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JP4728755B2 - Method for forming conductive joint - Google Patents

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JP4728755B2
JP4728755B2 JP2005276060A JP2005276060A JP4728755B2 JP 4728755 B2 JP4728755 B2 JP 4728755B2 JP 2005276060 A JP2005276060 A JP 2005276060A JP 2005276060 A JP2005276060 A JP 2005276060A JP 4728755 B2 JP4728755 B2 JP 4728755B2
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Description

本発明は、導電性接合の形成方法に関し、特には、二つの金属層を面接合する際、金属ナノ粒子で構成される導電性接合層を介して、導電性接合を形成する方法に関する。   The present invention relates to a method for forming a conductive bond, and more particularly, to a method for forming a conductive bond via a conductive bonding layer composed of metal nanoparticles when two metal layers are surface bonded.

金属ナノ粒子を利用した導電性接着剤としては、有機バインダー成分を利用する導電性金属ペーストにおいて、その導電性媒体として、金属ナノ粒子を利用したものが提案されている。金属ナノ粒子の金属表面では、金属原子の移動は、室温付近でも起こる。従って、この特徴を利用すると、金属ナノ粒子相互の金属面を接触させることで、その接触点でナノ粒子相互の融着を起こすことが可能である。   As a conductive adhesive using metal nanoparticles, a conductive metal paste using an organic binder component, which uses metal nanoparticles as a conductive medium has been proposed. On the metal surface of the metal nanoparticle, the movement of metal atoms occurs even near room temperature. Therefore, when this feature is utilized, it is possible to cause fusion of the nanoparticles at the contact point by bringing the metal surfaces of the metal nanoparticles into contact with each other.

金属ナノ粒子を導電性接着剤中に配合する場合、金属ナノ粒子相互の融着に起因する凝集を防止するため、金属ナノ粒子の表面を被覆剤分子で被覆する手法が利用されている。また、この被覆剤分子は、金属ナノ粒子自体の分散性を向上する機能を持っている。また、導電性接着剤中の金属ナノ粒子に対して加熱を行い、その表面を被覆している被覆剤分子を除去し、金属ナノ粒子の活性な金属表面を露出させる処理を施した後、各種の導電性層の形成に利用することができる。具体的には、有機バインダー成分を接着に利用する形態では、有機バインダー成分として、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を配合しており、その加熱処理と併行して、被覆剤分子を熱的に除去している(特許文献1を参照)。その後、金属ナノ粒子相互の融着を行い、焼結型の導電性層を形成すると同時に、この焼結型の導電性層を有機バインダー成分の接着力を利用して、二つの金属層に対して、密着させている。   When blending metal nanoparticles in a conductive adhesive, a technique of coating the surface of metal nanoparticles with coating molecules is used to prevent aggregation due to fusion between metal nanoparticles. Moreover, this coating agent molecule has a function of improving the dispersibility of the metal nanoparticles themselves. In addition, after heating the metal nanoparticles in the conductive adhesive, removing the coating molecules covering the surface and exposing the active metal surface of the metal nanoparticles, It can be used to form a conductive layer. Specifically, in the form in which the organic binder component is used for adhesion, a thermosetting resin or a thermoplastic resin is blended as the organic binder component, and in parallel with the heat treatment, the coating agent molecule is thermally removed. It has been removed (see Patent Document 1). Thereafter, the metal nanoparticles are fused together to form a sintered conductive layer, and at the same time, the sintered conductive layer is bonded to the two metal layers using the adhesive force of the organic binder component. Are in close contact.

また、金属ナノ粒子の表面を被覆剤分子で被覆した上で、有機溶媒中に分散した分散液を利用することにより、金属ナノ粒子で構成される焼結体層を金属層の表面に形成する手法も提案されている(特許文献2を参照)。この手法では、被覆剤分子の除去を促進するため、加熱状態で、この被覆剤分子と反応可能な化合物を分散液中に添加して、加熱処理を施すことにより、速やかに被覆剤分子の除去を行っている。作製される金属ナノ粒子で構成される焼結体層は、有機バインダー成分を含んでないため、ハンダ接合を適用することも可能であり、メッキ膜の代替として利用可能なものとなっている。
国際公開第2002/35554号パンフレット 特開2002−334618号公報
In addition, by coating the surface of the metal nanoparticles with coating agent molecules and using a dispersion liquid dispersed in an organic solvent, a sintered body layer composed of the metal nanoparticles is formed on the surface of the metal layer. A technique has also been proposed (see Patent Document 2). In this method, in order to accelerate the removal of the coating molecule, a compound capable of reacting with the coating molecule in a heated state is added to the dispersion and subjected to a heat treatment to quickly remove the coating molecule. It is carried out. Since the sintered body layer comprised of the metal nanoparticles to be produced does not contain an organic binder component, it is possible to apply solder bonding, and it can be used as an alternative to a plating film.
International Publication No. 2002/35554 Pamphlet JP 2002-334618 A

有機バインダー成分を利用する導電性金属ペースト中に配合する導電性媒体として、金属ナノ粒子を利用した導電性接着剤は、従来の金属粉を利用している導電性接着剤と比較し、その導電性能は格段に向上している。しかし、接合対象の金属層との接着は、有機バインダー成分の接着力を利用しているため、全体として、熱膨張係数に大きな差違を有している。また、低温条件では、有機バインダー成分の接着力が低下するという課題を内在している。   As a conductive medium to be blended in a conductive metal paste using an organic binder component, a conductive adhesive using metal nanoparticles is more conductive than a conventional conductive adhesive using metal powder. Performance has improved significantly. However, since the adhesion with the metal layer to be joined uses the adhesive force of the organic binder component, the overall coefficient of thermal expansion has a large difference. Moreover, the subject that the adhesive force of an organic binder component falls under low temperature conditions is inherent.

また、メッキ膜の代替可能な金属ナノ粒子で構成される焼結体層を利用して、ハンダ接合を適用する導電性接合法は、適用対象が格段に広がり有用な手法である。但し、ハンダ接合が有している課題、例えば、ハンダ合金自体は酸化を受け易く、接合界面にその酸化膜が生成すると、その部分で剥離を引き起こす点は、本質的に克服されていない。   In addition, the conductive bonding method in which solder bonding is applied using a sintered body layer composed of metal nanoparticles that can substitute for a plating film is a useful technique in which the application target is greatly expanded. However, the problem that solder bonding has, for example, the solder alloy itself is susceptible to oxidation, and when the oxide film is formed at the bonding interface, the point of causing peeling at that portion is not essentially overcome.

多くの半導体装置の組み立てで利用されている、ワイア・ボンディング工程では、ボンディング・ワイアとボンディング・パッドとの間の接合に、金属間接合を利用している。すなわち、金属面同士を接触させ、加圧しつつ、加熱を施すことで、金属界面において、金属原子の相互拡散と再配置を起こさせ、金属間接合を形成する、鍛接(welding)の手法が利用されている。この鍛接(welding)の手法では、接合される金属表面が清浄であれば、その界面において、金属原子の相互拡散と再配置に伴って、一体化がなされるため、その界面は実質的に消滅し、強固な接合が達成できる。   In the wire bonding process used in the assembly of many semiconductor devices, a metal-to-metal bonding is used for bonding between a bonding wire and a bonding pad. In other words, a welding technique is used in which metal surfaces are brought into contact with each other, pressed and heated, thereby causing interdiffusion and rearrangement of metal atoms at the metal interface to form an intermetallic bond. Has been. In this welding method, if the metal surfaces to be joined are clean, the interface is integrated with the interdiffusion and rearrangement of metal atoms, so that the interface substantially disappears. In addition, strong bonding can be achieved.

ダイ・ボンディング工程においても、金属層相互の導電性接合を鍛接(welding)の手法を応用して形成することが望まれている。   Also in the die bonding process, it is desired to form a conductive bond between metal layers by applying a technique of welding.

本発明は前記の課題を解決するものであり、本発明の目的は、金属層の面相互の導電性接合を行う際、金属ナノ粒子で構成される導電性接合層を介して、二つの金属層の面相互を導電性接合する際、金属層の金属表面と導電性接合層との間の接合を鍛接(welding)の手法を応用して形成する金属間接合によって達成することが可能な導電性接合の形成方法を提供することにある。   The present invention solves the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to provide two metals via a conductive bonding layer composed of metal nanoparticles when conducting conductive bonding between metal layers. Conductivity that can be achieved by metal-to-metal bonding formed by applying a welding technique when the metal surfaces of the metal layers and the conductive bonding layer are bonded together by conductive bonding of the surfaces of the layers. It is to provide a method for forming a sexual bond.

本発明者らは、前記の課題を解決すべく、鋭意研究を行い、次の知見を得た。金属層の金属膜表面に、有機溶媒中に金属ナノ粒子を分散させた分散液を塗布し、有機溶媒を蒸散させ、乾燥処理を施し、150℃以下の加熱温度下、高周波プラズマ処理を施すと、金属ナノ粒子からなる焼結体型の導電性層が形成されることを見出した。この焼結体型の導電性層は、金属層の金属膜表面に対して、緻密な金属間接合を形成することで固着されていることも判明した、加えて、焼結体型の導電性層の上面には、金属ナノ粒子がほぼ平坦な面を構成するように露呈している。その上面に、他の金属層の金属膜表面を重ねて、圧力を加えて押し付けつつ、加熱を施すと、上面に露呈している金属ナノ粒子と他の金属層の金属膜表面との間で、金属間接合が形成することを見出した。金属ナノ粒子を利用するため、接触界面に圧力を加え、加熱を施すことで、金属原子の相互拡散と再配置によって、金属間接合を形成するための鍛接(welding)工程は、200℃未満の低い加熱温度で実施することが可能となっている。本発明者らは、これらの知見に基づき、本発明を完成するに至った。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted intensive research and obtained the following knowledge. When a dispersion liquid in which metal nanoparticles are dispersed in an organic solvent is applied to the metal film surface of the metal layer, the organic solvent is evaporated, a drying treatment is performed, and a high-frequency plasma treatment is performed at a heating temperature of 150 ° C. or less. The inventors have found that a sintered body type conductive layer made of metal nanoparticles is formed. It was also found that this sintered body type conductive layer was fixed to the metal film surface of the metal layer by forming a dense intermetallic bond. In addition, the sintered body type conductive layer On the upper surface, the metal nanoparticles are exposed so as to form a substantially flat surface. When the metal film surface of the other metal layer is superimposed on the upper surface and heated while applying pressure and pressing between the metal nanoparticles exposed on the upper surface and the metal film surface of the other metal layer, It was found that an intermetallic bond was formed. In order to use metal nanoparticles, a welding process for forming an intermetallic bond by interdiffusion and rearrangement of metal atoms by applying pressure to the contact interface and applying heat is less than 200 ° C. It can be carried out at a low heating temperature. Based on these findings, the present inventors have completed the present invention.

すなわち、本発明の第一の形態にかかる導電性接合の形成方法の第一の態様は、
二つの金属層の面相互を導電性接合する方法であって、
前記導電性接合は、金属ナノ粒子で構成される導電性接合層を介して、二つの金属層の面相互が接合されるものであり、
前記導電性接合の形成プロセスは、
一方の金属層を構成する金属表面に、当該ナノ粒子の表面に被覆剤分子層を有する金属ナノ粒子を有機溶媒中に分散してなる、金属ナノ粒子分散液を利用して、該金属ナノ粒子分散液の塗布層を形成する工程;
前記金属ナノ粒子分散液の塗布層中に含まれる有機溶媒を蒸散させ、乾燥処理済の塗布層を形成する工程;
一方の金属層を構成する金属表面に形成した前記乾燥処理済の塗布層を、高周波プラズマ雰囲気中において、150℃以下の加熱温度で処理を施し、当該ナノ粒子の表面に設ける被覆剤分子層を除去し、次いで、前記金属ナノ粒子相互の融着を行って、前記金属ナノ粒子で構成される導電性接合層を一方の金属層を構成する金属表面に形成する工程;
前記金属ナノ粒子で構成される導電性接合層の表面に、他方の金属層を構成する金属表面を重ね合わせ、圧力を加えて、両者の表面を互いに押し付けつつ、100℃〜200℃の範囲に選択される温度において、加熱処理を施して、前記導電性接合層の表面と他方の金属層を構成する金属表面との間に金属間接合を形成する工程とを有し、
前記ナノ粒子の表面に被覆剤分子層を有する金属ナノ粒子は、
平均粒子径が1〜100nmの範囲に選択されている金属ナノ粒子に対して、
前記金属ナノ粒子に含まれる金属元素と配位的な結合が可能な基として、窒素、酸素、またはイオウ原子を含み、これら原子の有する孤立電子対による配位的な結合が可能な基を有する有機化合物1種以上を被覆剤分子として、該金属ナノ粒子の表面に被覆してなるナノ粒子である
ことを特徴とする導電性接合の形成方法である。
That is, the first aspect of the method for forming a conductive bond according to the first aspect of the present invention is:
A method for conductively bonding the surfaces of two metal layers,
The conductive bonding is one in which the surfaces of two metal layers are bonded to each other through a conductive bonding layer composed of metal nanoparticles.
The process of forming the conductive bond is as follows:
Using a metal nanoparticle dispersion liquid in which metal nanoparticles having a coating agent molecular layer on the surface of the nanoparticles are dispersed in an organic solvent on the metal surface constituting one metal layer, the metal nanoparticles are used. Forming a coating layer of the dispersion;
A step of evaporating an organic solvent contained in the coating layer of the metal nanoparticle dispersion to form a dried coating layer;
A coating molecular layer provided on the surface of the nanoparticle is obtained by treating the dried coating layer formed on the metal surface constituting one metal layer at a heating temperature of 150 ° C. or less in a high-frequency plasma atmosphere. Removing and then fusing the metal nanoparticles together to form a conductive bonding layer composed of the metal nanoparticles on the metal surface constituting one metal layer;
The surface of the conductive bonding layer composed of the metal nanoparticles is overlapped with the surface of the metal constituting the other metal layer, and the pressure is applied to press the surfaces of each other while maintaining the temperature within a range of 100 ° C to 200 ° C. Forming a metal-to-metal bond between the surface of the conductive bonding layer and the metal surface constituting the other metal layer at a selected temperature by performing a heat treatment;
Metal nanoparticles having a coating molecular layer on the surface of the nanoparticles,
For metal nanoparticles with an average particle size selected in the range of 1-100 nm,
The group capable of coordinative bonding with the metal element contained in the metal nanoparticle includes a nitrogen, oxygen, or sulfur atom, and has a group capable of coordinative bonding by a lone electron pair possessed by these atoms. It is a method for forming a conductive bond, characterized in that it is nanoparticles formed by coating one or more organic compounds as coating molecules on the surface of the metal nanoparticles.

上記本発明の第一の形態にかかる導電性接合の形成方法の第一の態様においては、
前記金属ナノ粒子を構成する金属種は、金、銀、銅、白金、パラジウム、およびニッケルからなる群から選択される金属であることが好ましい。
In the first aspect of the method for forming a conductive bond according to the first aspect of the present invention,
The metal species constituting the metal nanoparticles are preferably a metal selected from the group consisting of gold, silver, copper, platinum, palladium, and nickel.

また、前記高周波プラズマ雰囲気中において、150℃以下の加熱温度で処理を施す工程において、
該高周波プラズマ雰囲気は、不活性ガスを用いて生起されているプラズマ雰囲気であることが好ましい。その際、前記不活性ガスとして、アルゴン、ヘリウムまたはその混合物を用いることができる。
In the step of performing the treatment at a heating temperature of 150 ° C. or less in the high-frequency plasma atmosphere,
The high-frequency plasma atmosphere is preferably a plasma atmosphere generated using an inert gas. In that case, argon, helium, or a mixture thereof can be used as the inert gas.

