JP4247801B2 - ペースト状金属粒子組成物および接合方法 - Google Patents
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Description
近年、チップ部品の高性能化により、チップ部品からの発熱量が増え、電気伝導性はもとより、熱伝導性の向上が要求される。したがって、金属粒子の含有率を可能な限り増加することにより電気伝導性、熱伝導性を向上しようとする。ところが、そうすると、ペーストの粘度が上昇し、作業性が著しく低下するという問題がある。
[1](A)平均粒径0.001〜50μmであり,その表面が撥水性有機物で被覆された金属粒子100重量部と、(B)揮発性分散媒3〜30重量部とからなり、該揮発性分散媒(B)が,誘電率の異なる揮発性分散媒(B1)と揮発性分散媒(B2)とからなり、かつ、揮発性分散媒(B1)と揮発性分散媒(B2)が,常温において完全には相溶しない混合比率であることを特徴とする、ペースト状金属粒子組成物。
[2]撥水性有機物が高級脂肪酸,高級脂肪酸アミドまたは高級脂肪酸エステルであり、金属粒子(A)の金属が金,銀,銅,パラジウム,ニッケル,スズ,アルミニウム,または,それらの合金であることを特徴とする、[1]記載のペースト状金属粒子組成物。
[3]金属粒子(A)が高級脂肪酸被覆銀粒子であることを特徴とする、[2]記載のペースト状金属粒子組成物。
[4]揮発性分散媒(B1)と揮発性分散媒(B2)が、水,揮発性1価アルコール,エーテル結合を有する揮発性一価アルコール、揮発性多価アルコール,揮発性炭化水素,揮発性エーテル,揮発性脂肪酸エステル,揮発性ケトン,揮発性脂肪酸アミド,揮発性脂肪族アミンおよびアルキルニトリルからなる群から選択され、かつ、該揮発性分散媒(B1)と該揮発性分散媒(B2)の25℃における誘電率の差が2.0以上であることを特徴とする、[1]記載のペースト状金属粒子組成物。
[5]揮発性分散媒(B1)と揮発性分散媒(B2)の混合比率が98:2から2:98の範囲であることを特徴とする、[1]記載のペースト状金属粒子組成物。
[6]揮発性分散媒(B1)と揮発性分散媒(B2)の混合比率が98:2から2:98の範囲であることを特徴とする、[4]記載のペースト状金属粒子組成物。
[7][1]〜[6]のいずれかに記載のペースト状金属粒子組成物を、複数の金属製部材間に介在させ、加熱により,加圧しつつ超音波振動印加により,または,加圧および加熱しつつ超音波振動印加により、揮発性分散媒を揮散させ,金属粒子(A)同士を焼結させることにより、複数の金属製部材同士を接合させることを特徴とする、金属製部材の接合方法。
[8](A)平均粒径0.001〜50μmであり、その表面が撥水性有機物で被覆された金属粒子100重量部と、(C)25℃における誘電率が30〜75であり,金属粒子(A)をはじかない揮発性分散媒3〜30重量部とからなることを特徴とする、ペースト状金属粒子組成物。
[9]撥水性有機物が高級脂肪酸,高級脂肪酸アミドまたは高級脂肪酸エステルであり、金属粒子(A)の金属が金,銀,銅,パラジウム,ニッケル,スズ,アルミニウム,または,それらの合金であることを特徴とする、[8]記載のペースト状金属粒子組成物。
[10]金属粒子(A)が高級脂肪酸被覆銀粒子であることを特徴とする、[9]記載のペースト状金属粒子組成物。
[11]揮発性分散媒(C)が揮発性多価アルコール,ジメチルホルムアミドまたは揮発性一価アルコール水溶液であることを特徴とする、[8]記載のペースト状金属粒子組成物。
[12][7]〜[11]のいずれかに記載のペースト状金属粒子組成物を,複数の金属製部材間に介在させ、加熱により,加圧しつつ超音波振動印加により,または,加圧および加熱しつつ超音波振動印加により、揮発性分散媒(C)を揮散させ,金属粒子(A)同士を焼結させることにより、複数の金属製部材同士を接合させることを特徴とする、金属製部材の接合方法。;により達成される。
本発明の接合方法によると、金属製部材間のペースト状金属粒子組成物は、加熱により該揮発性分散媒が揮散し、該金属粒子(A)の焼結温度以上の温度での加熱により,該金属粒子(A)同士が焼結して固体状となり、複数の金属製部材同士を強固に接合させることができる。
1 ペースト状金属粒子組成物
2 先端キャップ
3 シリンジ
4 プランジャー
5 エンドキャップ
金属粒子(A)の形状は、球状,略球状,略立方体状,フレーク状,不定形状などである。保存安定性の点で、好ましくはフレーク状である。
特に好ましくは、還元法で作られた銀粒子をフレーク化したものである。なお、還元法の銀粒子の製造方法は多く提案されているが、硝酸銀水溶液に水酸化ナトリウム水溶液を加えて酸化銀を作製し、これにホルマリンのような還元剤の水溶液を加えることにより酸化銀を還元して銀粒子を生成し、水洗,ろ過,乾燥等をおこなうことが一般的である。
