供し、このナノ銀ペーストに平均粒径が２０ｎｍであるナノ銀粉末、平均粒径が１００ｎｍであるナノ銀粉末からなる混合ナノ銀粉末（その質量比が５：３である）と、平均粒径が１０μｍであるＳｎ９６．５Ａｇ３．５合金粉粒（融点が２２１℃である）とが含有され、混合ナノ銀粉末とミクロンＳｎ９６．５Ａｇ３．５合金粉粒の質量比が１６０：１であり、そして上記粉粒をペースト状にする希釈剤、銀ペースト中の粉末の凝集を防止する分散剤、焼結中に溶接面の酸化層と銀ペーストにおける金属粒子酸化層を還元するための還元剤が含有される。前記希釈剤は、質量比が３：２であるヘキサノン、ｎ－ペンタンであり、ナノ銀ペースト系全体における前記希釈剤の質量百分率は、３．５％である。前記分散剤は、質量比が４：３であるポリエチレンアミドとポリアクリル酸カリウムであり、ナノ銀ペースト系全体における前記分散剤の質量百分率は、１．９％である。前記還元剤は、質量比が２：１であるシュウ酸とアジピン酸であり、ナノ銀ペースト系全体における前記還元剤の質量百分率は、０．８％である。
本実施例は、ナノ銀ペーストを提供し、このナノ銀ペーストに平均粒径が２０ｎｍであるナノ銀粉末、平均粒径が１００ｎｍであるナノ銀粉末からなる混合ナノ銀粉末（その質量比が５：３である）と、平均粒径が１０μｍであるＳｎ９６．５Ａｇ３．５合金粉粒（融点が２２１℃である）とが含有され、混合ナノ銀粉末とミクロンＳｎ９６．５Ａｇ３．５合金粉粒の質量比が１６０：１であり、そして上記粉粒をペースト状にする希釈剤、銀ペースト中の粉末の凝集を防止する分散剤、焼結中に溶接面の酸化層と銀ペーストにおける金属粒子酸化層を還元するための還元剤が含有される。前記希釈剤は、質量比が３：２であるヘキサノン、ｎ－ペンタンであり、ナノ銀ペースト系全体における前記希釈剤の質量百分率は、３．５％である。前記分散剤は、質量比が４：３であるポリエチレンアミドとポリアクリル酸カリウムであり、ナノ銀ペースト系全体における前記分散剤の質量百分率は、１．９％である。前記還元剤は、質量比が２：１であるシュウ酸とアジピン酸であり、ナノ銀ペースト系全体における前記還元剤の質量百分率は、０．８％である。
【0012】
ナノ銀ペーストの製造方法であって、以下のステップを含む。
Ｓ１、銀塩溶液を化学的に還元し、銀沈積層を１００Ｐａ以下の負圧環境において乾燥する方法で、平均粒径が２０ｎｍと１００ｎｍであるナノ銀粉末をそれぞれ得る。
Ｓ２、スズ系はんだの合金成分に応じて前記Ｓｎ９６．５Ａｇ３．５合金を配合し、Ｓｎ９６．５Ａｇ３．５合金を真空グラインダによって研磨し、平均粒径が１０μｍであるＳｎ９６．５Ａｇ３．５合金粉粒を得る。
Ｓ３、ナノ銀ペースト系全体における、質量比が３：２であるヘキサノンとｎ－ペンタンの総質量百分率が３．５％であるという配合比率に応じて、希釈剤を配合する。ナノ銀ペースト系全体における、質量比が４：３であるポリエチレンアミドとポリアクリル酸カリウムの総質量百分率が１．９％であるという配合比率に応じて、分散剤を配合する。ナノ銀ペースト系全体における、質量比が２：１であるシュウ酸とアジピン酸の総質量百分率が０．８％であるという配合比率に応じて、還元剤を配合する。
Ｓ４、ステップＳ１で製造されたナノ銀粉末（平均粒径が２０ｎｍであるナノ銀粉末、平均粒径が１００ｎｍであるナノ銀粉末の質量比は５：３である）とステップＳ２で製造されたミクロンＳｎ９６．５Ａｇ３．５合金粉粒を１６０：１の質量比に応じて、ステップＳ３で配合された、還元剤、分散剤、希釈剤を含有する混合溶媒に添加し、磁気撹拌によって均一に混合し、ミクロンスズ系はんだ粉粒が混合されたナノ銀ペーストを得る。
Ｓ１、銀塩溶液を化学的に還元し、銀沈積層を１００Ｐａ以下の負圧環境において乾燥する方法で、平均粒径が２０ｎｍと１００ｎｍであるナノ銀粉末をそれぞれ得る。
Ｓ２、スズ系はんだの合金成分に応じて前記Ｓｎ９６．５Ａｇ３．５合金を配合し、Ｓｎ９６．５Ａｇ３．５合金を真空グラインダによって研磨し、平均粒径が１０μｍであるＳｎ９６．５Ａｇ３．５合金粉粒を得る。