本発明の第一の形態にかかる導電性接合の形成方法の第二の態様は、
二つの金属層の面相互を導電性接合する方法であって、
前記導電性接合は、金属ナノ粒子で構成される導電性接合層を介して、二つの金属層の面相互が接合されるものであり、
前記導電性接合の形成プロセスは、
一方の金属層を構成する金属表面に、当該ナノ粒子の表面に被覆剤分子層を有する金属酸化物ナノ粒子を有機溶媒中に分散してなる金属酸化物ナノ粒子分散液を利用して、該金属酸化物ナノ粒子分散液の塗布層を形成する工程;
前記金属酸化物ナノ粒子分散液の塗布層中に含まれる有機溶媒を蒸散させ、乾燥処理済の塗布層を形成する工程;
一方の金属層を構成する金属表面に形成した前記乾燥処理済の塗布層を、還元性気体の共存下、高周波プラズマ雰囲気中において、150℃以下の加熱温度で処理を施し、当該ナノ粒子の表面に設ける被覆剤分子層を除去し、さらに、該金属酸化物ナノ粒子を還元して金属ナノ粒子を作製し、次いで、前記金属ナノ粒子相互の融着を行って、前記金属ナノ粒子で構成される導電性接合層を一方の金属層を構成する金属表面に形成する工程;
前記金属ナノ粒子で構成される導電性接合層の表面に、他方の金属層を構成する金属表面を重ね合わせ、圧力を加えて、両者の表面を互いに押し付けつつ、100℃〜200℃の範囲に選択される温度において、加熱処理を施して、前記導電性接合層の表面と他方の金属層を構成する金属表面との間に金属間接合を形成する工程とを有し、
前記ナノ粒子の表面に被覆剤分子層を有する金属酸化物ナノ粒子は、
平均粒子径が1〜100nmの範囲に選択されている金属酸化物ナノ粒子に対して、
前記金属酸化物ナノ粒子に含まれる金属元素と配位的な結合が可能な基として、窒素、酸素、またはイオウ原子を含み、これら原子の有する孤立電子対による配位的な結合が可能な基を有する有機化合物1種以上を被覆剤分子として、該金属酸化物ナノ粒子の表面に被覆してなるナノ粒子である
ことを特徴とする導電性接合の形成方法である。
The second aspect of the method for forming a conductive bond according to the first aspect of the present invention is:
A method for conductively bonding the surfaces of two metal layers,
The conductive bonding is one in which the surfaces of two metal layers are bonded to each other through a conductive bonding layer composed of metal nanoparticles.
The process of forming the conductive bond is as follows:
Using a metal oxide nanoparticle dispersion liquid in which metal oxide nanoparticles having a coating agent molecular layer on the surface of the nanoparticle are dispersed in an organic solvent on the metal surface constituting one metal layer, Forming a coating layer of the metal oxide nanoparticle dispersion;
A step of evaporating an organic solvent contained in the coating layer of the metal oxide nanoparticle dispersion to form a dried coating layer;
The dried coating layer formed on the metal surface constituting one metal layer is treated at a heating temperature of 150 ° C. or less in a high-frequency plasma atmosphere in the presence of a reducing gas, and the surface of the nanoparticle And the metal oxide nanoparticles are reduced to produce metal nanoparticles, and then the metal nanoparticles are fused together to form the metal nanoparticles. Forming a conductive bonding layer on a metal surface constituting one metal layer;
The surface of the conductive bonding layer composed of the metal nanoparticles is overlapped with the surface of the metal constituting the other metal layer, and the pressure is applied to press the surfaces of each other while maintaining the temperature within a range of 100 ° C to 200 ° C. Forming a metal-to-metal bond between the surface of the conductive bonding layer and the metal surface constituting the other metal layer at a selected temperature by performing a heat treatment;
Metal oxide nanoparticles having a coating molecular layer on the surface of the nanoparticles,
For metal oxide nanoparticles with an average particle size selected in the range of 1-100 nm,
A group capable of coordinative bonding with a metal element contained in the metal oxide nanoparticles includes a nitrogen, oxygen, or sulfur atom, and a group capable of coordinative bonding by a lone pair of electrons of these atoms It is a nanoparticle formed by coating the surface of the metal oxide nanoparticles with one or more organic compounds having a coating agent molecule.

上記本発明の第一の形態にかかる導電性接合の形成方法の第二の態様においては、
前記金属酸化物ナノ粒子の構成する金属酸化物は、銀、銅、ニッケルからなる群から選択される金属の酸化物であることが好ましい。
In the second aspect of the method for forming a conductive bond according to the first aspect of the present invention,
The metal oxide constituting the metal oxide nanoparticles is preferably a metal oxide selected from the group consisting of silver, copper, and nickel.

また、還元性気体の共存下、前記高周波プラズマ雰囲気中において、150℃以下の加熱温度で処理を施す工程において、
該高周波プラズマ雰囲気は、還元性気体と不活性ガスの混合気体を用いて生起されているプラズマ雰囲気であることが好ましい。その際、
前記還元性気体と不活性ガスの混合気体において、
該不活性ガスとして、アルゴン、ヘリウムまたはその混合物を、また
該還元性気体として、水素、アンモニアまたはその混合物を用いることができる。
In the step of performing the treatment at a heating temperature of 150 ° C. or lower in the high-frequency plasma atmosphere in the presence of a reducing gas,
The high-frequency plasma atmosphere is preferably a plasma atmosphere generated using a mixed gas of a reducing gas and an inert gas. that time,
In the mixed gas of reducing gas and inert gas,
Argon, helium or a mixture thereof can be used as the inert gas, and hydrogen, ammonia or a mixture thereof can be used as the reducing gas.

さらに、本発明の第二の形態にかかる導電性接合の形成方法の第一の態様は、
二つの金属層の面相互を導電性接合する方法であって、
前記導電性接合は、金属ナノ粒子で構成される導電性接合層を介して、二つの金属層の面相互が接合されるものであり、
前記導電性接合の形成プロセスは、
前記二つの金属層を構成する金属表面に、それぞれ当該ナノ粒子の表面に被覆剤分子層を有する金属ナノ粒子を有機溶媒中に分散してなる、金属ナノ粒子分散液を利用して、該金属ナノ粒子分散液の塗布層を形成する工程;
前記金属ナノ粒子分散液の塗布層中に含まれる有機溶媒を蒸散させ、乾燥処理済の塗布層を形成する工程;
前記二つの金属層を構成する金属表面に形成した前記乾燥処理済の塗布層を、それぞれ、高周波プラズマ雰囲気中において、150℃以下の加熱温度で処理を施し、当該ナノ粒子の表面に設ける被覆剤分子層を除去し、次いで、前記金属ナノ粒子相互の融着を行って、前記金属ナノ粒子で構成される導電性接合層をそれぞれの金属層を構成する金属表面に形成する工程;
前記金属ナノ粒子で構成される導電性接合層の表面を、互いに重ね合わせ、圧力を加えて、両者の表面を互いに押し付けつつ、100℃〜200℃の範囲に選択される温度において、加熱処理を施して、前記二つの導電性接合層の表面の間に金属間接合を形成する工程とを有し、
前記ナノ粒子の表面に被覆剤分子層を有する金属ナノ粒子は、
平均粒子径が1〜100nmの範囲に選択されている金属ナノ粒子に対して、
前記金属ナノ粒子に含まれる金属元素と配位的な結合が可能な基として、窒素、酸素、またはイオウ原子を含み、これら原子の有する孤立電子対による配位的な結合が可能な基を有する有機化合物1種以上を被覆剤分子として、該金属ナノ粒子の表面に被覆してなるナノ粒子である
ことを特徴とする導電性接合の形成方法である。
Furthermore, the 1st aspect of the formation method of the electroconductive joining concerning the 2nd form of the present invention,
A method for conductively bonding the surfaces of two metal layers,
The conductive bonding is one in which the surfaces of two metal layers are bonded to each other through a conductive bonding layer composed of metal nanoparticles.
The process of forming the conductive bond is as follows:
Using a metal nanoparticle dispersion liquid in which metal nanoparticles each having a coating molecule layer on the surface of the nanoparticles are dispersed in an organic solvent on the metal surfaces constituting the two metal layers. Forming a coating layer of the nanoparticle dispersion;
A step of evaporating an organic solvent contained in the coating layer of the metal nanoparticle dispersion to form a dried coating layer;
A coating agent provided on the surface of the nanoparticles by treating the dried coating layers formed on the metal surfaces constituting the two metal layers at a heating temperature of 150 ° C. or less in a high-frequency plasma atmosphere, respectively. Removing the molecular layer and then performing fusion bonding between the metal nanoparticles to form a conductive bonding layer composed of the metal nanoparticles on the metal surface constituting each metal layer;
Heat treatment is performed at a temperature selected from the range of 100 ° C. to 200 ° C. while superimposing the surfaces of the conductive bonding layer composed of the metal nanoparticles on each other, applying pressure, and pressing the surfaces of both together. Applying and forming an intermetallic bond between the surfaces of the two conductive bonding layers,
Metal nanoparticles having a coating molecular layer on the surface of the nanoparticles,
For metal nanoparticles with an average particle size selected in the range of 1-100 nm,
The group capable of coordinative bonding with the metal element contained in the metal nanoparticle includes a nitrogen, oxygen, or sulfur atom, and has a group capable of coordinative bonding by a lone electron pair possessed by these atoms. It is a method for forming a conductive bond, characterized in that it is nanoparticles formed by coating one or more organic compounds as coating molecules on the surface of the metal nanoparticles.

本発明の第二の形態にかかる導電性接合の形成方法の第二の態様は、
二つの金属層の面相互を導電性接合する方法であって、
前記導電性接合は、金属ナノ粒子で構成される導電性接合層を介して、二つの金属層の面相互が接合されるものであり、
前記導電性接合の形成プロセスは、
前記二つの金属層を構成する金属表面に、それぞれ当該ナノ粒子の表面に被覆剤分子層を有する金属酸化物ナノ粒子を有機溶媒中に分散してなる、金属酸化物ナノ粒子分散液を利用して、該金属酸化物ナノ粒子分散液の塗布層を形成する工程;
前記金属酸化物ナノ粒子分散液の塗布層中に含まれる有機溶媒を蒸散させ、乾燥処理済の塗布層を形成する工程;
前記二つの金属層を構成する金属表面に形成した前記乾燥処理済の塗布層を、それぞれ、還元性気体の共存下、高周波プラズマ雰囲気中において、150℃以下の加熱温度で処理を施し、当該ナノ粒子の表面に設ける被覆剤分子層を除去し、さらに、該金属酸化物ナノ粒子を還元して金属ナノ粒子を作製し、次いで、前記金属ナノ粒子相互の融着を行って、前記金属ナノ粒子で構成される導電性接合層をそれぞれの金属層を構成する金属表面に形成する工程;
前記金属ナノ粒子で構成される導電性接合層の表面を、互いに重ね合わせ、圧力を加えて、両者の表面を互いに押し付けつつ、100℃〜200℃の範囲に選択される温度において、加熱処理を施して、前記二つの導電性接合層の表面の間に金属間接合を形成する工程とを有し、
前記ナノ粒子の表面に被覆剤分子層を有する金属酸化物ナノ粒子は、
平均粒子径が1〜100nmの範囲に選択されている金属酸化物ナノ粒子に対して、
前記金属ナノ粒子に含まれる金属元素と配位的な結合が可能な基として、窒素、酸素、またはイオウ原子を含み、これら原子の有する孤立電子対による配位的な結合が可能な基を有する有機化合物1種以上を被覆剤分子として、該金属ナノ粒子の表面に被覆してなるナノ粒子である
ことを特徴とする導電性接合の形成方法である。
The second aspect of the method for forming a conductive bond according to the second aspect of the present invention is:
A method for conductively bonding the surfaces of two metal layers,
The conductive bonding is one in which the surfaces of two metal layers are bonded to each other through a conductive bonding layer composed of metal nanoparticles.
The process of forming the conductive bond is as follows:
Using a metal oxide nanoparticle dispersion liquid in which metal oxide nanoparticles each having a coating molecule layer on the surface of the nanoparticles are dispersed in an organic solvent on the surfaces of the two metal layers. And forming a coating layer of the metal oxide nanoparticle dispersion liquid;
A step of evaporating an organic solvent contained in the coating layer of the metal oxide nanoparticle dispersion to form a dried coating layer;
The dried coating layers formed on the metal surfaces constituting the two metal layers are each subjected to treatment at a heating temperature of 150 ° C. or less in a high-frequency plasma atmosphere in the presence of a reducing gas, and The coating material molecular layer provided on the surface of the particles is removed, and the metal oxide nanoparticles are reduced to produce metal nanoparticles, and then the metal nanoparticles are fused together to form the metal nanoparticles. Forming a conductive bonding layer comprising: a metal surface constituting each metal layer;
Heat treatment is performed at a temperature selected from the range of 100 ° C. to 200 ° C. while superimposing the surfaces of the conductive bonding layer composed of the metal nanoparticles on each other, applying pressure, and pressing the surfaces of both together. Applying and forming an intermetallic bond between the surfaces of the two conductive bonding layers,
Metal oxide nanoparticles having a coating molecular layer on the surface of the nanoparticles,
For metal oxide nanoparticles with an average particle size selected in the range of 1-100 nm,
The group capable of coordinative bonding with the metal element contained in the metal nanoparticle includes a nitrogen, oxygen, or sulfur atom, and has a group capable of coordinative bonding by a lone electron pair possessed by these atoms. It is a method for forming a conductive bond, characterized in that it is nanoparticles formed by coating one or more organic compounds as coating molecules on the surface of the metal nanoparticles.

以上に述べた本発明にかかる導電性接合の形成方法は、
前記二つの金属層は、
配線基板表面に形成されている金属配線層と、該配線基板の金属配線層上に接合する電子部品の金属電極層の組み合わせである場合に好適に利用可能である。
The method for forming a conductive bond according to the present invention described above is as follows.
The two metal layers are
The present invention can be suitably used in the case of a combination of a metal wiring layer formed on the surface of the wiring board and a metal electrode layer of an electronic component bonded on the metal wiring layer of the wiring board.

すなわち、本発明にかかる導電性接合の形成方法は、配線基板上に電子部品を導電性接合によって、固定する工程に好適に利用できる。   That is, the method for forming a conductive bond according to the present invention can be suitably used for a process of fixing an electronic component on a wiring board by conductive bonding.

本発明にかかる導電性接合の形成方法を利用すると、従来、バインダー樹脂成分を含む導電性接着剤を利用して、二つの金属層の面相互を導電性接着する工程に代えて、本質的にバインダー樹脂成分を利用せず、金属ナノ粒子で構成される導電性接合層を介して、金属間接合によって、二つの金属層の面相互を導電性接合することが可能となる。特に、この導電性接合の形成を行う際、金属ナノ粒子で構成される導電性接合層を作製する過程において、金属ナノ粒子の表面を被覆している、被覆剤分子層を予め除去する手段として、高周波プラズマ処理を採用しており、その後、金属ナノ粒子で構成される導電性接合層を介して、導電性接合を形成するための鍛接(welding)工程は、200℃未満の低い加熱温度で実施することが可能となっている。加えて、表面酸化膜を有する金属ナノ粒子(金属酸化物ナノ粒子)に対して、還元性気体の共存下、高周波プラズマ処理を施すことで、表面酸化膜の還元を行い、金属ナノ粒子に復した上で、かかる金属ナノ粒子で構成される導電性接合層を介した導電性接合の形成が可能となる。   Using the method for forming a conductive bond according to the present invention, conventionally, using a conductive adhesive containing a binder resin component, instead of the step of conductively bonding the surfaces of two metal layers, essentially, Without using the binder resin component, the surfaces of the two metal layers can be conductively bonded to each other by metal-to-metal bonding through the conductive bonding layer composed of metal nanoparticles. In particular, when forming this conductive bond, in the process of producing a conductive bonding layer composed of metal nanoparticles, as a means to remove the coating molecule layer covering the surface of the metal nanoparticles in advance In this case, a welding process for forming a conductive bond through a conductive bonding layer composed of metal nanoparticles is performed at a low heating temperature of less than 200 ° C. It is possible to implement. In addition, high-frequency plasma treatment is performed on metal nanoparticles (metal oxide nanoparticles) having a surface oxide film in the presence of a reducing gas to reduce the surface oxide film and restore the metal nanoparticles. In addition, it is possible to form a conductive bond through a conductive bonding layer composed of such metal nanoparticles.

以下に、本発明をより詳しく説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

本発明の導電性接合の形成方法では、金属ナノ粒子を利用して、導電性接合層を形成している。この導電性接合層中においては、金属ナノ粒子が互いに融着して、低温加熱によって焼結体型の導電体層を構成している。一方、この導電性接合層により接合される金属層との接合界面では、金属層を構成する金属表面に対して、焼結体型の導電性接合層の表面に露呈している金属ナノ粒子が鍛接(welding)されることによって、金属間接合がなされている。従って、金属ナノ粒子で構成される導電性接合層を介して、金属間接合によって、二つの金属層の面相互を導電性接合することが可能となっている。具体的には、金属ナノ粒子が互いに融着して、低温加熱によって焼結体型の導電体層を形成する際、金属ナノ粒子の表面を被覆している被覆剤分子は、予めプラズマ処理を施すことにより、除去されている。そのため、積層されている金属ナノ粒子は、金属表面を互いに接触する結果、低温でも、金属ナノ粒子表面における金属原子の移動が進行するため、速やかに相互融着がなされる。その際、金属層の表面と接している金属ナノ粒子では、金属層の表面との接触部位に存在する、狭い隙間に、そのナノ粒子表面を移動する金属原子が次第に蓄積される。すなわち、金属層の表面と金属ナノ粒子の表面の間では、その狭い隙間を金属ナノ粒子を構成する金属原子が密に埋め込み、その接触部位の接触面積は大幅に拡張される。この金属間接合の形成を促進するため、焼結体型の導電性接合層と金属層との接触面に対して、均一な圧力を付加することで、金属層の表面へ密着する金属ナノ粒子の面密度を高くしている。この状態で、加熱を行うことで、金属ナノ粒子の表面における金属原子の移動を促進する結果、金属層の表面と金属ナノ粒子との接合部位の延べ面積が大きくできる。   In the method for forming a conductive bond of the present invention, the conductive bonding layer is formed using metal nanoparticles. In the conductive bonding layer, the metal nanoparticles are fused to each other to form a sintered-type conductor layer by low-temperature heating. On the other hand, at the bonding interface with the metal layer to be bonded by the conductive bonding layer, metal nanoparticles exposed on the surface of the sintered conductive bonding layer are forged against the metal surface constituting the metal layer. (Welding), the metal-to-metal bonding is made. Accordingly, the surfaces of the two metal layers can be conductively bonded to each other by metal-to-metal bonding through the conductive bonding layer composed of metal nanoparticles. Specifically, when metal nanoparticles are fused together to form a sintered-type conductor layer by low-temperature heating, the coating molecules covering the surface of the metal nanoparticles are preliminarily subjected to plasma treatment. Has been removed. Therefore, as a result of the metal nanoparticles laminated contacting the metal surfaces with each other, the movement of metal atoms on the surface of the metal nanoparticles proceeds even at a low temperature, so that mutual fusion is performed quickly. At that time, in the metal nanoparticles in contact with the surface of the metal layer, metal atoms moving on the surface of the nanoparticle are gradually accumulated in narrow gaps existing at the contact sites with the surface of the metal layer. That is, between the surface of the metal layer and the surface of the metal nanoparticle, the metal atoms constituting the metal nanoparticle are closely embedded in the narrow gap, and the contact area of the contact site is greatly expanded. In order to promote the formation of this metal-to-metal bond, by applying a uniform pressure to the contact surface between the sintered-type conductive bonding layer and the metal layer, the metal nanoparticles that adhere to the surface of the metal layer The surface density is increased. By heating in this state, the movement of the metal atoms on the surface of the metal nanoparticles is promoted, and as a result, the total area of the bonding site between the surface of the metal layer and the metal nanoparticles can be increased.