粒状の金属粒子と、高級脂肪酸,高級脂肪酸金属塩(ただし、アルカリ金属塩を除く),高級脂肪酸エステル,高級脂肪酸アミド等の撥水性有機物とを、セラミック製のボールとともに、回転式ドラム装置(例えばボールミル)に投入し、ボールで金属粒子を物理的にたたくことにより、容易にフレーク状(鱗片状)に加工できる。この際、潤滑性向上のための高級脂肪酸,高級脂肪酸金属塩(ただし、アルカリ金属塩を除く),高級脂肪酸エステル,高級脂肪酸アミド等の撥水性有機物が、フレーク状金属粒子に付着する。このような高級脂肪酸としては、ラウリン酸,ミリスチン酸,パルミチン酸,ステアリン酸,オレイン酸,リノール酸,リノレン酸が例示されるが、高級飽和脂肪酸であることが好ましい。このような高級飽和脂肪酸としては、ララウリン酸,ミリスチン酸,パルミチン酸,ステアリン酸が例示される。フレーク状金属表面は、このような高級脂肪酸等により半分以上が被覆されておればよいが、全部が被覆されていることが好ましい。このように金属表面が撥水性有機物により被覆された金属粒子は、撥水性を示す。撥水性有機物の付着量が少なすぎると、金属粒子が分離沈降しやすくなり、多すぎると焼結性が低下することがある。したがって、撥水性有機物の付着量は、0.01〜3%が好ましく、0.1〜1%であることがより好ましい。撥水性有機物の付着量は通常の方法で測定できる。例えば、窒素ガス中で撥水性有機物の沸点以上に加熱して重量減少を測定する方法、金属粒子を酸素気流中で加熱して金属粒子に付着していた撥水性有機物中の炭素を炭酸ガスに変え,赤外線吸収スペクトル法により定量分析する方法が例示される。
表面を撥水性有機物で被覆した金属粒子(A)は、通常の方法でも製造することができる。例えば、撥水性有機物の溶液中に金属粒子を浸漬し、金属粒子を取り出して乾燥することにより製造することができる。
完全には相溶しないかどうかは、次の方法で判定できる。
すなわち、ガラス容器内で揮発性分散媒(B1)と揮発性分散媒(B2)を攪拌混合し、泡が消えるまで静置後、目視観察する。二層に分離しているか,または,濁っている場合には、相溶していないと判定できる。混合液が一層であり透明であれば、相溶していると判定できる。
揮発性分散媒(B1)と揮発性分散媒(B2)が相溶して均一な状態であると、ペースト状金属組成物中の金属粒子(A)が分離するため,沈降することを防止できない。揮発性分散媒(B1)と揮発性分散媒(B2)の混合比率は、完全には相溶しなければ良く、その比率は99:2〜2:99の範囲内であることが好ましい。
本発明のペースト状金属粒子組成物を、加熱焼結性,あるいは,加熱・超音波振動焼結性の接合剤、接着剤として使用するためには、分散媒は非揮発性ではなく、揮発性であることが必要である。特に、金属粒子(A)が銀粒子の場合、焼結する際に分散媒が揮散すると,銀粒子が焼結しやすくなり,接合剤、接着剤として利用しやすくなるからである。揮発性分散媒の沸点は、60℃〜300℃であることが好ましい。沸点が60℃未満であると、ペースト状金属粒子組成物を調製する作業中に溶媒が揮散しやすく、沸点が300℃より大であると、加熱後も揮発性分散媒(B)が残留しかねないからである。
具体的には、水、エチルアルコール,プロピルアルコール,ブチルアルコール,ペンチルアルコール,ヘキシルアルコール,ヘプチルアルコール,オクチルアルコール,ノニルアルコール,デシルアルコール等の揮発性一価アルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル(メチルセロソルブ,メチルカルビトール),エチレングリコールモノエチルエーテル(エメチルセロソルブ,エチルカルビトール),エチレングリコールモノプロピルエーテル(プロピルセロソルブ,プロピルカルビトール),エチレングリコールモノブチルエーテル(ブチルセロソルブ,ブチルカルビトール),プロピレングリコールモノメチルエーテル,メチルメトキシブタノール等のエーテル結合を有する揮発性一価アルコール、ベンジルアルコール、2−フェニルエチルアルコールなどの揮発性アラルキルアルコール、エチレングリコール,プロピレングリコール,グリセリンなどの揮発性多価脂肪族アルコール、低級n−パラフィン,低級イソパラフィン等の揮発性脂肪族炭化水素、トルエン,キシレン等の揮発性芳香族炭化水素、アセトン,メチルエチルケトン,メチルイゾブチルケトン,シクロヘキサノン,ジアセトンアルコール(4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン),2−オクタノン,イソホロン(3,5,5−トリメチル−2−シクロヘキセン−1−オン),ジイブチルケトン(2,6−ジメチル−4−ヘプタノン)等の揮発性脂肪族ケトン、酢酸エチル(エチルアセテート),酢酸ブチル,アセトキシエタン,酪酸メチル,ヘキサン酸メチル,オクタン酸メチル,デカン酸メチル,メチルセロソルブアセテート,プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートのような揮発性脂肪族カルボン酸エステル、テトラヒドロフラン,ジプロピルエーテル,エチレングリコールジメチルエーテル,エチレングリコールジエチルエーテル,エチレングリコールジブチルエーテル,プロピレングリコールジメチルエーテル,エトキシエチルエーテル等の揮発性脂肪族エーテル、低分子量の揮発性シリコーンオイルおよび揮発性有機変成シリコーンオイル、アセトアミド,N,N-ジメチルホルムアミドのような揮発性カルボン酸アミド、メチルアミン,エチルアミン,プロピルアミン,エチレンジアミンのような揮発性1級脂肪族アミン,ジメチルアミン,ジエチルアミンのような揮発性2級脂肪族アミン,トリメチルアミン,トリエチルアミンのような揮発性3級脂肪族アミン,その他の揮発性脂肪族アミン、アセトニトリル,プロピオニトリルのような揮発性アルキルニトリルが例示される。水は純水が好ましく、その電気伝導度は100μS/cm以下が好ましく,10μS/cm以下がより好ましい。純水の製造方法は、通常の方法で良く、イオン交換法,逆浸透法,蒸留法が例示される。