Ｓ３、ナノ銀ペースト系全体における、質量比が３：２であるヘキサノンとｎ－ペンタンの総質量百分率が３．５％であるという配合比率に応じて、希釈剤を配合する。ナノ銀ペースト系全体における、質量比が４：３であるポリエチレンアミドとポリアクリル酸カリウムの総質量百分率が１．９％であるという配合比率に応じて、分散剤を配合する。ナノ銀ペースト系全体における、質量比が２：１であるシュウ酸とアジピン酸の総質量百分率が０．８％であるという配合比率に応じて、還元剤を配合する。
Ｓ４、ステップＳ１で製造されたナノ銀粉末（平均粒径が２０ｎｍであるナノ銀粉末、平均粒径が１００ｎｍであるナノ銀粉末の質量比は５：３である）とステップＳ２で製造されたミクロンＳｎ９６．５Ａｇ３．５合金粉粒を１６０：１の質量比に応じて、ステップＳ３で配合された、還元剤、分散剤、希釈剤を含有する混合溶媒に添加し、磁気撹拌によって均一に混合し、ミクロンスズ系はんだ粉粒が混合されたナノ銀ペーストを得る。
【0013】
実施例３
本実施例は、ナノ銀ペーストを提供し、このナノ銀ペーストに平均粒径が１０ｎｍであるナノ銀粉末、平均粒径が１２０ｎｍであるナノ銀粉末、平均粒径が８００ｎｍであるナノ銀粉末からなる混合ナノ銀粉末（その質量比が７：４：１である）が含有され、平均粒径が１５μｍであるＳｎ９９．３Ｃｕ０．７合金粉粒（融点が２２７℃である）が含有され、混合ナノ銀粉末とミクロンＳｎ９９．３Ｃｕ０．７合金粉粒の質量比が１２０：１であり、そして上記粉粒をペースト状にする希釈剤、銀ペースト中の粉末の凝集を防止する分散剤、焼結中に溶接面の酸化層と銀ペーストにおける金属粒子酸化層を還元するための還元剤が含有される。前記希釈剤は、質量比が２：５であるｎ－ペンタンと酢酸エチルであり、ナノ銀ペースト系全体における前記希釈剤の質量百分率は、５％である。前記分散剤は、質量比が１：３であるポリアクリルアミドとドデシル硫酸ナトリウムであり、ナノ銀ペースト系全体における前記分散剤の質量百分率は、２．２％である。前記還元剤は、質量比が３：１であるグルタル酸とアビエチン酸であり、ナノ銀ペースト系全体における前記還元剤の質量百分率は、１％である。
本実施例は、ナノ銀ペーストを提供し、このナノ銀ペーストに平均粒径が１０ｎｍであるナノ銀粉末、平均粒径が１２０ｎｍであるナノ銀粉末、平均粒径が８００ｎｍであるナノ銀粉末からなる混合ナノ銀粉末（その質量比が７：４：１である）が含有され、平均粒径が１５μｍであるＳｎ９９．３Ｃｕ０．７合金粉粒（融点が２２７℃である）が含有され、混合ナノ銀粉末とミクロンＳｎ９９．３Ｃｕ０．７合金粉粒の質量比が１２０：１であり、そして上記粉粒をペースト状にする希釈剤、銀ペースト中の粉末の凝集を防止する分散剤、焼結中に溶接面の酸化層と銀ペーストにおける金属粒子酸化層を還元するための還元剤が含有される。前記希釈剤は、質量比が２：５であるｎ－ペンタンと酢酸エチルであり、ナノ銀ペースト系全体における前記希釈剤の質量百分率は、５％である。前記分散剤は、質量比が１：３であるポリアクリルアミドとドデシル硫酸ナトリウムであり、ナノ銀ペースト系全体における前記分散剤の質量百分率は、２．２％である。前記還元剤は、質量比が３：１であるグルタル酸とアビエチン酸であり、ナノ銀ペースト系全体における前記還元剤の質量百分率は、１％である。
【0014】
ナノ銀ペーストの製造方法であって、以下のステップを含む。
Ｓ１、銀塩溶液を化学的に還元し、銀沈積層を１００Ｐａ以下の負圧環境において乾燥する方法で、平均粒径が１０ｎｍ、１２０ｎｍ、８００ｎｍであるナノ銀粉末をそれぞれ得る。
２、スズ系はんだの合金成分に応じて前記Ｓｎ９９．３Ｃｕ０．７合金を配合し、Ｓｎ９９．３Ｃｕ０．７合金を真空グラインダによって研磨し、平均粒径が１５μｍであるＳｎ９９．３Ｃｕ０．７合金粉粒を得る。
Ｓ３、ナノ銀ペースト系全体における、質量比が２：５であるｎ－ペンタンと酢酸エチルの総質量百分率が５％であるという配合比率に応じて、希釈剤を配合する。ナノ銀ペースト系全体における、質量比が１：３であるポリアクリルアミドとドデシル硫酸ナトリウムの総質量百分率が２．２％であるという配合比率に応じて、分散剤を配合する。ナノ銀ペースト系全体における、質量比が３：１であるグルタル酸とアビエチン酸の総質量百分率が１％であるという配合比率に応じて、還元剤を配合する。