一方、金属ナノ粒子の分散液に代えて、金属酸化物ナノ粒子の分散液を利用する際には、一旦、金属酸化物ナノ粒子の分散液を金属層表面に塗布した後、この塗布層に乾燥処理を施して、乾燥済金属酸化物ナノ粒子塗布層を形成する。次いで、利用している金属酸化物ナノ粒子は、表面酸化膜を有する金属ナノ粒子であり、その表面は、金属ナノ粒子と同様に、被覆剤分子で被覆されている。乾燥済金属酸化物ナノ粒子塗布層に対して、還元性気体の共存下、高周波プラズマ処理を施すことで、まず、金属酸化物ナノ粒子の表面を被覆している被覆剤分子の離脱が進み、表面酸化膜が露呈した状態となる。次いで、高周波プラズマ処理を継続すると、共存している還元性気体を利用して、表面酸化膜の還元が進行し、その最表面は金属原子で覆われた状態となる。その状態となると、高周波プラズマから供給されるエネルギーを利用して、内部に残っている金属酸化物層と、最表面に生成した金属原子層との間で、酸素原子の交換反応が進行し、内核部分に金属原子が集積し、最表面は、再び金属酸化物層で覆われる状態となる。この最表面に再生される金属酸化物層に対して、高周波プラズマ処理中、共存している還元性気体による還元反応が起こる。この還元反応、金属原子層と金属酸化物層との間での交換反応とが繰り返される結果、最終的には、表面酸化膜を有する金属ナノ粒子から、その表面部に存在する表面酸化膜層の全てが還元され、金属ナノ粒子へと復される。   On the other hand, when using a metal oxide nanoparticle dispersion instead of a metal nanoparticle dispersion, the metal oxide nanoparticle dispersion is once applied to the surface of the metal layer, and then applied to the coating layer. A dried treatment is performed to form a dried metal oxide nanoparticle coating layer. Next, the metal oxide nanoparticles used are metal nanoparticles having a surface oxide film, and the surface thereof is coated with coating agent molecules in the same manner as the metal nanoparticles. By applying high-frequency plasma treatment to the dried metal oxide nanoparticle coating layer in the presence of a reducing gas, first, the release of coating molecules covering the surface of the metal oxide nanoparticles proceeds, The surface oxide film is exposed. Next, when the high-frequency plasma treatment is continued, the reduction of the surface oxide film proceeds using the coexisting reducing gas, and the outermost surface is covered with metal atoms. In that state, using the energy supplied from the high-frequency plasma, an exchange reaction of oxygen atoms proceeds between the metal oxide layer remaining inside and the metal atomic layer generated on the outermost surface, Metal atoms accumulate in the inner core portion, and the outermost surface is again covered with the metal oxide layer. The metal oxide layer regenerated on the outermost surface undergoes a reduction reaction due to the coexisting reducing gas during the high-frequency plasma treatment. As a result of repeating this reduction reaction and the exchange reaction between the metal atomic layer and the metal oxide layer, finally, the surface oxide film layer existing on the surface portion from the metal nanoparticles having the surface oxide film. Are all reduced and restored to metal nanoparticles.

表面酸化膜を有する金属ナノ粒子から、金属ナノ粒子へと復された後には、上記の積層されている金属ナノ粒子における、低温加熱による焼結体型の導電体層の形成過程と全く同様の機構を経て、金属ナノ粒子で構成される導電性接合層が生成される。一旦、金属ナノ粒子で構成される導電性接合層が生成されると、その後、金属層を構成する金属表面に対して、焼結体型の導電性接合層の表面に露呈している金属ナノ粒子が鍛接されることによって、金属間接合がなされる。この後段の過程は、金属ナノ粒子の分散液を利用する場合と、金属酸化物ナノ粒子の分散液を利用する場合とで、本質的に同じものである。   After the metal nanoparticles with surface oxide film are restored to metal nanoparticles, the mechanism is exactly the same as the formation process of the sintered conductor layer by low-temperature heating in the stacked metal nanoparticles. Through this, a conductive bonding layer composed of metal nanoparticles is generated. Once the conductive bonding layer composed of the metal nanoparticles is generated, the metal nanoparticles exposed to the surface of the sintered conductive bonding layer are then exposed to the metal surface constituting the metal layer. By being forged, metal-to-metal bonding is made. This latter process is essentially the same when using a dispersion of metal nanoparticles and when using a dispersion of metal oxide nanoparticles.

本発明の導電性接合の形成方法では、導電性接合層中においては、高周波プラズマ処理を施す過程において、金属ナノ粒子が互いに融着して、低温加熱によって焼結体型の導電体層を構成する必要がある。そのため、利用される金属ナノ粒子の平均粒子径を、少なくとも、1〜100nmの範囲に選択する。好ましくは、利用される金属ナノ粒子の平均粒子径を、1〜20nmの範囲に選択する。   In the conductive bonding forming method of the present invention, in the conductive bonding layer, the metal nanoparticles are fused to each other in the process of performing the high-frequency plasma treatment, and a sintered-type conductive layer is formed by low-temperature heating. There is a need. Therefore, the average particle diameter of the metal nanoparticles used is selected at least in the range of 1 to 100 nm. Preferably, the average particle size of the metal nanoparticles used is selected in the range of 1-20 nm.

高周波プラズマ処理を施す過程において、金属ナノ粒子の表面を被覆している被覆剤分子は、プラズマ中に存在する荷電粒子(イオン種)から、その荷電粒子の有する励起エネルギーを供与されることで、その分子内振動の励起を受ける。この振動励起は、熱的なエネルギーに因る振動励起と同様に、金属原子に対して、配位的な結合を形成している被覆剤分子の離脱を促進する。加えて、高周波プラズマ処理を施す際、通常、減圧状態となっているため、この被覆剤分子は一旦金属表面から離脱すると、再び、金属表面に結合することなく、系外へ排気される。減圧状態であるため、乾燥済の金属ナノ粒子塗布層の内部においても、狭い隙間を経由して、離脱した被覆剤分子は、金属ナノ粒子塗布層の外へと移動することが可能となっている。従って、乾燥済の金属ナノ粒子塗布層の内部、例えば、金属層との界面に存在している金属ナノ粒子も、その表面を被覆していた被覆剤分子が離脱し、金属ナノ粒子相互が金属面を直接接する状態となり、金属ナノ粒子相互の融着が進行する。また、金属層表面に接している金属ナノ粒子は、その金属表面を金属層の金属膜表面に接触することで、該接触部位では、金属膜表面に金属ナノ粒子が融着する状態となる。   In the process of performing high-frequency plasma treatment, the coating molecules that coat the surface of the metal nanoparticles are supplied with the excitation energy of the charged particles from the charged particles (ionic species) present in the plasma, Excited by the intramolecular vibration. This vibrational excitation promotes the detachment of the coating molecule forming a coordinate bond with the metal atom, similarly to the vibrational excitation due to thermal energy. In addition, when the high frequency plasma treatment is performed, since it is usually in a reduced pressure state, once this coating agent molecule is detached from the metal surface, it is exhausted out of the system again without being bound to the metal surface. Since it is in a reduced pressure state, the detached coating agent molecules can move out of the metal nanoparticle coating layer through a narrow gap even inside the dried metal nanoparticle coating layer. Yes. Accordingly, the metal nanoparticles existing inside the dried metal nanoparticle coating layer, for example, at the interface with the metal layer, are also released from the coating molecules that have covered the surface, and the metal nanoparticles are in contact with each other. The surfaces are in direct contact with each other, and the fusion of the metal nanoparticles proceeds. The metal nanoparticles in contact with the surface of the metal layer are brought into a state in which the metal nanoparticles are fused to the surface of the metal film by contacting the metal surface with the surface of the metal film of the metal layer.

なお、金属層表面が酸化皮膜層で覆われている場合、金属ナノ粒子の金属表面と、金属層の金属膜表面との接触が達成されない。金属層表面が酸化皮膜層で覆われている場合には、高周波プラズマ処理を施す過程で、還元性気体を共存させておき、金属層表面の酸化皮膜層の還元を同時に行う必要がある。   In addition, when the metal layer surface is covered with the oxide film layer, the contact between the metal surface of the metal nanoparticles and the metal film surface of the metal layer is not achieved. When the surface of the metal layer is covered with the oxide film layer, it is necessary to simultaneously reduce the oxide film layer on the surface of the metal layer by coexisting a reducing gas in the process of performing the high-frequency plasma treatment.

また、高周波プラズマ処理を行う際、プラズマ自体、ある程度温度上昇しており、表面の被覆剤分子が脱離された金属ナノ粒子相互の融着、ならびに、金属層の金属膜表面に対する金属ナノ粒子の融着は、この温度上昇によっても加速される。この高周波プラズマ処理を行った時点では、乾燥済の金属ナノ粒子塗布層と金属層との界面に存在していた金属ナノ粒子と、金属層の金属膜表面との接触点に、この温度上昇によって、金属ナノ粒子表面を移動する金属原子が集まる。この接触点に集まった金属原子の寄与によって、ある程度の接触面積を有する接合部位が形成される。勿論、乾燥済の金属ナノ粒子塗布層を構成する、積層されている金属ナノ粒子相互は、その接触点で互いに融着する結果、ネットワーク状の焼結体型の導電性接合層を構成しており、この焼結体型の導電性接合層は、金属層の金属膜表面に固着された状態となる。   In addition, when performing high-frequency plasma treatment, the temperature of the plasma itself has risen to some extent, and the fusion of the metal nanoparticles from which the surface coating molecules are desorbed, and the metal nanoparticles on the metal film surface of the metal layer Fusion is also accelerated by this temperature rise. At the time of this high-frequency plasma treatment, the temperature rises at the point of contact between the metal nanoparticles present at the interface between the dried metal nanoparticle coating layer and the metal layer and the metal film surface of the metal layer. The metal atoms that move on the surface of the metal nanoparticles gather. Due to the contribution of the metal atoms gathered at the contact point, a bonding site having a certain contact area is formed. Of course, the laminated metal nanoparticles that make up the dried metal nanoparticle coating layer are fused together at the contact point to form a network-like sintered conductive conductive bonding layer. The sintered body type conductive bonding layer is fixed to the surface of the metal film of the metal layer.

その際、焼結体型の導電性接合層の下面側では、金属層の金属膜表面上に金属ナノ粒子の分散液を塗布し、乾燥処理を行う段階で、先ず、金属膜表面に金属ナノ粒子が接触し、高密度で覆っている最下層が形成される。その後、その上に次層以降の金属ナノ粒子が積み重なり、全体の積層構造が構成されている。従って、金属ナノ粒子と、金属層の金属膜表面との接触点の面密度は十分に高くなっており、焼結体型の導電性接合層は、金属層の金属膜表面に強固に固着された状態となる。   At that time, on the lower surface side of the sintered-type conductive bonding layer, at the stage of applying a dispersion of metal nanoparticles on the metal film surface of the metal layer and performing a drying treatment, first, metal nanoparticles on the metal film surface. Are in contact with each other to form a lowermost covering layer with high density. Thereafter, the metal nanoparticles from the next layer are stacked on top of each other to form the entire laminated structure. Therefore, the surface density of the contact point between the metal nanoparticles and the metal film surface of the metal layer is sufficiently high, and the sintered type conductive bonding layer is firmly fixed to the metal film surface of the metal layer. It becomes a state.

この焼結体型の導電性接合層全体は、金属ナノ粒子の融着によって構成されたネットワーク状の構造を有するが、その上面には、金属ナノ粒子が高い面密度で露呈している。しかしながら、この上面に露呈されている金属ナノ粒子は、ほぼ平面上に配置されているが、微視的には、凹凸を示す状態となっている。従って、この上面に対して、他の金属層を重ね合わせた場合、上面に存在する金属ナノ粒子のうち、一部が金属層の金属膜表面に接触する。焼結体型の導電性接合層の上面と、他の金属層の金属膜表面とを圧力を加えて押し付けると、焼結体型の導電性接合層全体が押しつぶされる結果、上面に存在する金属ナノ粒子のほとんど全てが、他の金属層の金属膜表面と接触する状態となる。   The entire sintered-type conductive bonding layer has a network-like structure formed by fusion of metal nanoparticles, and the metal nanoparticles are exposed at a high surface density on the upper surface. However, although the metal nanoparticles exposed on the upper surface are arranged on a substantially flat surface, they are microscopically in a state of showing irregularities. Therefore, when another metal layer is superimposed on this upper surface, some of the metal nanoparticles present on the upper surface come into contact with the metal film surface of the metal layer. When the upper surface of the sintered type conductive bonding layer and the metal film surface of another metal layer are pressed under pressure, the entire sintered type conductive bonding layer is crushed, resulting in metal nanoparticles present on the upper surface. Almost all of them are in contact with the metal film surface of the other metal layer.

他の金属層の金属膜表面と接触する金属ナノ粒子の面密度を十分高くした状態で、加熱処理を施すことによって、各接触点に金属ナノ粒子の金属ナノ粒子表面を移動する金属原子が集まる。この接触点に集まった金属原子の寄与によって、ある程度の接触面積を有する接合部位が形成される。加えて、焼結体型の導電性接合層の下面側と金属層の金属膜表面との界面、ネットワーク状の焼結体型の導電性接合層中における金属ナノ粒子相互の融着部位においても、加熱処理を行う間に、その融着がさらに進行する。最終的に、上下の金属層の金属膜表面と焼結体型の導電性接合層との界面では、緻密な金属間接合が形成され、金属ナノ粒子で構成される導電性接合層を介して、金属間接合によって、二つの金属層の面相互が導電性接合される。   When the surface density of the metal nanoparticles in contact with the metal film surface of another metal layer is sufficiently high, metal atoms that move on the metal nanoparticle surface of the metal nanoparticles gather at each contact point by performing heat treatment . Due to the contribution of the metal atoms gathered at the contact point, a bonding site having a certain contact area is formed. In addition, heating is also performed at the interface between the lower surface side of the sintered-type conductive bonding layer and the metal film surface of the metal layer, and at the fusion site between the metal nanoparticles in the network-shaped sintered-type conductive bonding layer. The fusion proceeds further during processing. Finally, at the interface between the metal film surface of the upper and lower metal layers and the sintered body type conductive bonding layer, a dense intermetallic bond is formed, and through the conductive bonding layer composed of metal nanoparticles, By the intermetal bonding, the surfaces of the two metal layers are conductively bonded to each other.

本発明の導電性接合の形成方法では、金属ナノ粒子を利用する代わりに、金属酸化物ナノ粒子、具体的には、表面酸化膜を有する金属ナノ粒子を利用して、その表面酸化膜を還元して、再生される金属ナノ粒子を用いることも可能である。その際、金属層の金属膜表面上に金属酸化物ナノ粒子の分散液を塗布した後、その塗布層に乾燥処理を施し、乾燥済の金属酸化物ナノ粒子塗布層を一旦形成する。この状態で、金属層の金属膜表面上に接している金属酸化物ナノ粒子の面密度を、前記乾燥済の金属ナノ粒子塗布層と同程度とするため、使用する金属酸化物ナノ粒子の平均粒子径は、少なくとも、1〜100nmの範囲に選択する。好ましくは、利用される金属酸化物ナノ粒子の平均粒子径を、1〜20nmの範囲に選択する。   In the method for forming a conductive bond according to the present invention, instead of using metal nanoparticles, metal oxide nanoparticles, specifically, metal nanoparticles having a surface oxide film are used to reduce the surface oxide film. It is also possible to use regenerated metal nanoparticles. In that case, after apply | coating the dispersion liquid of a metal oxide nanoparticle on the metal film surface of a metal layer, the drying process is given to the application layer, and the dried metal oxide nanoparticle application layer is once formed. In this state, in order to make the surface density of the metal oxide nanoparticles in contact with the metal film surface of the metal layer to be the same as that of the dried metal nanoparticle coating layer, the average of the metal oxide nanoparticles to be used The particle size is selected in the range of at least 1 to 100 nm. Preferably, the average particle diameter of the metal oxide nanoparticles used is selected in the range of 1-20 nm.

金属自体の比重と比較し、金属酸化物の比重は小さく、同じ粒子径の金属酸化物ナノ粒子と金属ナノ粒子とを比較すると、金属酸化物ナノ粒子中に含まれる金属の含有量は相対的に少なくなる。従って、還元性気体の共存下、高周波プラズマ処理を施すことによって、金属酸化物ナノ粒子を金属ナノ粒子へと変換すると、その粒子径は若干小さくなる。その程度は、金属酸化物ナノ粒子に占める金属酸化物の含有比率に依存しており、全体は金属酸化物で構成される場合と、金属ナノ粒子の表面に薄い表面酸化膜が形成されている場合とでは、明確な差が生じる。   Compared to the specific gravity of the metal itself, the specific gravity of the metal oxide is small, and when comparing metal oxide nanoparticles with the same particle size and metal nanoparticles, the metal content in the metal oxide nanoparticles is relative Less. Therefore, when metal oxide nanoparticles are converted into metal nanoparticles by performing high-frequency plasma treatment in the presence of a reducing gas, the particle diameter is slightly reduced. The degree depends on the content ratio of the metal oxide in the metal oxide nanoparticles, and the whole is composed of a metal oxide and a thin surface oxide film is formed on the surface of the metal nanoparticle. There is a clear difference from case to case.