揮発性分散媒(B1)として、25℃における誘電率の高い、水,揮発性1価アルコール,揮発性多価アルコール,揮発性アラルキルアルコール,N,N-ジメチルホルムアミド,揮発性脂肪族アミン,揮発性脂肪族エーテル,揮発性脂肪族カルボン酸エステルまたは揮発性脂肪族ケトンを選択すること、揮発性分散媒(B2)として、25℃における誘電率が揮発性分散媒(B1)より2以上小さい,好ましくは3以上小さい,より好ましくは5以上小さい揮発性脂肪族エーテル,揮発性脂肪族カルボン酸エステル,揮発性脂肪族ケトン,揮発性脂肪族炭化水素,揮発性芳香族炭化水素または揮発性シリコーンオイルを選択することが好ましい。この際、揮発性分散媒(B1)と揮発性分散媒(B2)は、25℃における誘電率の差が2以上,好ましくは3以上,より好ましくは5以上であれば、同種の有機化合物であってもよい。
揮発性分散媒(B1)と揮発性分散媒(B2)の25℃における誘電率の差が2未満であると、両揮発性分散媒同士の相溶性が高くなり、ペースト状金属粒子組成物における金属粒子(A)の分離,沈降が防止できにくくなるからである。
25℃における誘電率の差が2以上,好ましくは3以上,より好ましくは5以上であっても、選択した揮発性分散媒(B1)と揮発性分散媒(B2)とが、ある程度相溶するが、完全には相溶しないことが必要である。また、金属粒子(A)と配合する際に、揮発性分散媒(B1)と揮発性分散媒(B2)は、ある程度相溶するが,完全には相溶しないような混合比率であることが必要である。
なお、揮発性分散媒は(B1)、(B2)ともに2種類以上を併用しても良いが、(B1)と(B2)の混合時に相溶しない混合比率であることが必要である。
金属粒子(A)は、前述したとおりである。
揮発性分散媒(C)は、炭素原子,水素原子および酸素原子からなる揮発性有機化合物、炭素原子,水素原子および窒素原子からなる揮発性有機化合物、炭素原子,水素原子,酸素原子および窒素原子からなる揮発性有機化合物などから、25℃における誘電率が30〜75であるものを選択することにより得られる。具体的には、25℃における誘電率が30〜75である揮発性一価アルコール,揮発性多価アルコール,揮発性低級脂肪族カルボン酸アミド,揮発性アルキルニトリル,および,揮発性アルコール(例えば、揮発性一価アルコール,揮発性多価アルコール)の水溶液から選択される。
そのような揮発性分散媒(C)として、メチルアルコール等の揮発性一価低級アルコール、揮発性一価低級アルコール(例えば、エチルアルコール)の水溶液、エチレングリコール,プロピレングリコール,グリセリンなどの揮発性多価アルコール、アセトアミド,ジメチルホルムアミドなどの揮発性低級脂肪族カルボン酸アミド、アセトニトリル,プロピオニトリルのような揮発性アルキルニトリルが例示される。これらのうちでは、誘電率が30〜70である多価アルコールが好ましい。なお、分散媒は2種類以上を併用しても、その混合物の25℃における誘電率が30〜75であれば良い。
加圧,加熱しつつ超音波振動を印加して焼結する場合の加熱温度は、常温より高く、揮発性分散媒(B)もしくは揮発性分散媒(C)が揮散し金属粒子(A)が焼結できる温度であればよい。しかし、加熱温度が400℃を越えると、揮発性分散媒(B)もしくは揮発性分散媒(C)が突沸的に蒸発して、固形状金属の形状に悪影響が出る恐れがあるため、400℃以下,かつ該金属粒子(A)の融点未満の温度であることが好ましく、300℃以下であることがより好ましい。
TGA法により以下のように測定した。金属粒子を窒素気流中で10℃/分の割合で500℃まで昇温し、そのまま500℃で1時間保持した。[加熱前の重量−加熱後の重量]/[加熱前の重量]x100=撥水性有機物量(単位%)とした。
液体誘電率測定装置(Scientifica社製、モデル870)により測定した。
ペースト状金属粒子組成物1を、先端キャップ2を装着したシリンジ3(内径12mm、長さ55mm、内容積5cc、EFD社製)に、シリンジ3の先端部を下向きにして30mmの高さまで入れた後、プランジャー4を装着し、最後にエンドキャップ5を装着して密閉した。シリンジ3の先端部を下向きにして垂直に保持して24時間静置した。シリンジ3内のペースト状金属粒子組成物1の上部に分離した揮発性分散媒層の厚さ(mm)を測定した。
幅25mm×長さ75mm×厚さ1mmの銀メッキ銅板に、100μm厚のメタルマスクを用いて、ペースト状金属粒子組成物を塗布し(塗布面積:5mm×5mm)、その上に幅5mm×長さ5mm×厚さ0.5mmの銀製チップを搭載後、強制循環式オーブン内で200℃で1時間加熱することにより、銀製チップを銀メッキ銅板に接着させた。かくして得られた接着強度測定用試験体をダイシェア強度測定試験機に取付け、銀製チップの側面を、ダイシェア強度測定試験機のダイシェアツールにより、速度23mm/分で押圧した。銀製チップと銀メッキ銅板間の接合部がせん断破壊したときの荷重をもって、接着強度(単位;kgf)とした。なお、接着強度試験は3回であり、その平均値を接着強度Aとした。