Ｓ４、ステップＳ１で製造されたナノ銀粉末（平均粒径が１０ｎｍであるナノ銀粉末、平均粒径が１２０ｎｍであるナノ銀粉末、平均粒径が８００ｎｍであるナノ銀粉末の質量比は７：４：１である）とステップＳ２で製造されたミクロンＳｎ９９．３Ｃｕ０．７合金粉粒を１２０：１の質量比に応じて、ステップＳ３で配合された、還元剤、分散剤、希釈剤を含有する混合溶媒に添加し、機械式撹拌によって均一に混合し、ミクロンスズ系はんだ粉粒が混合されたナノ銀ペーストを得る。
Ｓ１、銀塩溶液を化学的に還元し、銀沈積層を１００Ｐａ以下の負圧環境において乾燥する方法で、平均粒径が１０ｎｍ、１２０ｎｍ、８００ｎｍであるナノ銀粉末をそれぞれ得る。
２、スズ系はんだの合金成分に応じて前記Ｓｎ９９．３Ｃｕ０．７合金を配合し、Ｓｎ９９．３Ｃｕ０．７合金を真空グラインダによって研磨し、平均粒径が１５μｍであるＳｎ９９．３Ｃｕ０．７合金粉粒を得る。
Ｓ３、ナノ銀ペースト系全体における、質量比が２：５であるｎ－ペンタンと酢酸エチルの総質量百分率が５％であるという配合比率に応じて、希釈剤を配合する。ナノ銀ペースト系全体における、質量比が１：３であるポリアクリルアミドとドデシル硫酸ナトリウムの総質量百分率が２．２％であるという配合比率に応じて、分散剤を配合する。ナノ銀ペースト系全体における、質量比が３：１であるグルタル酸とアビエチン酸の総質量百分率が１％であるという配合比率に応じて、還元剤を配合する。
Ｓ４、ステップＳ１で製造されたナノ銀粉末（平均粒径が１０ｎｍであるナノ銀粉末、平均粒径が１２０ｎｍであるナノ銀粉末、平均粒径が８００ｎｍであるナノ銀粉末の質量比は７：４：１である）とステップＳ２で製造されたミクロンＳｎ９９．３Ｃｕ０．７合金粉粒を１２０：１の質量比に応じて、ステップＳ３で配合された、還元剤、分散剤、希釈剤を含有する混合溶媒に添加し、機械式撹拌によって均一に混合し、ミクロンスズ系はんだ粉粒が混合されたナノ銀ペーストを得る。
【0015】
実施例４
本実施例は、ナノ銀ペーストを提供し、このナノ銀ペーストに平均粒径が２５ｎｍであるナノ銀粉末、平均粒径が７０ｎｍであるナノ銀粉末、平均粒径が１２００ｎｍであるナノ銀粉末からなる混合ナノ銀粉末（その質量比が９：５：１である）が含有され、平均粒径が２０μｍであるＳｎ４２Ｂｉ５７Ａｇ１合金粉粒（融点が１３９℃である）とＳｎ９６．５Ａｇ３Ｃｕ０．５合金粉粒（融点が２１７℃である）からなる混合低融点ミクロン合金粉粒（その質量比が４：１である）が含有され、上記混合ナノ銀粉末と混合低融点ミクロン合金粉粒の質量比が３０：１であり、そして上記粉粒をペースト状にする希釈剤、銀ペースト中の粉末の凝集を防止する分散剤、焼結中に溶接面の酸化層と銀ペーストにおける金属粒子酸化層を還元するための還元剤が含有される。前記希釈剤は、質量比が１：３：４であるｎ－ペンタン、プロピレングリコール及び酢酸エチルであり、ナノ銀ペースト系全体における前記希釈剤の質量百分率は、８％である。前記分散剤は、質量比が１：２：４であるポリエチレンアミド、ポリアクリル酸ナトリウム及びドデシル硫酸ナトリウムであり、ナノ銀ペースト系全体における前記分散剤の質量百分率は、２．５％である。前記還元剤は、質量比が１：４であるシュウ酸とアビエチン酸であり、ナノ銀ペースト系全体における前記還元剤の質量百分率は、１．２％である。
本実施例は、ナノ銀ペーストを提供し、このナノ銀ペーストに平均粒径が２５ｎｍであるナノ銀粉末、平均粒径が７０ｎｍであるナノ銀粉末、平均粒径が１２００ｎｍであるナノ銀粉末からなる混合ナノ銀粉末（その質量比が９：５：１である）が含有され、平均粒径が２０μｍであるＳｎ４２Ｂｉ５７Ａｇ１合金粉粒（融点が１３９℃である）とＳｎ９６．５Ａｇ３Ｃｕ０．５合金粉粒（融点が２１７℃である）からなる混合低融点ミクロン合金粉粒（その質量比が４：１である）が含有され、上記混合ナノ銀粉末と混合低融点ミクロン合金粉粒の質量比が３０：１であり、そして上記粉粒をペースト状にする希釈剤、銀ペースト中の粉末の凝集を防止する分散剤、焼結中に溶接面の酸化層と銀ペーストにおける金属粒子酸化層を還元するための還元剤が含有される。前記希釈剤は、質量比が１：３：４であるｎ－ペンタン、プロピレングリコール及び酢酸エチルであり、ナノ銀ペースト系全体における前記希釈剤の質量百分率は、８％である。前記分散剤は、質量比が１：２：４であるポリエチレンアミド、ポリアクリル酸ナトリウム及びドデシル硫酸ナトリウムであり、ナノ銀ペースト系全体における前記分散剤の質量百分率は、２．５％である。前記還元剤は、質量比が１：４であるシュウ酸とアビエチン酸であり、ナノ銀ペースト系全体における前記還元剤の質量百分率は、１．２％である。