この点を考慮すると、利用する金属酸化物ナノ粒子は、金属ナノ粒子の表面に薄い表面酸化膜が形成されている形態であることが、通常好ましい。特に、還元性気体の共存下、高周波プラズマ処理を施すことによって、表面酸化膜を還元して金属ナノ粒子に変換する過程も、金属ナノ粒子の表面に薄い表面酸化膜が形成されている形態であると、より短時間に完了するため、より好ましい。   Considering this point, it is usually preferable that the metal oxide nanoparticles to be used have a form in which a thin surface oxide film is formed on the surface of the metal nanoparticles. In particular, the process of reducing the surface oxide film and converting it into metal nanoparticles by applying high-frequency plasma treatment in the presence of a reducing gas is a form in which a thin surface oxide film is formed on the surface of the metal nanoparticles. It is more preferable that it is completed in a shorter time.

本発明の導電性接合の形成方法に関して、接合すべき二つの金属層のうち、その一方の表面に焼結体型の導電性接合層を予め形成した後、この焼結体型の導電性接合層の上面に他の金属層の金属膜表面を押し付け、圧力を加えて押し付けた状態で加熱処理を施す第一の形態を上で説明した。この第一の形態に加えて、接合すべき二つの金属層の双方ともに、その表面に焼結体型の導電性接合層を予め形成した後、この焼結体型の導電性接合層同士を押し付け、圧力を加えて押し付けた状態で加熱処理を施す第二の形態を選択することもできる。この第二の形態では、各金属層の金属膜表面と焼結体型の導電性接合層との界面での金属間接合は、上記の第一の形態における、その表面に焼結体型の導電性接合層を予め形成する界面での金属間接合と同様の過程で形成される。一方、焼結体型の導電性接合層同士が接する界面における金属間接合は、以下の機構で形成される。   Regarding the method for forming a conductive joint of the present invention, a sintered-type conductive joint layer is formed in advance on one surface of two metal layers to be joined, and then the sintered-type conductive joint layer is formed. The first embodiment has been described above in which the metal film surface of another metal layer is pressed onto the upper surface, and the heat treatment is performed in a state where the metal film is pressed by applying pressure. In addition to this first form, both of the two metal layers to be joined are preliminarily formed with a sintered body type conductive joint layer on their surfaces, and then the sintered body type conductive joint layers are pressed together, It is also possible to select the second mode in which the heat treatment is performed in a state where the pressure is applied and pressed. In this second mode, the metal-to-metal bonding at the interface between the metal film surface of each metal layer and the sintered body type conductive bonding layer is the same as that of the first mode described above. It is formed in the same process as metal-to-metal bonding at the interface where the bonding layer is formed in advance. On the other hand, the intermetallic bonding at the interface where the sintered body type conductive bonding layers are in contact with each other is formed by the following mechanism.

焼結体型の導電性接合層上面に露呈されている金属ナノ粒子は、ほぼ平面上に配置されているが、微視的には、凹凸を示す状態となっている。従って、単に、焼結体型の導電性接合層同士を重ね合わせただけでは、二つの上面に露呈されている金属ナノ粒子間において、接触がなされる部分は、その一部のみである。この焼結体型の導電性接合層同士を押し付け、圧力を加えると、微視的な凹凸が平坦化され、二つの上面に露呈されている金属ナノ粒子間で、高い面密度で接触がなされる状態となる。この圧力を加えて押し付けた状態で加熱処理を施すと、金属ナノ粒子相互が接触する点において融着が引き起こされ、焼結体型の導電性接合層同士が、金属ナノ粒子相互の融着によって、緻密に連結された状態となる。換言するならば、二つの焼結体型の導電性接合層は、一体化がなされる。最終的に、上下の金属層の金属膜表面と、この一体化された焼結体型の導電性接合層との界面では、緻密な金属間接合が形成され、金属ナノ粒子で構成される導電性接合層を介して、金属間接合によって、二つの金属層の面相互が導電性接合される。   The metal nanoparticles exposed on the upper surface of the sintered-type conductive bonding layer are arranged on a substantially flat surface, but are microscopically in a state of showing irregularities. Therefore, if the sintered type conductive bonding layers are simply overlapped, only a part of the contact between the metal nanoparticles exposed on the two upper surfaces is made. When this sintered body type conductive bonding layer is pressed against each other and pressure is applied, the microscopic unevenness is flattened, and the metal nanoparticles exposed on the two upper surfaces are contacted at a high surface density. It becomes a state. When heat treatment is performed with this pressure applied and pressed, fusion occurs at the point where the metal nanoparticles are in contact with each other, and the sintered-type conductive bonding layers are fused together between the metal nanoparticles, It will be in the state where it was connected closely. In other words, the two sintered body type conductive bonding layers are integrated. Finally, at the interface between the metal film surfaces of the upper and lower metal layers and the integrated sintered body type conductive bonding layer, a dense intermetallic bond is formed, and the conductivity composed of metal nanoparticles. Through the bonding layer, the surfaces of the two metal layers are conductively bonded to each other by metal-to-metal bonding.

本発明の導電性接合の形成方法においては、金属ナノ粒子で構成される導電性接合層の上面と、他の金属層の金属膜表面との界面、あるいは、焼結体型の導電性接合層同士の界面においては、圧力を加えて押し付けた状態で加熱処理を施すことで、金属間接合を形成している。従って、この接合を行う焼結体型の導電性接合層同士は、それぞれの層を構成する金属ナノ粒子相互が、その金属表面を接触させた際、200℃以下の加熱温度においても、容易に融着を引き起こすことが必要である。また、他の金属層の金属膜表面に対して、金属ナノ粒子の金属表面を接触させた際、200℃以下の加熱温度においても、容易に融着を引き起こすことが必要である。   In the method of forming a conductive bond of the present invention, the interface between the upper surface of the conductive bond layer composed of metal nanoparticles and the metal film surface of another metal layer, or between the sintered-type conductive bond layers At the interface, a metal-metal bond is formed by performing a heat treatment in a state where pressure is applied and pressed. Therefore, the sintered-type conductive bonding layers that perform this bonding are easily melted even at a heating temperature of 200 ° C. or lower when the metal nanoparticles constituting each layer are brought into contact with each other. It is necessary to cause wearing. In addition, when the metal surface of the metal nanoparticle is brought into contact with the metal film surface of another metal layer, it is necessary to easily cause fusion even at a heating temperature of 200 ° C. or less.

金属表面相互を接触させた際、その接触界面において融着が進むためには、局所的には、両者の金属原子が相互拡散し、連続的な金属構造を形成する状態となることが必要である。両者が同じ種類の金属である場合、当然、その界面において、金属原子の相互拡散が進行するので、接触界面における融着に最も適する。両者が異なる種類の金属である場合、二種の金属原子間で相互拡散が、200℃以下の加熱温度においても、容易に進行するためには、二種の金属が完全な固溶体型の合金を形成できることが望ましい。あるいは、二種の金属間において、高い接着性が達成できる組み合わせも、良好な金属間接合の形成に適するものである。   When the metal surfaces are brought into contact with each other, in order for fusion to proceed at the contact interface, it is necessary that both metal atoms locally diffuse to form a continuous metal structure. is there. When both are the same type of metal, naturally, the interdiffusion of metal atoms proceeds at the interface, so that it is most suitable for fusion at the contact interface. When both are different types of metals, mutual diffusion between the two types of metal atoms can easily proceed even at a heating temperature of 200 ° C. or less, so that the two types of metals can form a complete solid solution type alloy. It is desirable that it can be formed. Or the combination which can achieve high adhesiveness between two types of metals is also suitable for forming a good intermetallic bond.

以上の観点からは、接合すべき金属層を構成する金属膜を形成している金属種と、焼結体型の導電性接合層を構成している金属ナノ粒子の金属種は、金、銀、銅、白金、パラジウム、ニッケルからなる群から選択することが好ましい。特に、焼結体型の導電性接合層を構成している金属ナノ粒子は、圧力を加えて、接合対象面に押し付けた際、ネットワーク状の焼結体型の導電性接合層自体が押しつぶされ、表面に露呈する金属ナノ粒子が、接合対象面と緻密に接触する形態であることが必要である。その観点では、金属ナノ粒子を構成する金属種は、延性、展性に優れていることが好ましく、この観点でも、金、銀、銅、白金、パラジウム、ニッケルは、好ましい選択肢である。また、接合すべき金属層を構成する金属膜も、金属ナノ粒子と密な接触を図る上では、延性、展性に優れていることが好ましく、この観点でも、金、銀、銅、白金、パラジウム、ニッケルは、好ましい選択肢である。   From the above viewpoint, the metal species forming the metal film constituting the metal layer to be joined and the metal species of the metal nanoparticles constituting the sintered body type conductive joining layer are gold, silver, It is preferable to select from the group consisting of copper, platinum, palladium and nickel. In particular, when the metal nanoparticles constituting the sintered body type conductive bonding layer are pressed against the surface to be bonded by applying pressure, the network-shaped sintered body type conductive bonding layer itself is crushed, It is necessary that the metal nanoparticles exposed to the surface be in close contact with the surface to be joined. From this point of view, the metal species constituting the metal nanoparticles are preferably excellent in ductility and malleability, and gold, silver, copper, platinum, palladium, and nickel are preferable options also in this point of view. Further, the metal film constituting the metal layer to be bonded is also preferably excellent in ductility and malleability in close contact with the metal nanoparticles, and from this viewpoint, gold, silver, copper, platinum, Palladium and nickel are preferred options.

一方、金属ナノ粒子に代えて、金属酸化物ナノ粒子、特には、表面酸化膜を有する金属ナノ粒子を利用する際にも、還元を施して、得られる金属ナノ粒子の金属種は、金、銀、銅、白金、パラジウム、ニッケルからなる群から選択することが好ましい。換言するならば、金、銀、銅、白金、パラジウム、ニッケルからなる群から選択される金属種の金属ナノ粒子に対して、その表面を表面酸化膜へと変換して得られる、表面酸化膜を有する金属ナノ粒子が好適である。特に、金属酸化物ナノ粒子の表面に対して、対応する金属ナノ粒子の被覆に利用する被覆剤分子と同種の被覆剤分子で被覆するためには、予め金属ナノ粒子を作製し、その後、表面より酸化を行ない、金属酸化物ナノ粒子としたものが好ましい。金、銀、銅、白金、パラジウム、ニッケルからなる群から選択される金属の酸化物からなる金属酸化物ナノ粒子のうち、銀、銅、ニッケルからなる群から選択される金属の酸化物からなる金属酸化物ナノ粒子は、前記手法を適用して、容易に作製可能である。従って、本発明の導電性接合の形成方法においては、金属酸化物ナノ粒子の分散液を用いる際、銀、銅、ニッケルからなる群から選択される金属の酸化物からなる金属酸化物ナノ粒子の分散液が、より好適に利用できる。   On the other hand, in place of metal nanoparticles, metal oxide nanoparticles, in particular, when using metal nanoparticles having a surface oxide film, the metal species of the metal nanoparticles obtained by reduction are gold, It is preferable to select from the group consisting of silver, copper, platinum, palladium and nickel. In other words, a surface oxide film obtained by converting the surface of a metal nanoparticle of a metal species selected from the group consisting of gold, silver, copper, platinum, palladium, and nickel into a surface oxide film Metal nanoparticles having are preferred. In particular, in order to coat the surface of the metal oxide nanoparticles with the same kind of coating molecules as the coating molecules used for coating the corresponding metal nanoparticles, the metal nanoparticles are prepared in advance, and then the surface What oxidized more and made the metal oxide nanoparticle is preferable. Of metal oxide nanoparticles composed of metal oxides selected from the group consisting of gold, silver, copper, platinum, palladium and nickel, consisting of metal oxides selected from the group consisting of silver, copper and nickel The metal oxide nanoparticles can be easily produced by applying the above technique. Therefore, in the method for forming a conductive bond according to the present invention, when a dispersion of metal oxide nanoparticles is used, metal oxide nanoparticles made of a metal oxide selected from the group consisting of silver, copper, and nickel are used. A dispersion can be used more suitably.

なお、金属酸化物ナノ粒子としては、表面酸化膜を有する金属ナノ粒子を利用することが好ましいが、目的の平均粒子径を有する、球形形状のナノ粒子であれば、ナノ粒子全体が金属酸化物で構成されるものも利用可能である。一般に、金属酸化物は、種々の結晶系を有しており、直接、ナノサイズの球形形状のナノ粒子を形成することが困難であることも少なくない。本発明においては、金属酸化物ナノ粒子を利用する際には、還元性気体の共存下、高周波プラズマ処理を施すことで、一旦、金属ナノ粒子へ変換するため、外形形状は、概ね球形形状であることが望ましい。すなわち、概ね球形形状であれば、表面から還元を進め、最終的に、金属ナノ粒子へと変換した際、得られる金属ナノ粒子の外形形状も、概ね球形形状とできる。一方、表面酸化膜を有する金属ナノ粒子を利用する際には、外形形状は、概ね球形形状であるとともに、その表面酸化膜の膜厚は、均一な分布を有することが好ましい。   As the metal oxide nanoparticles, it is preferable to use metal nanoparticles having a surface oxide film. However, if the nanoparticles are spherical particles having a target average particle diameter, the entire nanoparticles are metal oxides. It is also possible to use what consists of In general, metal oxides have various crystal systems, and it is often difficult to directly form nano-sized spherical nanoparticles. In the present invention, when the metal oxide nanoparticles are used, the outer shape is substantially spherical because the metal oxide nanoparticles are once converted into metal nanoparticles by performing high-frequency plasma treatment in the presence of a reducing gas. It is desirable to be. That is, if it is a substantially spherical shape, the outer shape of the metal nanoparticles obtained when the reduction is carried out from the surface and finally converted into the metal nanoparticles can also be a substantially spherical shape. On the other hand, when utilizing metal nanoparticles having a surface oxide film, the outer shape is generally spherical, and the film thickness of the surface oxide film preferably has a uniform distribution.

表面酸化膜の還元を行う際には、例えば、次のような過程を介して、ナノ粒子表面において、還元反応で生成する金属原子が、ナノ粒子の中心部に蓄積されていくと推定される。例えば、表面酸化膜は、M(II)Oで示される、二価の金属カチオン種を含む酸化物(M(II)O)と仮定すると、還元性気体である水素分子(H2)との反応によって、一価の金属カチオン種を含む酸化物(M(I)O)へと部分的に還元される。 When reducing the surface oxide film, for example, it is estimated that the metal atoms generated by the reduction reaction are accumulated in the center of the nanoparticle on the nanoparticle surface through the following process. . For example, when the surface oxide film is assumed to be an oxide (M (II) O) represented by M (II) O and containing a divalent metal cation species, the surface oxide film is in contact with a hydrogen molecule (H 2 ) that is a reducing gas. The reaction is partially reduced to an oxide (M (I) O) containing a monovalent metal cation species.

2M(II)O+H2 → M(I)2O+H2
加熱状態では、一価の金属カチオン種を含む酸化物(M(I)O)から、二価の金属カチオン種を含む酸化物(M(II)O)と金属原子(M(0))へと、不均一化が進行する。
2M (II) O + H 2 → M (I) 2 O + H 2 O
In the heated state, from an oxide containing a monovalent metal cation species (M (I) O) to an oxide containing a divalent metal cation species (M (II) O) and a metal atom (M (0)). Then, non-uniformization proceeds.

M(I)2O → M(0)+M(II)O
その結果、ナノ粒子の最表面には、二価の金属カチオン種を含む酸化物(M(II)O)が再生され、ナノ粒子の中心部には金属原子(M(0))が徐々に蓄積する。最終的には、金属酸化物ナノ粒子全体が、金属原子で構成されるナノ粒子へと変換される。
M (I) 2 O → M (0) + M (II) O
As a result, an oxide (M (II) O) containing a divalent metal cation species is regenerated on the outermost surface of the nanoparticle, and a metal atom (M (0)) is gradually added to the center of the nanoparticle. accumulate. Eventually, the entire metal oxide nanoparticles are converted into nanoparticles composed of metal atoms.

一方、金属ナノ粒子をその表面から酸化する際には、表面においては、二価の金属カチオン種を含む酸化物(M(II)O)が生成した後、内部の金属原子(M(0))と反応して、一価の金属カチオン種を含む酸化物(M(I)O)が形成される。この一価の金属カチオン種を含む酸化物(M(I)O)が、不均一化を起こし、最表面に金属原子(M(0))が再生され、内部に金属酸化物層が蓄積される。結果、表面に表面酸化膜層を有し、内部は、金属の核粒子を有する状態となる。最終的には、金属酸化物層がナノ粒子の中心まで達すると、完全に金属酸化物へと変換された金属酸化物ナノ粒子となる。   On the other hand, when the metal nanoparticles are oxidized from the surface, an oxide (M (II) O) containing a divalent metal cation species is formed on the surface, and then an internal metal atom (M (0)) is formed. ) To form an oxide (M (I) O) containing a monovalent metal cation species. The oxide (M (I) O) containing the monovalent metal cation species causes non-uniformity, the metal atoms (M (0)) are regenerated on the outermost surface, and the metal oxide layer is accumulated inside. The As a result, the surface has a surface oxide film layer, and the inside has a metal core particle. Eventually, when the metal oxide layer reaches the center of the nanoparticle, the metal oxide nanoparticle is completely converted into the metal oxide.