[接着強度B]
幅25mm×長さ75mm×厚さ1mmの銀メッキ銅板に、100μm厚のメタルマスクを用いて、ペースト状金属粒子組成物を塗布し(塗布面積:5mm×5mm)、その上に幅5mm×長さ5mm×厚さ0.5mmの銀製チップを搭載して接着強度測定用前躯体を作った。接着強度測定用前躯体を超音波熱圧着装置に取付け、超音波振動の周波数30kHz、超音波振動の振幅4μm、押当て圧力100N/cm2という条件で、超音波熱圧着装置の圧着部(プローブ)を上方から該接着強度測定用前躯体の銀製チップの上部に押し当てて、超音波振動を印加しながら200℃の温度で30秒間圧着した。かくして得られた接着強度測定用試験体をダイシェア強度測定試験機に取付け、銀製チップの側面をダイシェア強度測定試験機のダイシェアツールにより速度23mm/分で押圧し、銀製チップと銀メッキ銅板間の接合部がせん断破壊したときの荷重をもって接着強度(単位;kgf)とした。なお、接着強度試験は3回であり、その平均値を接着強度Bとした。
市販の,還元法で製造された銀粒子をフレーク化することにより作られた,1次粒子の平均粒径が3.0μm(レーザー回折法により測定)であるフレーク状の銀粒子(0.5重量%のステアリン酸で銀表面が被覆されており、この銀粒子は撥水性を有する)100部に、揮発性分散媒(B1)としてベンジルアルコール(和光純薬工業株式会社発売の試薬、誘電率13.0)12部、および、揮発性分散媒(B2)として1−ヘキサン(和光純薬工業株式会社発売の試薬、誘電率2.0)3部を添加し、ヘラを用いて均一に混合することにより、ペースト状銀粒子組成物を調製した。揮発性分散媒(B1)としてのベンジルアルコール12部と揮発性分散媒(B2)としての1−ヘキサン3部の混合物は、相溶しない比率である。両者を攪拌,混合すると白濁し、静置するとすぐに2層に分離した。
このペースト状銀粒子組成物は、シリンジ内において銀粒子と揮発性分散媒の分離が認められなかった。このペースト状銀粒子組成物の接着強度を測定し、結果を表1にまとめて示した。以上の結果より、このペースト状銀粒子組成物は、銀粒子と揮発性分散媒の分離がなく、保存安定性に優れており、金属製部材を強固に接合するのに有用なことがわかる。
実施例1において、銀粒子の代わりに、市販の,銅粒子をフレーク化することにより作られた,1次粒子の平均粒径が4.0μm(レーザー回折法により測定)であるフレーク状の銅粒子(0.5重量%のステアリン酸で銅表面が被覆されており、この銅粒子は撥水性を有する)を用いた以外は、実施例1と同様にして、ペースト状銅粒子組成物を調製した。このペースト状銅粒子組成物は、シリンジ内において銅粒子と揮発性分散媒の分離が認められなかった。結果を表1にまとめて示した。
以上の結果より、このペースト状銅粒子組成物は、銅粒子と揮発性分散媒の分離がなく、長時間の保存安定性が優れていることがわかる。
市販の,ニッケル粒子をフレーク化することにより作られた,1次粒子の平均粒径が6.0μm(レーザー回折法により測定)であるフレーク状のニッケル粒子(0.8重量%のオレイン酸でニッケル表面が被覆されており、このニッケル粒子は撥水性を有する)100部に、揮発性分散媒(B1)としてN,N−ジメチルホルムアミド(和光純薬工業株式会社発売の試薬、誘電率38.0)12部、および、揮発性分散媒(B2)として1−ヘキサン((和光純薬工業株式会社発売の試薬、誘電率2.0)3部を添加し、ヘラを用いて均一に混合することにより、ペースト状ニッケル粒子組成物を調製した。揮発性分散媒(B1)としてのN,N−ジメチルホルムアミド12部と揮発性分散媒(B2)としての1−ヘキサン3部の混合物は、相溶しない比率である。両者を攪拌混合すると白濁し、静置するとすぐに2層に分離した。
このペースト状ニッケル粒子組成物は、シリンジ内においてニッケル粒子と揮発性分散媒の分離が認められなかった。結果を表1にまとめて示した。以上の結果より、このペースト状ニッケル粒子組成物は、ニッケル粒子と揮発性分散媒の分離がなく、長時間の保存安定性が優れていることがわかる。
市販の,還元法で製造された銀粒子をフレーク化することにより作られた,1次粒子の平均粒径が3.0μm(レーザー回折法により測定)であるフレーク状の銀粒子(0.5重量%のステアリン酸で銀表面が被覆されており、この銀粒子は撥水性を有する)100部に、揮発性分散媒(B1)としてビス(2−エトキシエチル)エーテル(和光純薬工業株式会社発売の試薬、誘電率5.6)11部、および、揮発性分散媒(B2)としてエチレングリコール(和光純薬工業株式会社発売の試薬、誘電率39.0)4部を添加し、ヘラを用いて均一に混合することにより、ペースト状金属粒子組成物を調製した。揮発性分散媒(B1)であるビス(2−エトキシエチル)エーテル11部と揮発性分散媒(B2)であるエチレングリコール4部の混合物は、相溶しない比率である。両者を攪拌混合すると白濁し、静置するとすぐに2層に分離した。