【0016】
ナノ銀ペーストの製造方法であって、以下のステップを含む。
Ｓ１、銀塩溶液を化学的に還元し、銀沈積層を１００Ｐａ以下の負圧環境において乾燥する方法で、平均粒径が２５ｎｍ、７０ｎｍ、１２００ｎｍであるナノ銀粉末をそれぞれ得る。
Ｓ２、スズ系はんだの合金成分に応じて前記Ｓｎ９６．５Ａｇ３Ｃｕ０．５合金とＳｎ４２Ｂｉ５７Ａｇ１合金をそれぞれ配合し、Ｓｎ４２Ｂｉ５７Ａｇ１合金とＳｎ９６．５Ａｇ３Ｃｕ０．５合金をそれぞれ真空グラインダによって研磨し、平均粒径が２０μｍであるＳｎ４２Ｂｉ５７Ａｇ１合金粉粒とＳｎ９６．５Ａｇ３Ｃｕ０．５合金粉粒を得る。
Ｓ３、ナノ銀ペースト系全体における、質量比が１：３：４であるｎ－ペンタン、プロピレングリコール及び酢酸エチルの総質量百分率が８％であるという配合比率に応じて、希釈剤を配合する。ナノ銀ペースト系全体における、質量比が１：２：４であるポリエチレンアミド、ポリアクリル酸ナトリウム及びドデシル硫酸ナトリウムの総質量百分率が２．５％であるという配合比率に応じて、分散剤を配合する。ナノ銀ペースト系全体における、質量比が１：４であるシュウ酸とアビエチン酸の総質量百分率が１．２％であるという配合比率に応じて、還元剤を配合する。
Ｓ４、ステップＳ１で製造されたナノ銀粉末（平均粒径が２５ｎｍであるナノ銀粉末、平均粒径が７０ｎｍであるナノ銀粉末、平均粒径が１２００ｎｍであるナノ銀粉末の質量比は９：５：１である）とステップＳ２で製造されたミクロン合金粉粒（Ｓｎ４２Ｂｉ５７Ａｇ１合金粉粒とＳｎ９６．５Ａｇ３Ｃｕ０．５合金粉粒の質量比が４：１である）を３０：１の質量比に応じて、ステップＳ３で配合された、還元剤、分散剤、希釈剤を含有する混合溶媒に添加し、磁気撹拌によって均一に混合し、ミクロンスズ系はんだ粉粒が混合されたナノ銀ペーストを得る。
Ｓ１、銀塩溶液を化学的に還元し、銀沈積層を１００Ｐａ以下の負圧環境において乾燥する方法で、平均粒径が２５ｎｍ、７０ｎｍ、１２００ｎｍであるナノ銀粉末をそれぞれ得る。
Ｓ２、スズ系はんだの合金成分に応じて前記Ｓｎ９６．５Ａｇ３Ｃｕ０．５合金とＳｎ４２Ｂｉ５７Ａｇ１合金をそれぞれ配合し、Ｓｎ４２Ｂｉ５７Ａｇ１合金とＳｎ９６．５Ａｇ３Ｃｕ０．５合金をそれぞれ真空グラインダによって研磨し、平均粒径が２０μｍであるＳｎ４２Ｂｉ５７Ａｇ１合金粉粒とＳｎ９６．５Ａｇ３Ｃｕ０．５合金粉粒を得る。
Ｓ３、ナノ銀ペースト系全体における、質量比が１：３：４であるｎ－ペンタン、プロピレングリコール及び酢酸エチルの総質量百分率が８％であるという配合比率に応じて、希釈剤を配合する。ナノ銀ペースト系全体における、質量比が１：２：４であるポリエチレンアミド、ポリアクリル酸ナトリウム及びドデシル硫酸ナトリウムの総質量百分率が２．５％であるという配合比率に応じて、分散剤を配合する。ナノ銀ペースト系全体における、質量比が１：４であるシュウ酸とアビエチン酸の総質量百分率が１．２％であるという配合比率に応じて、還元剤を配合する。
Ｓ４、ステップＳ１で製造されたナノ銀粉末（平均粒径が２５ｎｍであるナノ銀粉末、平均粒径が７０ｎｍであるナノ銀粉末、平均粒径が１２００ｎｍであるナノ銀粉末の質量比は９：５：１である）とステップＳ２で製造されたミクロン合金粉粒（Ｓｎ４２Ｂｉ５７Ａｇ１合金粉粒とＳｎ９６．５Ａｇ３Ｃｕ０．５合金粉粒の質量比が４：１である）を３０：１の質量比に応じて、ステップＳ３で配合された、還元剤、分散剤、希釈剤を含有する混合溶媒に添加し、磁気撹拌によって均一に混合し、ミクロンスズ系はんだ粉粒が混合されたナノ銀ペーストを得る。
【0017】
実施例５