2M(0)+1/2O2 → M(I)2
M(I)2O+1/2O2 → 2M(II)O
M(0)+1/2O2 → M(II)O
M(0)+M(II)O → 2M(I)2
いずれの過程も、価数の異なる金属カチオン種を含む金属酸化物が存在することが、その機構の進行に必須であり、銀、銅、ニッケルからなる群から選択される金属の酸化物は、この条件をも満足している。
2M (0) + 1 / 2O 2 → M (I) 2 O
M (I) 2 O + 1 / 2O 2 → 2M (II) O
M (0) + 1 / 2O 2 → M (II) O
M (0) + M (II) O → 2M (I) 2 O
In any process, the presence of metal oxides containing metal cation species having different valences is essential for the progress of the mechanism, and metal oxides selected from the group consisting of silver, copper, and nickel are: This condition is also satisfied.

本発明にかかる導電性接合の形成方法においては、金属ナノ粒子の分散液、あるいは、金属酸化物ナノ粒子の分散液を利用して、接合すべき金属層の金属膜表面に、所定の膜厚の塗布膜を形成する。金属ナノ粒子を分散溶媒中に均一に分散させ、また、分散液中において、金属ナノ粒子が、互いに金属表面を接触させ、融着を起こすことを防止するために、金属ナノ粒子の表面を被覆剤分子で被覆した状態としておく。この被覆剤分子には、金属ナノ粒子を構成する金属元素と配位的な結合が可能な基を有する有機化合物が利用される。具体的には、窒素原子、酸素原子、イオウ原子が有する孤立電子対(非共有電子対)を利用して、金属元素に対して、配位的な結合が可能な基を有する有機化合物が利用される。   In the method for forming a conductive bond according to the present invention, the metal nanoparticle dispersion or the metal oxide nanoparticle dispersion is used to form a predetermined film thickness on the metal film surface of the metal layer to be bonded. The coating film is formed. The metal nanoparticles are uniformly dispersed in the dispersion solvent, and the surface of the metal nanoparticles is coated in the dispersion to prevent the metal nanoparticles from coming into contact with each other and causing fusion. It is set as the state coat | covered with the agent molecule | numerator. As the coating agent molecule, an organic compound having a group capable of coordinative bonding with the metal element constituting the metal nanoparticle is used. Specifically, an organic compound having a group capable of coordinative bonding to a metal element using a lone electron pair (unshared electron pair) of a nitrogen atom, an oxygen atom, or a sulfur atom is used. Is done.

すなわち、本発明では、金属(M)に対して、M−S−R型の金属チオラート、M−O−R型の金属アルコラートや金属フェノラートのような共有結合に類する安定な結合を形成する化合物ではなく、金属元素と配位的な結合が可能な基を有する有機化合物が利用される。この金属元素と配位的な結合が可能な基としては、アミノ基(−NH2)、ヒドロキシ基(−OH)、スルファニル基(−SH)を挙げることができる。また、場合によっては、イミノ基(−NH−)、エーテル(−O−)、スルフィド(−S−)に存在する孤立電子対(非共有電子対)を利用して、金属元素に対して、配位的な結合が可能な有機化合物を利用することもできる。この被覆剤分子でその表面が被覆された金属ナノ粒子を、分散溶媒中に均一に分散させる際、この被覆剤分子は分散剤としても機能するものを選択する。すなわち、金属元素と配位的な結合が可能な基を有するとともに、例えば、その有機化合物を構成している炭化水素骨格は、分散溶媒と親和性を有するものが好適に利用される。 That is, in the present invention, a compound that forms a stable bond similar to a covalent bond such as MSR type metal thiolate, MOR type metal alcoholate or metal phenolate to metal (M). Instead, an organic compound having a group capable of coordinative bonding with a metal element is used. Examples of the group capable of coordinative bonding with the metal element include an amino group (—NH 2 ), a hydroxy group (—OH), and a sulfanyl group (—SH). In some cases, a lone electron pair (unshared electron pair) present in an imino group (—NH—), an ether (—O—), or a sulfide (—S—) is used for a metal element, An organic compound capable of coordinative bonding can also be used. When the metal nanoparticles whose surface is coated with the coating molecules are uniformly dispersed in the dispersion solvent, the coating molecules that function also as a dispersing agent are selected. In other words, a hydrocarbon skeleton that has a group capable of coordinative bonding with a metal element and has an affinity for a dispersion solvent is preferably used as the hydrocarbon skeleton constituting the organic compound.

用いる分散溶媒が、例えば、鎖式炭化水素などの非極性溶媒や、芳香族炭化水素などの低い極性を示す溶媒である際には、鎖式炭化水素骨格と、金属元素と配位的な結合が可能な基として、アミノ基(−NH2)、ヒドロキシ基(−OH)、スルファニル基(−SH)を有している有機化合物が利用可能である。 When the dispersion solvent to be used is, for example, a nonpolar solvent such as a chain hydrocarbon or a solvent having a low polarity such as an aromatic hydrocarbon, the chain hydrocarbon skeleton is coordinated with a metal element. An organic compound having an amino group (—NH 2 ), a hydroxy group (—OH), or a sulfanyl group (—SH) can be used as a group capable of forming a group.

利用可能なアミノ基を有する有機化合物の代表として、鎖式炭化水素骨格の末端にアミノ基(−NH2)を有する第一アミン化合物、特には、アルキルアミンを挙げることができる。なお、かかるアルキルアミンは、金属元素と配位的な結合を形成した状態で、通常の保管環境、具体的には、40℃に達しない範囲では、脱離しないものが好適であり、沸点が60℃以上の範囲、好ましくは100℃以上の範囲となるものが好ましい。例えば、沸点が150℃以上の範囲となるものも好適に利用可能である。一方、金属ナノ粒子を被覆しているアルキルアミンの離脱は、高周波プラズマ処理を施すことによりなされる。高周波プラズマ処理を施す過程において、金属ナノ粒子の表面を被覆しているアルキルアミン分子は、プラズマ中に存在する荷電粒子(イオン種)から、その荷電粒子の有する励起エネルギーを供与されることで、その分子内振動の励起を受ける。具体的には、末端のアミノ基(−NH2)に固有の振動が励起されると、窒素原子が有する孤立電子対(非共有電子対)を利用している、金属元素に対する配位的な結合は大幅に弱められる。その際、高周波プラズマ処理が、減圧条件下で実施されていると、振動励起されたアルキルアミン分子は、速やかに離脱する。金属ナノ粒子表面から離脱した後、減圧条件下において、蒸散することが可能であることが望ましく、少なくとも、沸点が300℃を超えない範囲、通常、250℃以下の範囲となるものが好ましい。例えば、アルキルアミンとして、そのアルキル基は、C8〜C18の範囲に選択され、アルキル鎖の末端にアミノ基を有するものが用いられる。例えば、前記C8〜C18の範囲のアルキルアミンは、熱的な安定性もあり、また、室温付近での蒸気圧もさほど高くなく、室温等で保管する際、含有率を所望の範囲に維持・制御することが容易であるなど、ハンドリング性の面から好適に用いられる。 As a representative example of an organic compound having an amino group that can be used, a primary amine compound having an amino group (—NH 2 ) at the end of a chain hydrocarbon skeleton, particularly an alkylamine can be given. Such an alkylamine is preferably one that does not desorb in a normal storage environment, specifically in a range not reaching 40 ° C., in a state in which a coordinate bond is formed with the metal element, and has a boiling point. A range of 60 ° C. or higher, preferably 100 ° C. or higher is preferred. For example, those having a boiling point in the range of 150 ° C. or higher can be suitably used. On the other hand, detachment of the alkylamine covering the metal nanoparticles is performed by applying a high frequency plasma treatment. In the process of performing high-frequency plasma treatment, the alkylamine molecules covering the surface of the metal nanoparticles are given excitation energy of the charged particles from charged particles (ionic species) present in the plasma, Excited by the intramolecular vibration. Specifically, when a vibration unique to the terminal amino group (—NH 2 ) is excited, a coordination mechanism for a metal element using a lone electron pair (unshared electron pair) of a nitrogen atom is used. Bonding is greatly weakened. At that time, when the high-frequency plasma treatment is performed under a reduced pressure condition, the vibrationally excited alkylamine molecules are rapidly detached. It is desirable that after detachment from the surface of the metal nanoparticle, it is possible to evaporate under a reduced pressure condition, and at least the boiling point is in the range not exceeding 300 ° C., usually in the range of 250 ° C. or less. For example, as the alkylamine, those having an alkyl group selected in the range of C8 to C18 and having an amino group at the end of the alkyl chain are used. For example, alkylamines in the range of C8 to C18 have thermal stability, and the vapor pressure near room temperature is not so high. When stored at room temperature or the like, the content is maintained within a desired range. It is preferably used in terms of handling properties, such as being easy to control.

また、利用可能なスルファニル基(−SH)を有する化合物の代表として、鎖式炭化水素骨格の末端にスルファニル基(−SH)を有する第一級チオール化合物、特には、アルカンチオールを挙げることができる。なお、かかるアルカンチオールも、金属元素と配位的な結合を形成した状態で、通常の保管環境、具体的には、40℃に達しない範囲では、脱離しないものが好適であり、沸点が60℃以上の範囲、好ましくは100℃以上の範囲となるものが好ましい。例えば、沸点が150℃以上の範囲となるものも好適に利用可能である。一方、金属ナノ粒子を被覆しているアルカンチオールの離脱は、高周波プラズマ処理を施すことによりなされる。高周波プラズマ処理を施す過程において、金属ナノ粒子の表面を被覆しているアルカンチオール分子は、プラズマ中に存在する荷電粒子(イオン種)から、その荷電粒子の有する励起エネルギーを供与されることで、その分子内振動の励起を受ける。具体的には、末端のスルファニル基(−SH)に固有の振動が励起されると、イオウ原子が有する孤立電子対(非共有電子対)を利用している、金属元素に対する配位的な結合は大幅に弱められる。その際、高周波プラズマ処理が、減圧条件下で実施されていると、振動励起されたアルカンチオール分子は、速やかに離脱する。金属ナノ粒子表面から離脱した後、減圧条件下において、蒸散することが可能であることが望ましく、少なくとも、沸点が300℃を超えない範囲、通常、250℃以下の範囲となるものが好ましい。例えば、アルカンチオールとして、そのアルキル基は、C8〜C18の範囲に選択され、アルキル鎖の末端にスルファニル基を有するものが用いられる。例えば、前記C8〜C18の範囲のアルカンチオールは、熱的な安定性もあり、また、室温付近での蒸気圧もさほど高くなく、室温等で保管する際、含有率を所望の範囲に維持・制御することが容易であるなど、ハンドリング性の面から好適に用いられる。   Moreover, as a typical example of a compound having a sulfanyl group (—SH) that can be used, a primary thiol compound having a sulfanyl group (—SH) at the terminal of a chain hydrocarbon skeleton, particularly an alkanethiol can be given. . In addition, such alkanethiol is preferably in a state in which a coordinate bond is formed with a metal element and does not desorb in a normal storage environment, specifically, in a range not reaching 40 ° C., and has a boiling point. A range of 60 ° C. or higher, preferably 100 ° C. or higher is preferred. For example, those having a boiling point in the range of 150 ° C. or higher can be suitably used. On the other hand, the alkanethiol coating the metal nanoparticles is detached by applying a high-frequency plasma treatment. In the process of performing high-frequency plasma treatment, the alkanethiol molecule that coats the surface of the metal nanoparticles is supplied with excitation energy of the charged particles from charged particles (ionic species) present in the plasma, Excited by the intramolecular vibration. Specifically, when a vibration inherent to the terminal sulfanyl group (—SH) is excited, a coordinated bond to a metal element utilizing a lone pair (unshared electron pair) of a sulfur atom Is greatly weakened. At this time, if the high-frequency plasma treatment is performed under a reduced pressure condition, the vibrationally excited alkanethiol molecules are quickly detached. It is desirable that after detachment from the surface of the metal nanoparticle, it is possible to evaporate under a reduced pressure condition, and at least the boiling point is in the range not exceeding 300 ° C., usually in the range of 250 ° C. or less. For example, as an alkanethiol, the alkyl group is selected in the range of C8 to C18, and one having a sulfanyl group at the terminal of the alkyl chain is used. For example, the alkanethiol in the range of C8 to C18 has thermal stability and the vapor pressure near room temperature is not so high, and the content rate is maintained in a desired range when stored at room temperature. It is preferably used in terms of handling properties, such as being easy to control.

また、利用可能なヒドロキシ基を有する化合物の代表として、アルカンジオールを挙げることができる。一例として、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコールなどのグリコール類などを挙げることができる。なお、かかるアルカンジオールも、金属元素と配位的な結合を形成した状態で、通常の保管環境、具体的には、40℃に達しない範囲では、脱離しないものが好適であり、沸点が60℃以上の範囲、通常、100℃以上の範囲の範囲となるものが好ましい。例えば、沸点が150℃以上の範囲となるものも好適に利用可能である。一方、金属ナノ粒子を被覆しているアルカンジオールの離脱は、高周波プラズマ処理を施すことによりなされる。高周波プラズマ処理を施す過程において、金属ナノ粒子の表面を被覆しているアルカンジオール分子は、プラズマ中に存在する荷電粒子(イオン種)から、その荷電粒子の有する励起エネルギーを供与されることで、その分子内振動の励起を受ける。具体的には、末端のヒドロキシ基(−OH)に固有の振動が励起されると、酸素原子が有する孤立電子対(非共有電子対)を利用している、金属元素に対する配位的な結合は大幅に弱められる。その際、高周波プラズマ処理が、減圧条件下で実施されていると、振動励起されたアルカンジオール分子は、速やかに離脱する。金属ナノ粒子表面から離脱した後、減圧条件下において、蒸散することが可能であることが望ましく、少なくとも、沸点が300℃を超えない範囲、通常、250℃以下の範囲となるものが好ましい。例えば、1,2−ジオール型などの、二以上のヒドロキシ基が結合に関与するものなども、好適に利用可能である。   Moreover, alkanediol can be mentioned as a representative of the compound which has a hydroxyl group which can be utilized. Examples include glycols such as ethylene glycol, diethylene glycol, and polyethylene glycol. In addition, such alkanediols are preferably those that do not desorb in a normal storage environment, specifically in a range that does not reach 40 ° C., in a state in which a coordinate bond is formed with the metal element. Those in the range of 60 ° C. or higher, usually in the range of 100 ° C. or higher are preferred. For example, those having a boiling point in the range of 150 ° C. or higher can be suitably used. On the other hand, the alkanediol covering the metal nanoparticles is detached by applying a high-frequency plasma treatment. In the process of applying the high-frequency plasma treatment, the alkanediol molecules covering the surface of the metal nanoparticles are given excitation energy of the charged particles from the charged particles (ionic species) present in the plasma, Excited by the intramolecular vibration. Specifically, when an intrinsic vibration is excited in the terminal hydroxy group (—OH), a coordinated bond to a metal element utilizing a lone electron pair (unshared electron pair) possessed by an oxygen atom. Is greatly weakened. At that time, if the high-frequency plasma treatment is performed under a reduced pressure condition, the vibrationally excited alkanediol molecules are rapidly detached. It is desirable that after detachment from the surface of the metal nanoparticle, it is possible to evaporate under a reduced pressure condition, and at least the boiling point is in the range not exceeding 300 ° C., usually in the range of 250 ° C. or less. For example, those involving two or more hydroxy groups such as 1,2-diol type can be suitably used.

一方、金属酸化物ナノ粒子は、分散液中において、ナノ粒子が互いに接触しても、融着を起こすことはない。しかし、金属酸化物ナノ粒子を分散溶媒中に均一に分散させるために、金属酸化物ナノ粒子の表面を被覆剤分子で被覆した状態としておく。この被覆剤分子には、金属酸化物ナノ粒子を構成する金属元素と配位的な結合が可能な基を有する有機化合物が利用される。具体的には、窒素原子、酸素原子、イオウ原子が有する孤立電子対(非共有電子対)を利用して、金属元素に対して、配位的な結合が可能な基を有する有機化合物が利用される。   On the other hand, the metal oxide nanoparticles do not cause fusion even if the nanoparticles come into contact with each other in the dispersion. However, in order to uniformly disperse the metal oxide nanoparticles in the dispersion solvent, the surface of the metal oxide nanoparticles is kept in a state of being coated with a coating agent molecule. As the coating agent molecule, an organic compound having a group capable of coordinative bonding with the metal element constituting the metal oxide nanoparticles is used. Specifically, an organic compound having a group capable of coordinative bonding to a metal element using a lone electron pair (unshared electron pair) of a nitrogen atom, an oxygen atom, or a sulfur atom is used. Is done.

上で述べた金属ナノ粒子に対する被覆剤分子として利用可能な、窒素原子、酸素原子、イオウ原子が有する孤立電子対(非共有電子対)を利用して、金属元素に対して、配位的な結合が可能な基を有する有機化合物は、金属酸化物ナノ粒子に対しても、同様に利用可能である。   Utilizing lone electron pairs (unshared electron pairs) of nitrogen atoms, oxygen atoms, and sulfur atoms that can be used as coating molecules for the metal nanoparticles described above, they are coordinated with metal elements. An organic compound having a group capable of bonding can be similarly used for metal oxide nanoparticles.