このペースト状金属粒子組成物は、シリンジ内において銀粒子と揮発性分散媒の分離が認められなかった。このペースト状銀粒子組成物の接着強度を測定し、結果を表1にまとめて示した。以上の結果より、このペースト状銀粒子組成物は、銀粒子と揮発性分散媒の分離がなく、保存安定性に優れており、金属製部材を強固に接合するのに有用なことがわかる。
市販の,沈殿法で製造された,1次粒子の平均粒径が1.1μm(レーザー回折法により測定)である粒状の銀粒子(1.5重量%のステアリン酸で銀表面が被覆されており、この銀粒子は撥水性を有する)100部に、揮発性分散媒(B1)として1,2−ジアセトキシエタン(和光純薬工業株式会社発売の試薬、誘電率7.3)14部、および、揮発性分散媒(B2)としてアイソゾール300(新日本石油株式会社発売のイソパラフィン混合物、誘電率2.1)2部を添加し、ヘラを用いて均一に混合することにより、ペースト状銀粒子組成物を調製した。揮発性分散媒(B1)である1,2−ジアセトキシエタン14部と揮発性分散媒(B2)であるアイソゾール3002部の混合物は、相溶しない比率である。両者を攪拌混合すると白濁し、静置するとすぐに2層に分離した。
このペースト状銀粒子組成物は、シリンジ内において銀粒子と揮発性分散媒の分離が認められなかった。このペースト状銀粒子組成物の接着強度を測定し、結果を表1にまとめて示した。以上の結果より、このペースト状銀粒子組成物は、銀粒子と揮発性分散媒の分離がなく、保存安定性に優れており、金属製部材を強固に接合するのに有用なことがわかる。
実施例5において、揮発性分散媒(B1)として、1,2−ジアセトキシエタンの代わりにメチル−n−ヘキシルケトン(和光純薬工業株式会社発売の試薬、誘電率12.2)14部を用い、揮発性分散媒(B2)の代わりに純水(蒸留水、誘電率80.0)2部を用いた以外は実施例5と同様にして、ペースト状銀粒子組成物を調製した。揮発性分散媒(B1)であるメチル−n−ヘキシルケトン14部と揮発性分散媒(B2)である純水2部の混合物は、相溶しない比率であり、両者を攪拌混合すると白濁した。
このペースト状銀粒子組成物は、シリンジ内において銀粒子と揮発性分散媒の分離は認められなかった。このペースト状銀粒子組成物の接着強度を測定し、結果を表1にまとめて示した。以上の結果より、このペースト状銀粒子組成物は、銀粒子と揮発性分散媒の分離がなく、保存安定性に優れており、金属製部材を強固に接合するのに有用なことがわかる。
市販の,還元法で製造された銀粒子をフレーク化することにより作られた,1次粒子の平均粒径が3.0μmレーザー回折法により得られるであるフレーク状の銀粒子(0.5重量%のステアリン酸で銀表面が被覆されており、この銀粒子は撥水性を有する)100部に、揮発性分散媒(C)としてエチレングリコール(和光純薬工業株式会社発売の試薬、誘電率39.0)15部を添加し、回転式混練機を用いて均一に混合することにより、ペースト状銀粒子組成物を調製した。
このペースト状銀粒子組成物は、シリンジ内において銀粒子と分散媒の分離が認められなかった。このペースト状銀粒子組成物の接着強度を測定し、結果を表2にまとめて示した。以上の結果より、このペースト状銀粒子組成物は、銀粒子と分散媒の分離がなく、保存安定性に優れており、金属製部材を強固に接合するのに有用なことがわかる。
市販の,銅粒子をフレーク化することにより作られた,1次粒子の平均粒径が4.0μm(レーザー回折法により測定)であるフレーク状の銅粒子(0.5重量%のステアリン酸で銅表面が被覆されており、この銅粒子は撥水性を有する)100部に、揮発性分散媒(C)としてグリセリン(和光純薬工業株式会社発売の試薬、誘電率47.0)15部を添加し、回転式混練機を用いて均一に混合することにより、ペースト状銅粒子組成物を調製した。
このペースト状銅粒子組成物は、シリンジ内において銅粒子と分散媒の分離が認められなかった。結果を表2にまとめて示した。以上の結果より、このペースト状銅粒子組成物は、銅粒子と分散媒の分離がなく、長時間の保存安定性が優れていることがわかる。
実施例8において、銅粒子の代わりに,市販の,ニッケル粒子をフレーク化することにより作られた、1次粒子の平均粒径が6.0μm(レーザー回折法により測定)であるフレーク状のニッケル粒子(0.8重量%のオレイン酸でニッケル表面が被覆されており、このニッケル粒子は撥水性を有する)を用いた以外は、実施例8と同様にしてペースト状ニッケル粒子組成物を調製した。このペースト状ニッケル粒子組成物は、シリンジ内においてニッケル粒子と分散媒の分離が認められなかった。結果を表2にまとめて示した。以上の結果より、このペースト状ニッケル粒子組成物は、ニッケル粒子と分散媒の分離がなく、長時間の保存安定性が優れていることがわかる。
市販の,沈殿法で製造された,1次粒子の平均粒径(レーザー回折法により測定)が1.1μmである粒状の銀粒子(1.5重量%のステアリン酸で銀表面が被覆されており、この銀粒子は撥水性を有する)100部に、揮発性分散媒(C)としてN,N−ジメチルホルムアミド(和光純薬工業株式会社発売の試薬、誘電率38.0)15部を添加し、回転式混練機を用いて均一に混合することにより、ペースト状銀粒子組成物を調製した。