本実施例は、ナノ銀ペーストを提供し、このナノ銀ペーストに平均粒径が１５ｎｍであるナノ銀粉末、平均粒径が６０ｎｍであるナノ銀粉末、平均粒径が９００ｎｍであるナノ銀粉末、平均粒径が１５００ｎｍであるナノ銀粉末からなる混合ナノ銀粉末（その質量比が１２：９：５：１である）が含有され、平均粒径が５０μｍであるＳｎ６４Ｂｉ３５Ａｇ１合金粉粒（融点範囲が約１３９－１８０℃である）、平均粒径が１０μｍであるＳｎ９６Ａｇ２．５Ｂｉ１Ｃｕ０．５合金粉粒（融点が約２１５℃である）、平均粒径が２μｍであるＳｎＳｂ５合金粉粒（融点が約２４０℃である）からなる混合低融点ミクロン合金粉粒（その質量比が１１：５：２である）が含有され、上記混合ナノ銀粉末と混合低融点ミクロン合金粉粒の質量比が８０：１であり、そして上記粉粒をペースト状にする希釈剤、銀ペースト中の粉末の凝集を防止する分散剤、焼結中に溶接面の酸化層と銀ペーストにおける金属粒子酸化層を還元するための還元剤が含有される。前記希釈剤は、質量比が１：２：５であるｎ－ヘプタン、ブタノール及び酢酸エチルであり、ナノ銀ペースト系全体における前記希釈剤の質量百分率は、６％である。前記分散剤は、質量比が１：１：２であるポリアクリル酸カリウム、ポリアクリルアミド及びドデシル硫酸ナトリウムであり、ナノ銀ペースト系全体における前記分散剤の質量百分率は、３％である。前記還元剤は、質量比が１：３：４である酢酸、グルタル酸及びアビエチン酸であり、ナノ銀ペースト系全体における前記還元剤の質量百分率は、１．５％である。
本実施例は、ナノ銀ペーストを提供し、このナノ銀ペーストに平均粒径が１５ｎｍであるナノ銀粉末、平均粒径が６０ｎｍであるナノ銀粉末、平均粒径が９００ｎｍであるナノ銀粉末、平均粒径が１５００ｎｍであるナノ銀粉末からなる混合ナノ銀粉末（その質量比が１２：９：５：１である）が含有され、平均粒径が５０μｍであるＳｎ６４Ｂｉ３５Ａｇ１合金粉粒（融点範囲が約１３９－１８０℃である）、平均粒径が１０μｍであるＳｎ９６Ａｇ２．５Ｂｉ１Ｃｕ０．５合金粉粒（融点が約２１５℃である）、平均粒径が２μｍであるＳｎＳｂ５合金粉粒（融点が約２４０℃である）からなる混合低融点ミクロン合金粉粒（その質量比が１１：５：２である）が含有され、上記混合ナノ銀粉末と混合低融点ミクロン合金粉粒の質量比が８０：１であり、そして上記粉粒をペースト状にする希釈剤、銀ペースト中の粉末の凝集を防止する分散剤、焼結中に溶接面の酸化層と銀ペーストにおける金属粒子酸化層を還元するための還元剤が含有される。前記希釈剤は、質量比が１：２：５であるｎ－ヘプタン、ブタノール及び酢酸エチルであり、ナノ銀ペースト系全体における前記希釈剤の質量百分率は、６％である。前記分散剤は、質量比が１：１：２であるポリアクリル酸カリウム、ポリアクリルアミド及びドデシル硫酸ナトリウムであり、ナノ銀ペースト系全体における前記分散剤の質量百分率は、３％である。前記還元剤は、質量比が１：３：４である酢酸、グルタル酸及びアビエチン酸であり、ナノ銀ペースト系全体における前記還元剤の質量百分率は、１．５％である。
【0018】
ナノ銀ペーストの製造方法であって、以下のステップを含む。
Ｓ１、銀塩溶液を化学的に還元し、銀沈積層を１００Ｐａ以下の負圧環境において乾燥する方法で、平均粒径が１５ｎｍ、６０ｎｍ、９００ｎｍと１５００ｎｍであるナノ銀粉末を得る。
Ｓ２、スズ系はんだの合金成分に応じて前記Ｓｎ６４Ｂｉ３５Ａｇ１合金、Ｓｎ９６Ａｇ２．５Ｂｉ１Ｃｕ０．５合金及びＳｎＳｂ５合金をそれぞれ配合し、それぞれ真空グラインダによって研磨し、平均粒径が５０μｍであるＳｎ６４Ｂｉ３５Ａｇ１合金粉粒、平均粒径が１０μｍであるＳｎ９６Ａｇ２．５Ｂｉ１Ｃｕ０．５合金粉粒、平均粒径が２μｍであるＳｎＳｂ５合金粉粒を得る。
Ｓ３、ナノ銀ペースト系全体における、質量比が１：２：５であるｎ－ヘプタン、ブタノール及び酢酸エチルの総質量百分率が６％であるという配合比率に応じて、希釈剤を配合する。ナノ銀ペースト系全体における、質量比が１：１：２であるポリアクリル酸カリウム、ポリアクリルアミド及びドデシル硫酸ナトリウムの総質量百分率が３％であるという配合比率に応じて、分散剤を配合する。ナノ銀ペースト系全体における、質量比が１：３：４である酢酸、グルタル酸及びアビエチン酸の総質量百分率が１．５％であるという配合比率に応じて、還元剤を配合する。