その際、分散溶媒は、前記被覆剤分子を構成する炭化水素骨格部分に対する親和性を示すが、トルエンなどの芳香族炭化水素溶媒、ヘキサンなどの鎖式炭化水素溶媒など、極性を示さない、あるいは、極性の小さな溶媒を利用することが好ましい。被覆剤分子自体は、アミノ基(−NH2)、ヒドロキシ基(−OH)、スルファニル基(−SH)を有している有機化合物であり、前述の炭化水素溶媒に対しては、相対的に低い溶解性を有する。分散液を塗布後、含まれる分散溶媒の蒸散を行い、塗布層に乾燥処理を施す。乾燥処理済の金属ナノ粒子塗布層は、表面を被覆剤分子で覆われている金属ナノ粒子と、分散液中に溶解していた被覆剤分子とを含んでいる。すなわち、分散液中に溶解していた被覆剤分子は、室温、大気圧下では、蒸散しないため、表面を被覆剤分子で覆われている金属ナノ粒子の積層構造の隙間に保持されている。そのため、乾燥処理によって析出する余剰の被覆剤分子がバインダー成分として機能し、表面を被覆剤分子で覆われている金属ナノ粒子の積層構造の保持に部分的に関与する。また、表面を被覆剤分子で覆われている金属酸化物ナノ粒子の塗布層においても、乾燥処理を施した場合、乾燥処理によって析出する余剰の被覆剤分子はバインダー成分として機能する。 At that time, the dispersion solvent shows affinity for the hydrocarbon skeleton portion constituting the coating agent molecule, but does not show polarity, such as an aromatic hydrocarbon solvent such as toluene, a chain hydrocarbon solvent such as hexane, or the like. It is preferable to use a solvent having a small polarity. The coating agent molecule itself is an organic compound having an amino group (—NH 2 ), a hydroxy group (—OH), and a sulfanyl group (—SH). Has low solubility. After applying the dispersion, the contained dispersion solvent is evaporated and the coating layer is dried. The dried metal nanoparticle coating layer includes metal nanoparticles whose surface is covered with coating molecules and coating molecules dissolved in the dispersion. That is, since the coating agent molecules dissolved in the dispersion liquid do not evaporate at room temperature and atmospheric pressure, the coating molecules are held in the gap between the metal nanoparticle laminate structures whose surfaces are covered with the coating agent molecules. Therefore, surplus coating agent molecules deposited by the drying treatment function as a binder component, and are partly involved in maintaining the laminated structure of metal nanoparticles whose surfaces are covered with the coating agent molecules. Also, in the coating layer of metal oxide nanoparticles whose surface is covered with coating agent molecules, when the drying treatment is performed, surplus coating molecules precipitated by the drying treatment function as a binder component.

分散液中において、被覆剤分子は、分散される金属ナノ粒子、あるいは、金属酸化物ナノ粒子の表面全体を少なくとも一分子層被覆するに必要な量に加えて、前記分散溶媒中において、ほぼ飽和する量を配合することが好ましい。なお、金属ナノ粒子、あるいは、金属酸化物ナノ粒子の表面全体を被覆する量は、金属ナノ粒子、あるいは、金属酸化物ナノ粒子の平均粒子径に応じて、適宜決定される。一方、分散溶媒中において、ほぼ飽和する量は、勿論、被覆剤分子の溶解度と、分散溶媒の液量とに依存する。   In the dispersion, the coating molecules are almost saturated in the dispersion solvent in addition to the amount required to coat the entire surface of the metal nanoparticles or metal oxide nanoparticles to be dispersed. It is preferable to mix | blend the quantity to do. In addition, the quantity which coat | covers the whole surface of a metal nanoparticle or a metal oxide nanoparticle is suitably determined according to the average particle diameter of a metal nanoparticle or a metal oxide nanoparticle. On the other hand, the amount of saturation in the dispersion solvent depends, of course, on the solubility of the coating agent molecule and the amount of the dispersion solvent.

例えば、分散液中に含まれる金属ナノ粒子100質量部当たり、被覆剤分子を5質量部〜35質量部の範囲に選択することが望ましい。また、分散液中に含まれる金属酸化物ナノ粒子100質量部当たり、被覆剤分子を5質量部〜25質量部の範囲に選択することが望ましい。より具体的には、平均粒子径が1〜100nmである金属ナノ粒子の表面上に、かかる被覆剤分子層が、少なくとも、0.5nm以上存在する状態とする。平均粒子径が1nmの金属ナノ粒子では、その被覆剤分子層は0.5nm〜1nmの範囲、一方、平均粒子径が100nmの金属ナノ粒子では、その被覆剤分子層は、10nm以内とすることが望ましい。例えば、金属ナノ粒子の平均粒子径を1〜20nmの範囲に選択する際には、被覆剤分子層の厚さは、少なくとも、0.5nm以上であって、金属ナノ粒子の平均粒子径を基準として、2/10〜5/10の範囲に選択することが好ましい。なお、金属酸化物ナノ粒子の表面に設ける被覆剤分子層も、前記の範囲内に選択することが望ましい。   For example, it is desirable to select the coating agent molecule in the range of 5 to 35 parts by mass per 100 parts by mass of the metal nanoparticles contained in the dispersion. Moreover, it is desirable to select the coating agent molecules in the range of 5 to 25 parts by mass per 100 parts by mass of the metal oxide nanoparticles contained in the dispersion. More specifically, the coating material molecular layer is at least 0.5 nm or more on the surface of the metal nanoparticles having an average particle diameter of 1 to 100 nm. In the case of metal nanoparticles having an average particle size of 1 nm, the coating agent molecular layer should be in the range of 0.5 nm to 1 nm, while in the case of metal nanoparticles having an average particle size of 100 nm, the coating agent molecular layer should be within 10 nm. Is desirable. For example, when the average particle diameter of the metal nanoparticles is selected in the range of 1 to 20 nm, the thickness of the coating agent molecular layer is at least 0.5 nm or more, and the average particle diameter of the metal nanoparticles is used as a reference. It is preferable to select in the range of 2/10 to 5/10. In addition, it is desirable to select the coating agent molecular layer provided on the surface of the metal oxide nanoparticles within the above range.

本発明にかかる導電性接合の形成方法においては、導電性接合を形成する金属層の表面に、まず、金属ナノ粒子を含有する分散液、あるいは、表面酸化膜層を有する金属ナノ粒子または金属酸化物ナノ粒子を含有する分散液を所定の平面形状に塗布し、所望の膜厚を有する塗布膜層を作製する。例えば、配線基板の表面に形成される回路パターン中、所定の部位に、その配線層として利用される金属層の表面に、所定の平面形状を有する塗布膜層を作製する。この塗布膜層の作製は、該塗布膜層の平面形状パターン、その最小線幅、ならびに、目的とする塗布膜層の層厚を考慮した上で、種々の描画手法から、適する手法を選択する。従来から、金属微粒子を含有する分散液の塗布、描画に利用されている、スクリーン印刷、インクジェット印刷、または転写印刷の描画手法から、最小線幅、ならびに、目的とする塗布膜層の層厚を考慮した上で、適合する手法を選択することが好ましい。   In the method for forming a conductive bond according to the present invention, first, a dispersion containing metal nanoparticles or a metal nanoparticle or metal oxide having a surface oxide film layer is formed on the surface of the metal layer forming the conductive bond. The dispersion liquid containing the product nanoparticles is applied in a predetermined planar shape to produce a coating film layer having a desired film thickness. For example, in a circuit pattern formed on the surface of the wiring board, a coating film layer having a predetermined planar shape is formed on a surface of a metal layer used as the wiring layer in a predetermined portion. In preparing the coating film layer, a suitable method is selected from various drawing methods in consideration of the planar shape pattern of the coating film layer, its minimum line width, and the layer thickness of the target coating film layer. . From the drawing method of screen printing, ink jet printing, or transfer printing, which has been conventionally used for coating and drawing of dispersions containing metal fine particles, the minimum line width and the layer thickness of the target coating film layer are determined. It is preferable to select a suitable method after consideration.

一方、塗布に用いる金属ナノ粒子を含有する分散液、あるいは、表面酸化膜層を有する金属ナノ粒子または金属酸化物ナノ粒子を含有する分散液は、採用する描画手法に応じて、それぞれ適合する液粘度を有するものに、調製することが望ましい。例えば、目的とする塗布膜層の描画にスクリーン印刷を利用する際には、該金属ナノ粒子を含有する分散液は、その液粘度を、30〜300 Pa・s(25℃)の範囲に選択することが望ましい。また、転写印刷を利用する際には、分散液の液粘度を、3〜300 Pa・s(25℃)の範囲に選択することが望ましい。一方、インクジェット印刷を利用する際には、分散液の液粘度を、1〜100 mPa・s(25℃)の範囲に選択することが望ましい。該金属ナノ粒子を含有する分散液の液粘度は、用いる金属ナノ粒子の平均粒子径、分散濃度、用いている分散溶媒の種類に依存して決まり、前記の三種の因子を適宜選択して、目的とする液粘度に調節することができる。なお、金属酸化物ナノ粒子を含有する分散液に関しても、その液粘度は、用いる金属酸化物ナノ粒子の平均粒子径、分散濃度、用いている分散溶媒の種類に依存して決まり、前記の三種の因子を適宜選択して、目的とする液粘度に調節することができる。   On the other hand, a dispersion liquid containing metal nanoparticles used for coating, or a dispersion liquid containing metal nanoparticles or metal oxide nanoparticles having a surface oxide film layer is a suitable liquid according to the drawing technique employed. It is desirable to prepare it to have a viscosity. For example, when screen printing is used for drawing a target coating film layer, the dispersion viscosity of the metal nanoparticles is selected within the range of 30 to 300 Pa · s (25 ° C.). It is desirable to do. Moreover, when using transfer printing, it is desirable to select the liquid viscosity of the dispersion in the range of 3 to 300 Pa · s (25 ° C.). On the other hand, when using inkjet printing, it is desirable to select the liquid viscosity of the dispersion in the range of 1 to 100 mPa · s (25 ° C.). The liquid viscosity of the dispersion containing the metal nanoparticles is determined depending on the average particle diameter of the metal nanoparticles to be used, the dispersion concentration, and the type of the dispersion solvent being used. The target liquid viscosity can be adjusted. In addition, regarding the dispersion containing the metal oxide nanoparticles, the viscosity of the liquid is determined depending on the average particle diameter of the metal oxide nanoparticles used, the dispersion concentration, and the type of the dispersion solvent used. These factors can be appropriately selected to adjust to the target liquid viscosity.

塗布膜層の乾燥処理は、利用されている分散溶媒を蒸散させ、接合すべき金属層の金属膜表面上に、表面を被覆剤分子で覆われている金属ナノ粒子が緻密に積層された乾燥済の塗布層とする。この状態では、金属ナノ粒子の表面は、少なくとも一分子層の被覆剤分子で覆われており、分散溶媒中に溶解している余剰の被覆剤分子も、同時に乾燥済の塗布層中に析出している。金属酸化物ナノ粒子を利用する場合も、その表面は少なくとも一分子層の被覆剤分子で覆われており、分散溶媒中に溶解している余剰の被覆剤分子も、同時に乾燥済の塗布層中に析出している。   The coating film layer is dried by evaporating the dispersion solvent being used, and by densely laminating metal nanoparticles whose surface is covered with coating molecules on the metal film surface of the metal layer to be bonded. The finished coating layer. In this state, the surface of the metal nanoparticles is covered with at least one molecular layer of coating molecules, and excess coating molecules dissolved in the dispersion solvent are simultaneously deposited in the dried coating layer. ing. Even when metal oxide nanoparticles are used, the surface is covered with at least one molecular layer of coating molecules, and excess coating molecules dissolved in the dispersion solvent are also present in the dried coating layer. Precipitated in

次いで、乾燥済の塗布層中に含まれる、被覆剤分子を高周波プラズマ処理を施すことによって除去する。金属ナノ粒子の表面を被覆している被覆剤分子は、金属元素に対して配位的な結合を形成しているが、この配位的な結合は、例えば、該被覆剤分子の沸点以上の温度に加熱することによっても解離される。すなわち、熱的エネルギーを供給し、被覆剤分子全体の振動励起を行うと、金属元素に対する配位的な結合に関与している、アミノ基(−NH2)、ヒドロキシ基(−OH)、スルファニル基(−SH)に固有の振動も励起を受ける。その際、金属元素に対する配位的な結合、例えば、−NH2:M、−SH:M、−OH:Mにおける、金属原子と窒素原子、イオウ原子、酸素原子との距離が伸び、被覆剤分子の離脱が容易となる。 Next, the coating agent molecules contained in the dried coating layer are removed by performing high-frequency plasma treatment. The coating molecule covering the surface of the metal nanoparticle forms a coordinate bond to the metal element. This coordinate bond is, for example, higher than the boiling point of the coating molecule. It is also dissociated by heating to temperature. That is, when a thermal energy is supplied and vibration excitation of the entire coating agent molecule is performed, an amino group (—NH 2 ), a hydroxy group (—OH), a sulfanyl involved in a coordinate bond to a metal element. Vibrations inherent to the group (-SH) are also excited. At that time, the coordinate bond to the metal element, for example, the distance between the metal atom, nitrogen atom, sulfur atom, and oxygen atom in —NH 2 : M, —SH: M, —OH: M is extended, and the coating agent Molecular detachment is facilitated.

本発明の方法では、熱的エネルギーに代えて、高周波プラズマ中に存在する荷電粒子(イオン種)から、その荷電粒子の有する励起エネルギーを供与されることで、金属ナノ粒子の表面に固定されている被覆剤分子の分子内振動の励起を行っている。具体的には、高周波プラズマ中で生成する荷電粒子(イオン種)は、高い励起エネルギーを保持した状態で、乾燥済の塗布層表面に飛来する。その際、金属ナノ粒子の表面を被覆している被覆剤分子を、直接、荷電粒子(イオン種)が衝撃すると、その過程で、励起エネルギーの供与がなされて、被覆剤分子自体の様々な振動モードが励起される。   In the method of the present invention, instead of thermal energy, the charged particles (ion species) present in the high-frequency plasma are supplied with excitation energy of the charged particles to be fixed on the surface of the metal nanoparticles. The excitation of the intramolecular vibration of the coating molecules. Specifically, the charged particles (ion species) generated in the high-frequency plasma fly to the dried coating layer surface while maintaining high excitation energy. At that time, when the charged particles (ion species) directly bombard the coating molecules that coat the surface of the metal nanoparticles, excitation energy is provided in the process, and various vibrations of the coating molecules themselves occur. The mode is excited.

加えて、高周波プラズマ処理を施す際、通常、系内は減圧状態となっており、また、気相中には、被覆剤分子は本来存在していないため、振動励起されている被覆剤分子に対して、さらに熱的なエネルギーを付与すると、金属ナノ粒子の表面から離脱する。この被覆剤分子は一旦金属表面から離脱すると、再び、金属表面に結合することなく、系外へ排気される。   In addition, when performing high-frequency plasma treatment, the system is usually in a reduced pressure state, and the coating molecules are not originally present in the gas phase. On the other hand, when further thermal energy is applied, it is detached from the surface of the metal nanoparticles. Once this coating agent molecule is detached from the metal surface, it is exhausted out of the system again without binding to the metal surface.

この高周波プラズマ中で生成する荷電粒子(イオン種)からの励起エネルギーの供与は、先ず、乾燥済の塗布層表面で生じ、その後、塗布層の内部へと、供与さえた励起エネルギーが伝達される。具体的には、振動励起されている被覆剤分子から、他の被覆剤分子へと、その振動エネルギーが共鳴的に伝達され、塗布層の内部に存在している被覆剤分子も、振動励起を施された状態となる。その後、さらに熱的なエネルギーを付与することで離脱される被覆剤分子は、所望の減圧状態を維持するため、系内の排気が継続されている条件下では、塗布層の内部から、狭い隙間を経由して、塗布層の外部へと移動することが可能となっている。   The supply of excitation energy from the charged particles (ion species) generated in the high-frequency plasma first occurs on the surface of the dried coating layer, and then the supplied excitation energy is transmitted to the inside of the coating layer. . Specifically, the vibration energy is resonantly transferred from the vibrationally excited coating molecules to other coating molecules, and the coating molecules existing inside the coating layer are also excited by vibration. It will be in the applied state. Thereafter, the coating molecules released by applying further thermal energy maintain a desired reduced pressure state, so that a narrow gap is formed from the inside of the coating layer under the condition that the exhaust in the system is continued. It is possible to move to the outside of the coating layer via.

この高周波プラズマ処理によって促進される、被覆剤分子の離脱過程は、高周波プラズマ発生装置内に、乾燥処理済みの塗布層を配置して、生起される高周波プラズマ雰囲気に、塗布層を曝すことにより行う。なお、高周波プラズマ雰囲気に曝す際、同時に加熱をも施すため、塗布層を配置する部位を、150℃を超えない温度に加熱可能な状態とする。一方、被覆剤分子の離脱を終えた後、高周波プラズマ雰囲気に保持した状態で、金属ナノ粒子相互の融着を行う。   The process of detaching the coating molecules promoted by this high-frequency plasma treatment is performed by placing a coating layer that has been dried in a high-frequency plasma generator and exposing the coating layer to the generated high-frequency plasma atmosphere. . In addition, since it also heats simultaneously when exposed to a high frequency plasma atmosphere, the part which arrange | positions an application layer is made into the state which can be heated to the temperature which does not exceed 150 degreeC. On the other hand, after the release of the coating agent molecules, the metal nanoparticles are fused to each other in a state of being maintained in a high-frequency plasma atmosphere.