このペースト状銀粒子組成物は、シリンジ内において銀粒子と分散媒の分離が認められなかった。このペースト状銀粒子組成物の接着強度を測定し、結果を表2にまとめて示した。以上の結果より、このペースト状銀粒子組成物は、銀粒子と分散媒の分離がなく、保存安定性に優れており、金属製部材を強固に接合するのに有用なことがわかる。
実施例1において、揮発性分散媒(B1)として、ベンジルアルコールの代わりに純水(誘電率80.0)15部、および、揮発性分散媒(B2)として、1−ヘキサンの代わりにエタノール(和光純薬工業株式会社発売の試薬、誘電率24.0)3部を用いた以外は、実施例1と同様にして、ペースト状銀粒子組成物を調製した。純水15部とエタノール3部の混合溶液の誘電率は68である。このペースト状銀粒子組成物は、シリンジ内において銀粒子と分散媒の分離が認められなかった。このペースト状銀粒子組成物の接着強度を測定し、結果を表2にまとめて示した。以上の結果より、このペースト状銀粒子組成物は、銀粒子と分散媒の分離がなく、保存安定性に優れており、金属製部材を強固に接合するのに有用なことがわかる。
実施例1において、揮発性分散媒(B2)である1−ヘキサンを添加せず、揮発性分散媒(B1) であるベンジルアルコールの量を15部とした以外は、実施例1と同様にして、ペースト状銀粒子組成物を調製した。このペースト状銀粒子組成物は、シリンジ内において銀粒子と揮発性分散媒の分離が認められた。結果を表3にまとめて示した。
実施例1において、揮発性分散媒(B1)としてベンジルアルコール14.8部、および、揮発性分散媒(B2)として1−ヘキサン0.2部を用いた以外は、実施例1と同様にしてペースト状銀粒子組成物を調製した。揮発性分散媒(B1)のベンジルアルコール14.8部と揮発性分散媒(B2)の1−ヘキサン0.2部を攪拌混合すると透明となり、静置しても2層に分離しなかった。このペースト状銀粒子組成物は、シリンジ内において銀粒子と揮発性分散媒の分離が認められた。結果を表3にまとめて示した。
実施例1において、揮発性分散媒(B1)としてベンジルアルコール0.2部、および、揮発性分散媒(B2)として1−ヘキサン14.8部を用いた以外は、実施例1と同様にしてペースト状銀粒子組成物を調製した。揮発性分散媒(B1)としてのベンジルアルコール0.2部と揮発性分散媒(B2)としての1−ヘキサン14.8部を攪拌混合すると透明となり、静置しても2層に分離しなかった。このペースト状銀粒子組成物は、シリンジ内において銀粒子と揮発性分散媒の分離が認められた。結果を表3にまとめて示した。
実施例1において、揮発性分散媒(B2)として、1−ヘキサンの代わりにシクロヘキサノール(和光純薬工業株式会社発売の試薬、誘電率15.0)3部用いた以外は、実施例1と同様にしてペースト状銀粒子組成物を調製した。揮発性分散媒(B1)であるベンジルアルコール12部と揮発性分散媒(B2)であるシクロヘキサノール3部を攪拌混合すると透明となり、静置しても2層に分離しなかった。このペースト状銀粒子組成物は、シリンジ内において銀粒子と揮発性分散媒の分離が認められた。結果を表3にまとめて示した。
実施例5において、撥水性の銀粒子の代わりに、市販の,沈殿法で製造された、1次粒子の平均粒径)が1.1μm(レーザー回折法により測定)である粒状の銀粒子(撥水性有機物で被覆されておらず撥水性を有しない)を用いた以外は、実施例5と同様にしてペースト状銀粒子組成物を調製した。このペースト状銀粒子組成物はシリンジ内において銀粒子と揮発性分散媒の分離が認められた。結果を表3にまとめて示した。
実施例1において、揮発性分散媒(B1)として、ベンジルアルコールの代わりにエチレングリコール(和光純薬工業株式会社発売の試薬、誘電率39.0)4部、および、揮発性分散媒(B2)として、1−ヘキサンの代わりにアセトン(和光純薬工業株式会社発売の試薬、誘電率21.0)11部用いた以外は、実施例1と同様にしてペースト状銀粒子組成物を調製した。揮発性分散媒(B1)であるエチレングリコール4部と揮発性分散媒(B2)であるアセトン11部を攪拌混合すると透明となり、静置しても2層に分離しなかった。このペースト状銀粒子組成物は、シリンジ内において銀粒子と揮発性分散媒の分離が認められた。結果を表3にまとめて示した。
実施例1において、発性分散媒(B1)として、ベンジルアルコールの代わりにエチレングリコール(和光純薬工業株式会社発売の試薬、誘電率39.0)4部、および、揮発性分散媒(B2)として、1−ヘキサンの代わりに純水(誘電率80.0)11部用いた以外は、実施例1と同様にしてペースト状銀粒子組成物を調製した。エチレングリコール4部と純水11部の混合液の誘電率は69である。揮発性分散媒(B1)であるエチレングリコール4部と揮発性分散媒(B2)である純水11部を攪拌混合すると透明となり、静置しても2層に分離しなかった。分散媒が銀粒子にはじかれてペースト状にならなかった。結果を表4にまとめて示した。