Ｓ４、ステップＳ１で製造されたナノ銀粉末（平均粒径が１５ｎｍであるナノ銀粉末、平均粒径が６０ｎｍであるナノ銀粉末、平均粒径が９００ｎｍであるナノ銀粉末、平均粒径が１５００ｎｍであるナノ銀粉末の質量比は１２：９：５：１である）とステップＳ２で製造されたミクロン合金粉粒（Ｓｎ６４Ｂｉ３５Ａｇ１合金粉粒、Ｓｎ９６Ａｇ２．５Ｂｉ１Ｃｕ０．５合金粉粒及びＳｎＳｂ５合金粉粒の質量比が１１：５：２である）を８０：１の質量比に応じて、ステップＳ３で配合された、還元剤、分散剤、希釈剤を含有する混合溶媒に添加し、機械式撹拌によって均一に混合し、ミクロンスズ系はんだ粉粒が混合されたナノ銀ペーストを得る。
Ｓ１、銀塩溶液を化学的に還元し、銀沈積層を１００Ｐａ以下の負圧環境において乾燥する方法で、平均粒径が１５ｎｍ、６０ｎｍ、９００ｎｍと１５００ｎｍであるナノ銀粉末を得る。
Ｓ２、スズ系はんだの合金成分に応じて前記Ｓｎ６４Ｂｉ３５Ａｇ１合金、Ｓｎ９６Ａｇ２．５Ｂｉ１Ｃｕ０．５合金及びＳｎＳｂ５合金をそれぞれ配合し、それぞれ真空グラインダによって研磨し、平均粒径が５０μｍであるＳｎ６４Ｂｉ３５Ａｇ１合金粉粒、平均粒径が１０μｍであるＳｎ９６Ａｇ２．５Ｂｉ１Ｃｕ０．５合金粉粒、平均粒径が２μｍであるＳｎＳｂ５合金粉粒を得る。
Ｓ３、ナノ銀ペースト系全体における、質量比が１：２：５であるｎ－ヘプタン、ブタノール及び酢酸エチルの総質量百分率が６％であるという配合比率に応じて、希釈剤を配合する。ナノ銀ペースト系全体における、質量比が１：１：２であるポリアクリル酸カリウム、ポリアクリルアミド及びドデシル硫酸ナトリウムの総質量百分率が３％であるという配合比率に応じて、分散剤を配合する。ナノ銀ペースト系全体における、質量比が１：３：４である酢酸、グルタル酸及びアビエチン酸の総質量百分率が１．５％であるという配合比率に応じて、還元剤を配合する。
Ｓ４、ステップＳ１で製造されたナノ銀粉末（平均粒径が１５ｎｍであるナノ銀粉末、平均粒径が６０ｎｍであるナノ銀粉末、平均粒径が９００ｎｍであるナノ銀粉末、平均粒径が１５００ｎｍであるナノ銀粉末の質量比は１２：９：５：１である）とステップＳ２で製造されたミクロン合金粉粒（Ｓｎ６４Ｂｉ３５Ａｇ１合金粉粒、Ｓｎ９６Ａｇ２．５Ｂｉ１Ｃｕ０．５合金粉粒及びＳｎＳｂ５合金粉粒の質量比が１１：５：２である）を８０：１の質量比に応じて、ステップＳ３で配合された、還元剤、分散剤、希釈剤を含有する混合溶媒に添加し、機械式撹拌によって均一に混合し、ミクロンスズ系はんだ粉粒が混合されたナノ銀ペーストを得る。
【0019】
本発明の技術的効果をさらに検証するために、以下では、本発明のナノ銀ペーストに対して焼結試験を行う。ここで、焼結試験に必要な検出サンプルと焼結される材料は具体的に以下のとおりである。
検出サンプル：
本発明の実施例５：ミクロンスズ系はんだ粉粒のナノ銀ペースト
比較例１：ミクロンスズ系はんだ粉粒が添加されていない（他の条件が本発明の実施例５と同じである）ナノ銀ペースト
焼結される材料：厚さが１．５ｍｍであり、焼結面積が１０ｍｍ＊８ｍｍである無酸素銅板。
焼結方式：２枚の無酸素銅板の間にそれぞれ０．１ｍｍの厚さの比較例１のナノ銀ペースト又は本発明の実施例５のナノ銀ペーストを挟み、且つ比較例１のナノ銀ペーストと本発明の実施例５のナノ銀ペーストを同時に圧力を加えない常圧リフロー焼結を行った。
以下では、焼結後の焼結層に対して性能テストを行い、焼結層の性能テストは、焼結層の空隙率、剪断強度、熱伝導率、及び温度サイクル衝撃後の焼結層の空隙率を含む。。焼結層の空隙率は、超音波走査測定器又はＸ－Ｒａｙ測定器により測定され、剪断強度は電子万能試験機により測定され、熱伝導率はレーザーフラッシュ法熱分析器により測定された。
検出サンプル：
本発明の実施例５：ミクロンスズ系はんだ粉粒のナノ銀ペースト
比較例１：ミクロンスズ系はんだ粉粒が添加されていない（他の条件が本発明の実施例５と同じである）ナノ銀ペースト
焼結される材料：厚さが１．５ｍｍであり、焼結面積が１０ｍｍ＊８ｍｍである無酸素銅板。
焼結方式：２枚の無酸素銅板の間にそれぞれ０．１ｍｍの厚さの比較例１のナノ銀ペースト又は本発明の実施例５のナノ銀ペーストを挟み、且つ比較例１のナノ銀ペーストと本発明の実施例５のナノ銀ペーストを同時に圧力を加えない常圧リフロー焼結を行った。