従って、利用する高周波プラズマ雰囲気は、金属ナノ粒子に対して反応性を示す荷電粒子(イオン種)を含まず、同時に、被覆剤分子の振動励起を起こすことができるものとする。具体的には、高周波プラズマ中で生成する荷電粒子(イオン種)は、金属原子に対する反応性を示すことの無い、不活性気体を用いて生起される高周波プラズマを利用する。特には、アルゴン、ヘリウムなどの、不活性な希ガスを用いて生起される高周波プラズマを利用する。高周波プラズマ発生装置内に、空気に由来する酸素分子や窒素分子などが残余することを避けるため、予め、装置内を、内圧が150Pa以下に達するまで排気する。次いで、排気系の排気流量をコントロールするとともに、ガス導入口より、前記希ガスを所定の流量で供給して、系内が所定の圧力に調整された希ガスで満たされる状態とする。   Therefore, the high-frequency plasma atmosphere to be used does not include charged particles (ionic species) that are reactive with metal nanoparticles, and can simultaneously cause vibration excitation of the coating molecule. Specifically, the charged particles (ion species) generated in the high-frequency plasma use high-frequency plasma generated using an inert gas that does not show reactivity with metal atoms. In particular, high-frequency plasma generated using an inert rare gas such as argon or helium is used. In order to avoid oxygen molecules and nitrogen molecules derived from air from remaining in the high-frequency plasma generator, the inside of the apparatus is evacuated in advance until the internal pressure reaches 150 Pa or less. Next, the exhaust flow rate of the exhaust system is controlled, and the rare gas is supplied from the gas inlet at a predetermined flow rate so that the system is filled with the rare gas adjusted to a predetermined pressure.

すなわち、高周波プラズマ発生装置内に導入される、プラズマ生起用の気体の流量、分圧は、利用する高周波電力の周波数、電力量に応じて、適正な高周波プラズマの生起が維持できる範囲に選択する。装置内に導入される気体の流量は、例えば、1〜1000ml/min(正規状態換算流量)の範囲内で調整可能な、流量調整機構を使用する。また、装置を構成する排気系に設ける、排気流速調整機能は、一定流量でガスを導入した状態で排気系のバルブ開度を制御し、装置内の内圧を、例えば、1〜20,000Paの範囲、好ましくは1〜1,000Paの範囲で調節可能なものを選択する。例えば、高周波プラズマを生起する際には、アルゴンガスの流量(正規状態換算流量)を10〜500ml/minの範囲に選択し、同時に、装置内のアルゴンガス分圧を1Pa〜1000Paの範囲に選択する減圧状態に維持しつつ、高周波電力を供給する。例えば、高周波電力としては、周波数:13.56 MHzの高周波電源を用いて、供給される電力量を100〜5000 Wの範囲に設定可能とする装置構成とすることができる。   That is, the flow rate and partial pressure of the gas for plasma generation introduced into the high-frequency plasma generator are selected within a range in which proper high-frequency plasma generation can be maintained according to the frequency and power amount of the high-frequency power used. . The flow rate of the gas introduced into the apparatus uses, for example, a flow rate adjusting mechanism that can be adjusted within a range of 1 to 1000 ml / min (normal state converted flow rate). The exhaust flow rate adjustment function provided in the exhaust system constituting the apparatus controls the valve opening of the exhaust system in a state where gas is introduced at a constant flow rate, and the internal pressure in the apparatus is, for example, 1 to 20,000 Pa. A material that can be adjusted within a range, preferably 1 to 1,000 Pa, is selected. For example, when generating high-frequency plasma, the argon gas flow rate (regular state equivalent flow rate) is selected in the range of 10 to 500 ml / min, and at the same time, the argon gas partial pressure in the apparatus is selected in the range of 1 Pa to 1000 Pa. The high frequency power is supplied while maintaining the reduced pressure state. For example, as the high frequency power, a high frequency power source having a frequency of 13.56 MHz can be used, and the amount of supplied power can be set in a range of 100 to 5000 W.

金属酸化物ナノ粒子を利用する場合には、被覆剤分子の除去に加えて、高周波プラズマ中において、金属酸化物ナノ粒子の還元処理を施す必要がある。この高周波プラズマ中における金属酸化物ナノ粒子の還元処理では、高周波プラズマの生起に、被覆剤分子の除去に利用される不活性気体に、金属酸化物の還元に利用される還元性気体を添加した、不活性ガスと還元性気体の混合気体を利用する。前記不活性ガスと還元性気体の混合気体は、不活性ガスとして、窒素、ヘリウム、アルゴンなどが、還元性気体として、水素、アンモニアなどを利用して、調製する。また、その混合気体の組成は、不活性ガス:還元性気体の比率(体積比)を、50:50〜99.9:0.1の範囲、好ましくは、80:20〜99:1の範囲、より好ましくは、90:10〜98:2の範囲に選択することが好ましい。すなわち、高周波プラズマの生起と維持には、主に不活性ガスを利用し、被覆剤分子の除去では、不活性ガスに由来する荷電粒子(イオン種)を利用して、励起エネルギーを供給する。この被覆剤分子の除去後、金属酸化物ナノ粒子を進める際には、不活性ガスに由来する荷電粒子(イオン種)を利用して、励起エネルギーを供給するとともに、共存している還元性気体を水素原子の供給原として、金属酸化物の還元反応を進める。   When using metal oxide nanoparticles, it is necessary to perform reduction treatment of the metal oxide nanoparticles in high-frequency plasma in addition to removal of the coating agent molecules. In the reduction treatment of metal oxide nanoparticles in this high-frequency plasma, a reducing gas used to reduce the metal oxide was added to the inert gas used to remove the coating agent molecules during the generation of the high-frequency plasma. A mixed gas of an inert gas and a reducing gas is used. The mixed gas of the inert gas and the reducing gas is prepared using nitrogen, helium, argon or the like as the inert gas and hydrogen, ammonia or the like as the reducing gas. In addition, the composition of the mixed gas has an inert gas: reducing gas ratio (volume ratio) in the range of 50:50 to 99.9: 0.1, preferably in the range of 80:20 to 99: 1. More preferably, it is preferable to select in the range of 90:10 to 98: 2. That is, an inert gas is mainly used for generation and maintenance of the high-frequency plasma, and excitation energy is supplied by using charged particles (ion species) derived from the inert gas for removing the coating agent molecules. When the metal oxide nanoparticles are advanced after removal of the coating agent molecules, the charged energy (ionic species) derived from the inert gas is used to supply excitation energy and the coexisting reducing gas. The reduction reaction of metal oxide is promoted using as a hydrogen atom supply source.

還元反応が完了すると、金属酸化物は、金属ナノ粒子となっており、また、表面を被覆する被覆剤分子の除去もなされており、金属ナノ粒子相互が金属面を直接接する状態となり、金属ナノ粒子相互の融着が進行する。また、金属層表面に接している金属ナノ粒子は、その金属表面を金属層の金属膜表面に接触することで、該接触部位では、金属膜表面に金属ナノ粒子が融着する状態となる。   When the reduction reaction is completed, the metal oxide has become metal nanoparticles, and the coating molecules that coat the surface have also been removed, so that the metal nanoparticles are in direct contact with the metal surface, and the metal nanoparticles are in contact. Fusion of particles progresses. The metal nanoparticles in contact with the surface of the metal layer are brought into a state in which the metal nanoparticles are fused to the surface of the metal film by contacting the metal surface with the surface of the metal film of the metal layer.

なお、金属ナノ粒子を利用する場合にも、高周波プラズマ処理を行う際、不活性ガスと還元性気体の混合気体を利用してもよい。   Even when metal nanoparticles are used, a mixed gas of an inert gas and a reducing gas may be used when performing high-frequency plasma treatment.

高周波プラズマ雰囲気中では、プラズマの生起に起因する温度上昇がある。例えば、接合される金属層が、電子部品の電極層である場合、この電子部品自体は150℃以下の範囲で取り扱う必要があることも少なくない。あるいは、接合される金属層が、配線基板上の電極層である場合、この基板材料自体も200以下の範囲で取り扱うことが望ましいことも少なくない。それらを考慮すると、高周波プラズマ雰囲気に曝す塗布層の温度は、150以下、例えば、50℃〜150℃の範囲に維持可能となるように、温度調節機構を設ける。 In a high-frequency plasma atmosphere, there is a temperature rise due to the occurrence of plasma. For example, when the metal layer to be bonded is an electrode layer of an electronic component, it is often necessary to handle the electronic component itself within a range of 150 ° C. or less. Alternatively, when the metal layer to be bonded is an electrode layer on a wiring board, it is often desirable to handle the substrate material itself in a range of 200 ° C. or lower. Considering these, a temperature adjusting mechanism is provided so that the temperature of the coating layer exposed to the high-frequency plasma atmosphere can be maintained at 150 ° C. or lower, for example, in the range of 50 ° C. to 150 ° C.

高周波プラズマ処理を施す時間は、金属酸化物ナノ粒子を利用する場合には、金属ナノ粒子を利用する場合の所要時間に、金属酸化物の還元反応に要する時間が付加される。この金属酸化物の還元反応に要する時間は、還元すべき表面酸化物層の厚さ、利用される還元性気体を含む高周波プラズマの生成条件に依存する。一方、金属ナノ粒子を利用する場合の所要時間は、表面を被覆する被覆剤分子の除去と、金属ナノ粒子相互の融着とに要する時間の合計である。ナノ粒子表面を覆う被覆剤分子層の厚さと、高周波プラズマ処理を行う際の加熱温度の設定、高周波プラズマの生起条件とに依存して、プラズマ処理の時間を選択することが必要となる。この金属ナノ粒子を利用する場合の所要時間は、1秒間〜1時間の範囲、好ましくは、15秒間〜20分間の範囲に選択することも可能である。   When the metal oxide nanoparticles are used, the time for performing the high-frequency plasma treatment is added to the time required for the metal oxide reduction reaction to the time required for using the metal nanoparticles. The time required for the reduction reaction of the metal oxide depends on the thickness of the surface oxide layer to be reduced and the generation conditions of the high-frequency plasma containing the reducing gas used. On the other hand, the time required for using metal nanoparticles is the total time required for removing the coating agent molecules covering the surface and fusing the metal nanoparticles together. It is necessary to select the plasma treatment time depending on the thickness of the coating molecular layer covering the nanoparticle surface, the setting of the heating temperature when performing the high-frequency plasma treatment, and the generation conditions of the high-frequency plasma. The time required for using the metal nanoparticles can be selected in the range of 1 second to 1 hour, preferably in the range of 15 seconds to 20 minutes.

高周波プラズマ処理を施すと、まず、金属ナノ粒子表面の被覆剤分子が離脱する結果、金属層の金属表面と、その表面上に高い面密度で配置されている金属ナノ粒子の金属表面が直接接する状態となる。その段階では、加熱によって、金属ナノ粒子の表面上を金属原子が容易に移動するため、金属層の金属表面と金属ナノ粒子との接触点に移動してきた金属原子が次第に蓄積する。すなわち、金属層の金属表面と金属ナノ粒子との接触は、当初は点接触であるが、その周囲の狭い隙間を移動してきた金属原子が埋め込み、接触面積が拡大する。また、この接触部位では、金属層の金属膜表面に露呈されている金属原子と、金属ナノ粒子に由来する金属原子との間で、熱的な相互拡散と、再配置とが起こり、金属間接合が形成される。同時に、積層されている金属ナノ粒子相互も、その接触点で融着が進行し、乾燥済塗布層を構成していた金属ナノ粒子は、焼結体型の導電性接合層を形成する。   When high-frequency plasma treatment is performed, first, the coating molecule on the surface of the metal nanoparticle is detached, so that the metal surface of the metal layer and the metal surface of the metal nanoparticle arranged at a high surface density on the surface are in direct contact with each other. It becomes a state. At that stage, since metal atoms easily move on the surface of the metal nanoparticles by heating, the metal atoms that have moved to the contact point between the metal surface of the metal layer and the metal nanoparticles gradually accumulate. That is, the contact between the metal surface of the metal layer and the metal nanoparticles is initially a point contact, but metal atoms that have moved through a narrow gap around the metal layer are buried, and the contact area is expanded. In addition, at this contact site, thermal interdiffusion and rearrangement occur between the metal atoms exposed on the surface of the metal film of the metal layer and the metal atoms derived from the metal nanoparticles. A combination is formed. At the same time, the laminated metal nanoparticles are also fused at the contact point, and the metal nanoparticles constituting the dried coating layer form a sintered-type conductive bonding layer.

本発明の第一の形態では、接合すべき二つの金属層のうち、その一方の表面に焼結体型の導電性接合層を予め形成した後、この焼結体型の導電性接合層の上面に他の金属層の金属膜表面を押し付け、圧力を加えて押し付けた状態で加熱処理を施す。一方、第二の形態では、接合すべき二つの金属層の双方ともに、その表面に焼結体型の導電性接合層を予め形成した後、この焼結体型の導電性接合層同士を押し付け、圧力を加えて押し付けた状態で加熱処理を施す。   In the first embodiment of the present invention, a sintered body type conductive bonding layer is formed in advance on one surface of two metal layers to be bonded, and then the upper surface of the sintered body type conductive bonding layer is formed. A metal film surface of another metal layer is pressed, and heat treatment is performed in a pressed state by applying pressure. On the other hand, in the second embodiment, both of the two metal layers to be bonded are previously formed with a sintered body type conductive bonding layer on the surface thereof, and then the sintered body type conductive bonding layers are pressed against each other, pressure Heat treatment is performed in a state where the pressure is applied and pressed.

作製された焼結体型の導電性接合層の上面は、巨視的には平坦であるが、微視的には、その上面に露呈している金属ナノ粒子は、同一平面上に位置してなく、ナノスケールの極く微細な凹凸を示している。この導電性接合層の上面と、他の金属層の金属膜表面とを重ね合わせた際、この微細な凹凸のため、両者の接触点の面密度は低い状態となっている。この焼結体型の導電性接合層の上面に他の金属層の金属膜表面を押し付ける際、圧力を加えて押し付けた状態とすることで、焼結体型の導電性接合層自体を構成するネットワーク状の柔構造を変形させる。その結果、焼結体型の導電性接合層の上面に露呈している金属ナノ粒子の殆ど全てが、他の金属層の金属膜表面に接触する状態となる。圧力を加えて押し付けた状態で、加熱を行うことで、他の金属層の金属膜表面上、その接触部位において、金属原子の熱的な相互拡散と、再配置とが起こり、金属間接合が形成される。   The upper surface of the produced sintered-type conductive bonding layer is macroscopically flat, but microscopically, the metal nanoparticles exposed on the upper surface are not located on the same plane. , Showing nanoscale extremely fine irregularities. When the upper surface of the conductive bonding layer and the metal film surface of the other metal layer are superposed, the surface density at the contact point between the two is low due to the fine unevenness. When the metal film surface of another metal layer is pressed against the upper surface of this sintered body type conductive bonding layer, it is in a pressed state by applying pressure, thereby forming a network shape constituting the sintered body type conductive bonding layer itself. Deform the soft structure of the. As a result, almost all of the metal nanoparticles exposed on the upper surface of the sintered body type conductive bonding layer are brought into contact with the metal film surface of the other metal layer. When heating is performed in a state where pressure is applied, thermal interdiffusion of metal atoms and rearrangement occur on the surface of the metal film of another metal layer at the contact site, and intermetallic bonding is performed. It is formed.

第一の形態では、圧力を加えて押し付けることで、所望の変形を起こさせるため、焼結体型の導電性接合層の膜厚は、0.5μm〜40μmの範囲に選択することが好ましい。すなわち、かかる焼結体型の導電性接合層膜厚の1/10程度をつぶれ変形させることで、他の金属層の金属膜表面との緻密な接触が可能となる。また、圧力を加えて押し付ける際、印加される圧力は、焼結体型の導電性接合層を構成する金属ナノ粒子の平均粒子径、ならびに、その金属種に応じて、適宜選択されるものである。すなわち、焼結体型の導電性接合層の上面に存在する金属ナノ粒子の平均的面密度と、各金属ナノ粒子を押し付け、その接触部位を一部平坦に変形するに要する力とを考慮して、印加される圧力を適宜選択する。   In the first embodiment, it is preferable to select the thickness of the sintered body type conductive bonding layer in a range of 0.5 μm to 40 μm in order to cause a desired deformation by applying pressure and pressing. That is, by crushing and deforming about 1/10 of the thickness of the sintered-type conductive bonding layer, it is possible to make intimate contact with the metal film surface of another metal layer. Further, when the pressure is applied and pressed, the applied pressure is appropriately selected according to the average particle size of the metal nanoparticles constituting the sintered body type conductive bonding layer and the metal type. . That is, taking into consideration the average surface density of the metal nanoparticles present on the upper surface of the sintered-type conductive bonding layer and the force required to press each metal nanoparticle and partially deform the contact portion thereof flatly The pressure to be applied is appropriately selected.

延性、展性に優れた、金、銀、銅、白金、パラジウム、ニッケルからなる金属ナノ粒子を用いる際には、通常、印加される圧力は、0.2×106Pa〜10×106Paの範囲に選択することが好ましい。また、この金属間接合を図る際、加熱温度は、100℃〜200℃の範囲に選択することが好ましい。 When using metal nanoparticles made of gold, silver, copper, platinum, palladium, and nickel that are excellent in ductility and malleability, the applied pressure is usually 0.2 × 10 6 Pa to 10 × 10 6. It is preferable to select in the range of Pa. Moreover, when aiming at this metal-metal joining, it is preferable to select heating temperature in the range of 100 to 200 degreeC.