実施例5において、撥水性の銀粒子の代わりに、市販の,沈殿法で製造された,1次粒子の平均粒径が1.1μm(レーザー回折法により測定)である粒状の銀粒子(撥水性有機物で被覆されておらず撥水性を有しない)を用い、揮発性分散媒(B1)として、1,2−ジアセトキシエタンの代わりに、エチレングリコール(和光純薬工業株式会社発売の試薬、誘電率39.0)4部、および、揮発性分散媒(B2)として、アイソゾール300の代わりにアセトン(和光純薬工業株式会社発売の試薬、誘電率21.0)11部を用いた以外は、実施例5と同様にしてペースト状銀粒子組成物を調整した。このペースト状銀粒子組成物は、シリンジ内において銀粒子と揮発性分散媒の分離が認められた。結果を表4にまとめて示した。
実施例5において、撥水性の銀粒子の代わりに、市販の沈殿法で製造された,1次粒子の平均粒径(レーザー回折法により測定)が1.1μmである粒状の銀粒子(撥水性有機物で被覆されておらず撥水性を有しない)を用い、揮発性分散媒(B1)として、1,2−ジアセトキシエタンの代わりにエタノール(和光純薬工業株式会社発売の試薬、誘電率24.0)6部を用い、および、揮発性分散媒(B2)としてアイソゾール300の量を9部にした以外は、実施例5と同様にしてペースト状銀粒子組成物を調整した。このペースト状銀粒子組成物はシリンジ内において銀粒子と揮発性分散媒の分離が認められた。結果を表4にまとめて示した。
実施例5において、撥水性の銀粒子の代わりに、市販の,沈殿法で製造された,1次粒子の平均粒径が1.1μm(レーザー回折法により測定)である粒状の銀粒子(撥水性有機物で被覆されておらず撥水性を有しない)を用い、揮発性分散媒(B1)として、1,2−ジアセトキシエタンの代わりに純水(誘電率80.0)6部、および、揮発性分散媒(B2)として、アイソゾール300の代わりにエタノール(和光純薬工業株式会社発売の試薬、誘電率24.0)9部を用いた以外は、実施例5と同様にしてペースト状銀粒子組成物を調製した。純水6部とエタノール9部の混合液の誘電率は46.4である。このペースト状銀粒子組成物は、シリンジ内において銀粒子と揮発性分散媒の分離が認められた。結果を表4にまとめて示した。
実施例7において、揮発性分散媒として、エチレングリコールの代わりに純水(誘電率80.0)15部を用いた以外は、実施例7と同様にしてペースト状銀粒子組成物を調製した。揮発性分散媒が銀粒子にはじかれてペースト状にならなかった。結果を表4にまとめて示した。
実施例7において、揮発性分散媒として、エチレングリコールの代わりにアイソゾール300(新日本石油株式会社発売のイソパラフィン混合物、誘電率2.1)15部を用いた以外は、実施例7と同様にしてペースト状銀粒子組成物を調製した。このペースト状銀粒子組成物は、シリンジ内において銀粒子と揮発性分散媒の分離が認められた。結果を表4にまとめて示した。
実施例7において、揮発性分散媒として、エチレングリコールの代わりに1−オクタノール(和光純薬工業株式会社発売の試薬、誘電率10.0)15部を用いた以外は、実施例7と同様にしてペースト状銀粒子組成物を調製した。このペースト状銀粒子組成物は、シリンジ内において銀粒子と揮発性分散媒の分離が認められた。結果を表5にまとめて示した。
市販の,沈殿法で製造された,1次粒子の平均粒径が1.1μm(レーザー回折法により測定)である粒状の銀粒子(撥水性有機物で被覆されておらず撥水性を有しない)100部に、揮発性分散媒(C)として、1,4−ブタンジオール(和光純薬工業株式会社発売の試薬、誘電率31.0)75部を添加し、回転式混練機を用いて均一に混合してペースト状銀粒子組成物を調製した。
このペースト状銀粒子組成物はシリンジ内において銀粒子と揮発性分散媒の分離が認められた。結果を表5にまとめて示した。
市販の,沈殿法で製造された,1次粒子の平均粒径が1.1μm(レーザー回折法により測定)である粒状の銀粒子(撥水性有機物で被覆されておらず撥水性を有しない)100部に、揮発性分散媒(C)としてプロピレングリコール(和光純薬工業株式会社発売の試薬、誘電率34.0)75部を添加し、回転式混練機を用いて均一に混合することにより、ペースト状銀粒子組成物を調製した。
このペースト状銀粒子組成物は、シリンジ内において銀粒子と揮発性分散媒の分離が認められた。結果を表5にまとめて示した。
市販の,沈殿法で製造された,1次粒子の平均粒径が1.1μm(レーザー回折法により測定)である粒状の銀粒子(撥水性有機物で被覆されておらず、撥水性を有しない)100部に、揮発性分散媒(C)としてエチレングリコール(和光純薬工業株式会社発売の試薬、誘電率39.0)75部を添加し、回転式混練機を用いて均一に混合することにより、ペースト状銀粒子組成物を調製した。
このペースト状銀粒子組成物は、シリンジ内において銀粒子と揮発性分散媒の分離が認められた。結果を表5にまとめて示した。
市販の,沈殿法で製造された,1次粒子の平均粒径が1.1μm(レーザー回折法により測定)である粒状の銀粒子(撥水性有機物で被覆されておらず、撥水性を有しない)100部に、揮発性分散媒(B1)として純水(蒸留水、誘電率80.0)75部、揮発性分散媒(B2)として1,4−ブタンジオール(和光純薬工業株式会社発売の試薬、誘電率31.0)75部、および、揮発性分散媒(B2)としてアセトン(和光純薬工業株式会社発売の試薬、誘電率21.0)3.75部を添加し、回転式混練機を用いて均一に混合することにより、ペースト状銀粒子組成物を調製した。