以下では、焼結後の焼結層に対して性能テストを行い、焼結層の性能テストは、焼結層の空隙率、剪断強度、熱伝導率、及び温度サイクル衝撃後の焼結層の空隙率を含む。。焼結層の空隙率は、超音波走査測定器又はＸ－Ｒａｙ測定器により測定され、剪断強度は電子万能試験機により測定され、熱伝導率はレーザーフラッシュ法熱分析器により測定された。
【0020】
焼結層の空隙率が小さいほど、ナノ銀ペースト焼結後の焼結層の品質が良好であることを示し、また、焼結層に温度サイクル衝撃を与えた後の空隙率の変化が小さいほど、焼結層の劣化度が低いこと、すなわち、焼結層が温度衝撃に強いことを示す。焼結層の剪断強度が大きいほど、焼結層が機械的衝撃に耐える能力が強くなる。焼結層の熱伝導率が大きいほど、焼結層がパワーデバイスが作動する時に発生した熱を伝導する能力が強いことを示す。
【0021】
（１）実験１：焼結層の空隙率と熱伝導率のテスト
表１ 焼結後の焼結層の空隙率と熱伝導率
表１ 焼結後の焼結層の空隙率と熱伝導率
【0022】
【0023】
（２）実験２：焼結層の剪断強度のテスト
実験１における比較例１のナノ銀ペーストと本発明の実施例５のナノ銀ペーストの焼結後の互いに対応する５組の焼結層に対して剪断強度のテストをそれぞれ行い、テスト結果を表２に示した。
表２ 焼結後の焼結層の剪断強度
実験１における比較例１のナノ銀ペーストと本発明の実施例５のナノ銀ペーストの焼結後の互いに対応する５組の焼結層に対して剪断強度のテストをそれぞれ行い、テスト結果を表２に示した。
表２ 焼結後の焼結層の剪断強度
【0024】
【0025】
（３）実施例３：焼結層の温度サイクル衝撃後の空隙率（劣化度）
実験１における比較例１のナノ銀ペーストと本発明の実施例５のナノ銀ペーストの焼結後の互いに対応する５組の焼結層に対してそれぞれ－４０℃－１２５℃の温度サイクル衝撃を１０００回行った後に、それの焼結層の空隙率を測定し（温度サイクル衝撃後の焼結層の空隙率が温度サイクル衝撃前の焼結層の空隙率に比べて大きく変化した場合、劣化度が比較的に著しいことを表し、ここで、劣化度＝温度サイクル衝撃後の空隙率－温度サイクル衝撃前の空隙率である）、テスト結果を表３に示した。
表３ 焼結後の焼結層の温度サイクル衝撃後の劣化度
実験１における比較例１のナノ銀ペーストと本発明の実施例５のナノ銀ペーストの焼結後の互いに対応する５組の焼結層に対してそれぞれ－４０℃－１２５℃の温度サイクル衝撃を１０００回行った後に、それの焼結層の空隙率を測定し（温度サイクル衝撃後の焼結層の空隙率が温度サイクル衝撃前の焼結層の空隙率に比べて大きく変化した場合、劣化度が比較的に著しいことを表し、ここで、劣化度＝温度サイクル衝撃後の空隙率－温度サイクル衝撃前の空隙率である）、テスト結果を表３に示した。
表３ 焼結後の焼結層の温度サイクル衝撃後の劣化度
【0026】
【0027】
本発明の技術的効果をさらに検証するために、以下では、本発明の実施例１における、粒径及び添加量の異なるミクロンスズ系はんだ粉粒を添加したナノ銀ペーストを比較例として、焼結試験を行った。ここで、焼結試験に必要な検出サンプルと焼結される材料は具体的に以下のとおりである。
測定サンプル：本発明の実施例１における、粒径及び添加量の異なるミクロンスズ系はんだ粉粒を添加したナノ銀ペースト
本発明の実施例１：ナノ銀粉末と平均粒径が５μｍであるミクロンＳｎ４２Ｂｉ５８粉粒の質量比２００：１に応じて製造されたナノ銀ペースト
比較例２：ナノ銀粉末と平均粒径が５μｍであるミクロンＳｎ４２Ｂｉ５８粉粒の質量比１０：１（他の条件が本発明の実施例１と同じである）に応じて製造されたナノ銀ペースト
比較例３：ナノ銀粉末と平均粒径が５μｍであるミクロンＳｎ４２Ｂｉ５８粉粒の質量比８００：１（他の条件が本発明の実施例１と同じである）に応じて製造されたナノ銀ペースト
比較例４：ナノ銀粉末と平均粒径が２５０μｍであるミクロンＳｎ４２Ｂｉ５８粉粒の質量比２００：１（他の条件が本発明の実施例１と同じである）に応じて製造されたナノ銀ペースト
焼結される材料：厚さが１．５ｍｍであり、焼結面積が１０ｍｍ＊８ｍｍである無酸素銅板。
焼結方式：２枚の無酸素銅板の間にそれぞれ０．１ｍｍの厚さの本発明の実施例１、比較例２、比較例３、比較例４のナノ銀ペーストを挟み、且つ本発明の実施例１、比較例２、比較例３、比較例４のナノ銀ペーストを同時に圧力を加えない常圧リフロー焼結を行った。
焼結後の焼結層について、－４０℃－１２５℃の温度サイクル衝撃が１０００回行われた劣化度に対してテストを行い、テスト結果を表４に示した。
表４ 焼結後の焼結層の温度サイクル衝撃後の劣化度
測定サンプル：本発明の実施例１における、粒径及び添加量の異なるミクロンスズ系はんだ粉粒を添加したナノ銀ペースト
本発明の実施例１：ナノ銀粉末と平均粒径が５μｍであるミクロンＳｎ４２Ｂｉ５８粉粒の質量比２００：１に応じて製造されたナノ銀ペースト
比較例２：ナノ銀粉末と平均粒径が５μｍであるミクロンＳｎ４２Ｂｉ５８粉粒の質量比１０：１（他の条件が本発明の実施例１と同じである）に応じて製造されたナノ銀ペースト
比較例３：ナノ銀粉末と平均粒径が５μｍであるミクロンＳｎ４２Ｂｉ５８粉粒の質量比８００：１（他の条件が本発明の実施例１と同じである）に応じて製造されたナノ銀ペースト
比較例４：ナノ銀粉末と平均粒径が２５０μｍであるミクロンＳｎ４２Ｂｉ５８粉粒の質量比２００：１（他の条件が本発明の実施例１と同じである）に応じて製造されたナノ銀ペースト
焼結される材料：厚さが１．５ｍｍであり、焼結面積が１０ｍｍ＊８ｍｍである無酸素銅板。
焼結方式：２枚の無酸素銅板の間にそれぞれ０．１ｍｍの厚さの本発明の実施例１、比較例２、比較例３、比較例４のナノ銀ペーストを挟み、且つ本発明の実施例１、比較例２、比較例３、比較例４のナノ銀ペーストを同時に圧力を加えない常圧リフロー焼結を行った。
焼結後の焼結層について、－４０℃－１２５℃の温度サイクル衝撃が１０００回行われた劣化度に対してテストを行い、テスト結果を表４に示した。
表４ 焼結後の焼結層の温度サイクル衝撃後の劣化度
【0028】
【手続補正書】
【提出日】2023-09-25
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ナノ銀ペーストであって、ナノ銀粉末と、ミクロンスズ系はんだ粉粒と、還元剤と、分散剤と、希釈剤とを含み、
前記ナノ銀粉末と前記ミクロンスズ系はんだ粉粒との質量比は、２０－５００：１であることを特徴とするナノ銀ペースト。
【請求項2】
前記ミクロンスズ系はんだ粉粒の材質は、融点が１２０－２５０℃の範囲内にあるスズ系合金であることを特徴とする請求項１に記載のナノ銀ペースト。
【請求項3】
前記ミクロンスズ系はんだ粉粒の材質は、ＳｎＢｉ系合金、ＳｎＢｉＡｇ系合金、ＳｎＡｇ系合金、ＳｎＣｕ系合金、ＳｎＡｇＣｕ系合金、ＳｎＳｂ系合金、ＳｎＳｂＣｕ系合金、ＳｎＳｂＡｇ系合金、ＳｎＡｇＣｕＢｉ系合金、ＳｎＡｇＣｕＳｂ系合金のうちの少なくとも一種であることを特徴とする請求項２に記載のナノ銀ペースト。
【請求項4】
前記ナノ銀粉末の平均粒径は、５－３０００ｎｍであり、前記ミクロンスズ系はんだ粉粒の平均粒径は、０．１－１００μｍであることを特徴とする
請求項１に記載のナノ銀ペースト。
【請求項5】
前記ナノ銀粉末の平均粒径は、１０－１５００ｎｍであり、前記ミクロンスズ系はんだ粉粒の平均粒径は、０．５－５０μｍであることを特徴とする
請求項４に記載のナノ銀ペースト。
【請求項6】
前記ナノ銀粉末は、一種の平均粒径のナノ銀粉末であり、又は二種以上の異なる平均粒径のナノ銀粉末混合物であることを特徴とする請求項１に記載のナノ銀ペースト。
【請求項7】
前記ナノ銀粉末と前記ミクロンスズ系はんだ粉粒との質量比は、３０－２００：１であることを特徴とする請求項１に記載のナノ銀ペースト。
【請求項8】
前記希釈剤は、アルコール類、炭化水素類、ケトン類、エステル類のうちの少なくとも一種であり、系中の前記希釈剤の質量百分率は２－８％であり、
前記分散剤は、ポリアルキレン類アミド、ポリアルキレン類酸塩、アルキル酸塩のうちの少なくとも一種であり、
系中の前記分散剤の質量百分率は０．１－３％であり、
前記還元剤は、有機酸のうちの少なくとも一種であり、
系中の前記還元剤の質量百分率は０．１－１．５％であることを特徴とする
請求項１に記載のナノ銀ペースト。
【国際調査報告】