このペースト状銀粒子組成物は、シリンジ内において銀粒子と揮発性分散媒の分離が認められた。結果を表6にまとめて示した。
市販の,沈殿法で製造された,1次粒子の平均粒径が1.1μm(レーザー回折法により測定)である粒状の銀粒子(撥水性有機物で被覆されておらず撥水性を有しない)100部に、揮発性分散媒(B1)として純水(蒸留水、誘電率80.0)75部、揮発性分散媒(B2)としてプロピレングリコール(和光純薬工業株式会社発売の試薬、誘電率34.0)75部、および、揮発性分散媒(B2)としてアセトン(和光純薬工業株式会社発売の試薬、誘電率21.0)3.75部を添加し、回転式混練機を用いて均一に混合することによりペースト状銀粒子組成物を調製した。
このペースト状銀粒子組成物は、シリンジ内において銀粒子と揮発性分散媒の分離が認められた。結果を表6にまとめて示した。
市販の,沈殿法で製造された,1次粒子の平均粒径が1.1μm(レーザー回折法により測定)である粒状の銀粒子(撥水性有機物で被覆されておらず、撥水性を有しない)100部に、分散媒(揮発性分散媒(B1))として純水(蒸留水、誘電率80.0)75部、揮発性分散媒(B2)としてエチレングリコール(和光純薬工業株式会社発売の試薬、誘電率39.0)75部、および、揮発性分散媒(B2)としてアセトン(和光純薬工業株式会社発売の試薬、誘電率21.0)3.75部を添加し、回転式混練機を用いて均一に混合することにより、ペースト状銀粒子組成物を調製した。
このペースト状銀粒子組成物は、シリンジ内において銀粒子と揮発性分散媒の分離が認められた。結果を表6にまとめて示した。
Claims (12)
- (A)平均粒径0.001〜50μmであり,その表面が撥水性有機物で被覆された金属粒子100重量部と、(B)揮発性分散媒3〜30重量部とからなり、該揮発性分散媒(B)が,誘電率の異なる揮発性分散媒(B1)と揮発性分散媒(B2)とからなり、かつ、揮発性分散媒(B1)と揮発性分散媒(B2)が,常温において完全には相溶しない混合比率であることを特徴とする、ペースト状金属粒子組成物。
- 撥水性有機物が高級脂肪酸,高級脂肪酸アミドまたは高級脂肪酸エステルであり、金属粒子(A)の金属が金,銀,銅,パラジウム,ニッケル,スズ,アルミニウム,または,それらの合金であることを特徴とする、請求項1記載のペースト状金属粒子組成物。
- 金属粒子(A)が高級脂肪酸被覆銀粒子であることを特徴とする、請求項2記載のペースト状金属粒子組成物。
- 揮発性分散媒(B1)と揮発性分散媒(B2)が、水,揮発性1価アルコール,エーテル結合を有する揮発性1価アルコール,揮発性多価アルコール,揮発性炭化水素,揮発性エーテル,揮発性脂肪酸エステル,揮発性ケトン,揮発性脂肪酸アミド,揮発性脂肪族アミンおよびアルキルニトリルからなる群から選択され、かつ、該揮発性分散媒(B1)と該揮発性分散媒(B2)の25℃における誘電率の差が2.0以上であることを特徴とする、請求項1記載のペースト状金属粒子組成物。
- 揮発性分散媒(B1)と揮発性分散媒(B2)の混合比率が98:2から2:98の範囲であることを特徴とする、請求項1記載のペースト状金属粒子組成物。
- 揮発性分散媒(B1)と揮発性分散媒(B2)の混合比率が98:2から2:98の範囲であることを特徴とする、請求項4記載のペースト状金属粒子組成物。
- 請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のペースト状金属粒子組成物を、複数の金属製部材間に介在させ、加熱により,加圧しつつ超音波振動印加により,または,加圧および加熱しつつ超音波振動印加により、揮発性分散媒を揮散させ,金属粒子(A)同士を焼結させることにより、複数の金属製部材同士を接合させることを特徴とする、金属製部材の接合方法。
- (A)平均粒径0.001〜50μmであり、その表面が撥水性有機物で被覆された金属粒子100重量部と、(C)25℃における誘電率が30〜75であり,金属粒子(A)をはじかない揮発性分散媒3〜30重量部とからなることを特徴とする、特徴とするペースト状金属粒子組成物。
- 撥水性有機物が高級脂肪酸,高級脂肪酸アミドまたは高級脂肪酸エステルであり、金属粒子(A)の金属が金,銀,銅,パラジウム,ニッケル,スズ,アルミニウム,または,それらの合金であることを特徴とする、請求項8記載のペースト状金属粒子組成物。
- 金属粒子(A)が高級脂肪酸被覆銀粒子であることを特徴とする、請求項9記載のペースト状金属粒子組成物。
- 揮発性分散媒(C)が揮発性多価アルコール,ジメチルホルムアミドまたは揮発性一価アルコール水溶液であることを特徴とする、請求項8記載のペースト状金属粒子組成物。
- 請求項8〜請求項11のいずれか1項に記載のペースト状金属粒子組成物を,複数の金属製部材間に介在させ、加熱により,加圧しつつ超音波振動印加により,または,加圧および加熱しつつ超音波振動印加により、揮発性分散媒(C)を揮散させ,金属粒子(A)同士を焼結させることにより、複数の金属製部材同士を接合させることを特徴とする、金属製部材の接合方法。
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