第二の形態では、焼結体型の導電性接合層の上面同士を重ねるので、双方ともナノスケールの極く微細な凹凸を示すため、そのままでは、上面に露呈している金属ナノ粒子同士が接触する頻度は低い。そのため、圧力を加えて押し付けた状態とすることで、焼結体型の導電性接合層自体を構成するネットワーク状の柔構造を変形させる。その結果、二つの焼結体型導電性接合層の上面に露呈している金属ナノ粒子の殆ど全てが、互いに接触している状態となる。圧力を加えて押し付けた状態で、加熱を行うことで、金属ナノ粒子相互の接触部位において、金属原子の熱的な相互拡散と、再配置とが起こり、融着が進行する。すなわち、二つの焼結体型導電性接合層の界面では、金属ナノ粒子相互の金属間接合が高い面密度で形成され、結果的に、二つの焼結体型導電性接合層は一体化される。各金属層の金属膜表面と焼結体型の導電性接合層との界面は、緻密な金属間接合が予め形成されている。すなわち、最終的には、一体化された焼結体型導電性接合層を介して、二つの金属層の間に導電性接合が形成された状態となる。   In the second form, since the upper surfaces of the sintered-type conductive bonding layers are overlapped with each other, both of them exhibit nanoscale extremely fine irregularities, so that the metal nanoparticles exposed on the upper surfaces are in contact with each other as they are. The frequency of doing is low. Therefore, the network-like flexible structure that constitutes the sintered body type conductive bonding layer itself is deformed by applying pressure and pressing. As a result, almost all of the metal nanoparticles exposed on the upper surfaces of the two sintered body type conductive bonding layers are in contact with each other. When heating is performed in a state where the pressure is applied and the metal nanoparticle is pressed, thermal interdiffusion of metal atoms and rearrangement occur at the contact sites between the metal nanoparticles, and fusion proceeds. That is, at the interface between the two sintered body type conductive bonding layers, the metal nanoparticles are formed with high surface density between the metal nanoparticles, and as a result, the two sintered body type conductive bonding layers are integrated. At the interface between the metal film surface of each metal layer and the sintered-type conductive bonding layer, a dense intermetallic bond is formed in advance. In other words, finally, a conductive bond is formed between the two metal layers via the integrated sintered body type conductive bond layer.

第二の形態では、圧力を加えて押し付けることで、所望の変形を起こさせるため、各焼結体型の導電性接合層の膜厚は、0.25μm〜20μmの範囲に選択することが好ましい。すなわち、かかる焼結体型の導電性接合層膜厚の1/10程度をつぶれ変形させることで、相互の界面において、緻密な接触が可能となる。また、圧力を加えて押し付ける際、印加される圧力は、焼結体型の導電性接合層を構成する金属ナノ粒子の平均粒子径、ならびに、その金属種に応じて、適宜選択されるものである。すなわち、焼結体型の導電性接合層の上面に存在する金属ナノ粒子の平均的面密度と、各金属ナノ粒子を押し付け、その接触部位を一部平坦に変形するに要する力とを考慮して、印加される圧力を適宜選択する。   In the second mode, since the desired deformation is caused by applying pressure and pressing, it is preferable to select the thickness of each sintered body type conductive bonding layer in the range of 0.25 μm to 20 μm. In other words, by crushing and deforming about 1/10 of the thickness of the sintered-type conductive bonding layer, close contact can be achieved at the mutual interface. Further, when the pressure is applied and pressed, the applied pressure is appropriately selected according to the average particle size of the metal nanoparticles constituting the sintered body type conductive bonding layer and the metal type. . That is, taking into consideration the average surface density of the metal nanoparticles present on the upper surface of the sintered-type conductive bonding layer and the force required to press each metal nanoparticle and partially deform the contact portion thereof flatly The pressure to be applied is appropriately selected.

延性、展性に優れた、金、銀、銅、白金、パラジウム、ニッケルからなる金属ナノ粒子を用いる際には、通常、印加される圧力は、0.2×106Pa〜10×106Paの範囲に選択することが好ましい。また、この金属間接合を図る際、加熱温度は、100℃〜200℃の範囲に選択することが好ましい。 When using metal nanoparticles made of gold, silver, copper, platinum, palladium, and nickel that are excellent in ductility and malleability, the applied pressure is usually 0.2 × 10 6 Pa to 10 × 10 6. It is preferable to select in the range of Pa. Moreover, when aiming at this metal-metal joining, it is preferable to select heating temperature in the range of 100 to 200 degreeC.

本発明にかかる導電性接合の形成方法においては、高周波プラズマ処理を行う過程で、金属層の金属膜表面に対して、形成される焼結体型の導電性接合層を金属間接合によって、接合している。そのため、金属ナノ粒子の分散液、あるいは、金属酸化物ナノ粒子の分散液は、有機バインダーとして機能する樹脂成分を添加する必要は無い。但し、高周波プラズマ処理による被覆剤分子の除去、ならびに、金属ナノ粒子相互の融着、金属層の金属膜表面に対する金属ナノ粒子の接合を阻害しない範囲で、有機バインダーとして機能する樹脂成分を添加することも可能である。この有機バインダーとして機能する樹脂成分としては、熱硬化性樹脂、例えば、熱硬化性エポキシ樹脂などが利用可能である。樹脂成分の添加量は、圧力を加えて、形成された焼結体型の導電性接合層を押し付ける際、その上面を接合対象と密着させるため、所望の変形が可能な範囲に選択する。具体的には、有機バインダーとして機能する樹脂成分を少量、金属層の金属膜表面上への焼結体型の導電性接合層の固定を助ける目的で利用してもよい。金属ナノ粒子の分散液を塗布後、乾燥処理を施す際、樹脂成分は、乾燥処理済の塗布層中、金属層の金属膜表面との界面に近接する範囲に残留する状態とする。加えて、加熱状態において、被覆剤分子の除去を行う作用を有する、有機の酸無水物または有機酸を少量、分散液中に添加することも可能である。   In the method for forming a conductive bond according to the present invention, a sintered-type conductive bonding layer to be formed is bonded to the metal film surface of the metal layer by metal-to-metal bonding in the process of performing high-frequency plasma treatment. ing. Therefore, it is not necessary to add a resin component that functions as an organic binder to the dispersion of metal nanoparticles or the dispersion of metal oxide nanoparticles. However, a resin component that functions as an organic binder is added as long as it does not hinder the removal of coating agent molecules by high-frequency plasma treatment, the fusion of metal nanoparticles, and the bonding of metal nanoparticles to the metal film surface of the metal layer. It is also possible. As the resin component that functions as the organic binder, a thermosetting resin such as a thermosetting epoxy resin can be used. The amount of the resin component added is selected within a range in which a desired deformation can be made in order to bring the upper surface into close contact with the object to be joined when pressure is applied to press the formed sintered body type conductive bonding layer. Specifically, a small amount of a resin component that functions as an organic binder may be used for the purpose of helping to fix the sintered type conductive bonding layer on the metal film surface of the metal layer. When the drying process is performed after the dispersion of the metal nanoparticles is applied, the resin component remains in a range close to the interface between the metal layer and the metal film surface in the dried coating layer. In addition, it is also possible to add a small amount of an organic acid anhydride or organic acid having an action of removing coating agent molecules in a heated state to the dispersion.

この本発明の導電性接合の形成方法は、プリント配線基板上の金属層の表面に、電子部品の電極部を導電性接着する工程に好適に応用できる。   This method for forming a conductive bond of the present invention can be suitably applied to a process of conductively bonding an electrode part of an electronic component to the surface of a metal layer on a printed wiring board.

以下に、実施例を示し、本発明をより具体的に説明する。これら実施例は、本発明における最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施例により限定を受けるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. These examples are examples of the best mode of the present invention, but the present invention is not limited by these examples.

(第一の形態)
下記の実施例1〜4においては、銀ナノ粒子分散液として、市販されている銀ナノ粒子分散液(商品名:ナノペーストNPS、ハリマ化成(株))を使用している。このナノペーストNPSは、平均粒子径5nmの銀ナノ粒子を、分散溶媒のカルコール1098(1−デカノール、沸点232℃:花王製)中に均一に分散させた分散液である。その際、該銀ナノ粒子の表面は、被覆剤分子ジブチルアミノプロピルアミン(沸点205℃、広栄化学工業製)により被覆された状態としている。銀ナノ粒子分散液中には、平均粒子径5nmの銀ナノ粒子100質量部当たり、被覆剤分子ジブチルアミノプロピルアミンを14.9質量部、分散溶媒1−デカノールを13.7質量部が含まれている。
(First form)
In the following Examples 1 to 4, a commercially available silver nanoparticle dispersion (trade name: Nanopaste NPS, Harima Kasei Co., Ltd.) is used as the silver nanoparticle dispersion. This nanopaste NPS is a dispersion in which silver nanoparticles having an average particle diameter of 5 nm are uniformly dispersed in calcoal 1098 (1-decanol, boiling point 232 ° C .: manufactured by Kao) as a dispersion solvent. At this time, the surface of the silver nanoparticles is coated with a coating molecule dibutylaminopropylamine (boiling point 205 ° C., manufactured by Guangei Chemical Industry Co., Ltd.). In the silver nanoparticle dispersion liquid, 14.9 parts by mass of the coating agent molecule dibutylaminopropylamine and 13.7 parts by mass of the dispersion solvent 1-decanol are contained per 100 parts by mass of silver nanoparticles having an average particle diameter of 5 nm. ing.

この銀ナノ粒子分散液(ナノペーストNPS)の液粘度は、150 Pa・s(25℃)に調整されている。   The liquid viscosity of this silver nanoparticle dispersion (nano paste NPS) is adjusted to 150 Pa · s (25 ° C.).

(実施例1)
二つの基板間の導電性接合を以下の手順で行った。
(Example 1)
Conductive bonding between the two substrates was performed by the following procedure.

接合される基板は、銅張積層板であり、その接合される面上には、導電性層として、銅(電解銅箔)で形成される、平均厚さ18μmの金属層が設けられている。この二つの基板間の接合は、両導電性層の間に銀ナノ粒子によって作製する層を介して、導電性接合を形成したものである。   The substrate to be bonded is a copper clad laminate, and a metal layer having an average thickness of 18 μm formed of copper (electrolytic copper foil) is provided as a conductive layer on the surface to be bonded. . In the bonding between the two substrates, a conductive bond is formed between the two conductive layers through a layer made of silver nanoparticles.

まず、一方の基板表面に、上記銀ナノ粒子分散液(ナノペーストNPS)を10μmの厚さで塗布する。この塗布層中に含まれる分散溶媒を、蒸散・除去するため、100℃、20分間の乾燥処理を施す。なお、乾燥済の銀ナノ粒子塗布層の平均膜厚は、8μmとなっている。   First, the silver nanoparticle dispersion (nanopaste NPS) is applied to one substrate surface with a thickness of 10 μm. In order to evaporate and remove the dispersion solvent contained in the coating layer, a drying treatment is performed at 100 ° C. for 20 minutes. The average film thickness of the dried silver nanoparticle coating layer is 8 μm.

乾燥処理を終えた後、この基板をプラズマ処理装置に入れ、次の条件で、乾燥済の銀ナノ粒子塗布層にプラズマ処理を施す。プラズマ処理装置内を一旦10Paに減圧した後、ガス導入口からアルゴンガスを流量100ml/min(正規状態換算流量)で導入しつつ、加熱状態(50℃)において、装置内圧を約30〜40Paの減圧状態に調整する。高周波電源(周波数13.56MHz)から、高周波電力500Wを供給し、前記アルゴンガス中に高周波プラズマを生起させる。このアルゴン・プラズマ中、50℃において、基板表面の乾燥済銀ナノ粒子塗布層に5分間プラズマ処理を施す。なお、プラズマ処理後、銀ナノ粒子塗布層の平均膜厚は、6μmとなっている。   After finishing the drying process, the substrate is put into a plasma processing apparatus, and the dried silver nanoparticle coating layer is subjected to plasma processing under the following conditions. The pressure inside the plasma processing apparatus is once reduced to 10 Pa, and then the internal pressure of the apparatus is about 30 to 40 Pa in the heating state (50 ° C.) while introducing argon gas from the gas inlet at a flow rate of 100 ml / min (normal state converted flow rate). Adjust to reduced pressure. A high frequency power of 500 W is supplied from a high frequency power source (frequency 13.56 MHz) to generate high frequency plasma in the argon gas. In this argon plasma, at 50 ° C., the dried silver nanoparticle coating layer on the substrate surface is subjected to plasma treatment for 5 minutes. After the plasma treatment, the average film thickness of the silver nanoparticle coating layer is 6 μm.

プラズマ処理後、基板を装置から取り出し、その銀ナノ粒子塗布層を形成した面に、他の基板の導電性層を有する面を密着させる。この密着状態の両基板面全体に3.6×106Paの圧力を付加して押し付けながら、150℃、1分間の加熱処理を行う。この加圧下、加熱処理を施す結果、二つの基板の表面に設ける導電性層が、銀ナノ粒子塗布層からなる導電性接合層を介して、接合される。 After the plasma treatment, the substrate is taken out from the apparatus, and the surface having the conductive layer of another substrate is adhered to the surface on which the silver nanoparticle coating layer is formed. A heat treatment at 150 ° C. for 1 minute is performed while applying a pressure of 3.6 × 10 6 Pa to the entire surfaces of both substrates in close contact. As a result of performing the heat treatment under this pressure, the conductive layers provided on the surfaces of the two substrates are bonded via the conductive bonding layer formed of the silver nanoparticle coating layer.

接合後、銀ナノ粒子塗布層からなる導電性接合層の平均膜厚は、5μmとなっている。また、この接合界面における剥離強度を評価したところ、対応する部位に熱硬化性エポキシ樹脂を利用する導電性ペーストを使用した際の剥離強度と比較し、少なくとも、遜色のない水準である。なお、接合界面における剥離は、他の基板の導電性層を有する面と銀ナノ粒子塗布層からなる導電性接合層との界面で、主に生じている。   After bonding, the average film thickness of the conductive bonding layer made of the silver nanoparticle coating layer is 5 μm. Moreover, when the peel strength at the joint interface was evaluated, it was at least inferior to the peel strength when using a conductive paste using a thermosetting epoxy resin at the corresponding site. Note that peeling at the bonding interface mainly occurs at the interface between the surface of the other substrate having the conductive layer and the conductive bonding layer formed of the silver nanoparticle coating layer.

(実施例2)
二つの基板間の導電性接合を以下の手順で行った。
(Example 2)
Conductive bonding between the two substrates was performed by the following procedure.

接合される基板は、銅張積層板であり、その接合される面上には、導電性層として、銅で形成される、平均厚さ18μm金属層が設けられている。この二つの基板間の接合は、両導電性層の間に銀ナノ粒子によって作製する層を介して、導電性接合を形成したものである。   The substrate to be bonded is a copper-clad laminate, and a metal layer having an average thickness of 18 μm formed of copper is provided as a conductive layer on the bonded surface. In the bonding between the two substrates, a conductive bond is formed between the two conductive layers through a layer made of silver nanoparticles.

まず、二つの基板表面に、上記銀ナノ粒子分散液(ナノペーストNPS)を5μmの厚さでそれぞれ塗布する。この塗布層中に含まれる分散溶媒を、蒸散・除去するため、100℃、20分間の、乾燥処理を施す。なお、乾燥済の銀ナノ粒子塗布層の平均膜厚は、ともに、4μmとなっている。   First, the silver nanoparticle dispersion (nanopaste NPS) is applied to each of the two substrate surfaces to a thickness of 5 μm. In order to evaporate and remove the dispersion solvent contained in the coating layer, a drying treatment is performed at 100 ° C. for 20 minutes. The average film thickness of the dried silver nanoparticle coating layer is 4 μm.

乾燥処理を終えた後、二つの基板をプラズマ処理装置に入れ、次の条件で、乾燥済の銀ナノ粒子塗布層にプラズマ処理を施す。プラズマ処理装置内を一旦10Paに減圧した後、ガス導入口からアルゴンガスを流量100ml/min(正規状態換算流量)で導入しつつ、加熱状態(50℃)において、装置内圧を約30〜40Paの減圧状態に調整する。高周波電源(周波数13.56MHz)から、高周波電力500Wを供給し、前記アルゴンガス中に高周波プラズマを生起させる。このアルゴン・プラズマ中、50℃において、基板表面の乾燥済銀ナノ粒子塗布層に5分間プラズマ処理を施す。なお、プラズマ処理後、銀ナノ粒子塗布層の平均膜厚は、ともに、3μmとなっている。   After finishing the drying process, the two substrates are put into a plasma processing apparatus, and the dried silver nanoparticle coating layer is subjected to plasma processing under the following conditions. The pressure inside the plasma processing apparatus is once reduced to 10 Pa, and then the internal pressure of the apparatus is about 30 to 40 Pa in the heating state (50 ° C.) while introducing argon gas from the gas inlet at a flow rate of 100 ml / min (normal state converted flow rate). Adjust to reduced pressure. A high frequency power of 500 W is supplied from a high frequency power source (frequency 13.56 MHz) to generate high frequency plasma in the argon gas. In this argon plasma, at 50 ° C., the dried silver nanoparticle coating layer on the substrate surface is subjected to plasma treatment for 5 minutes. In addition, after the plasma treatment, the average film thickness of the silver nanoparticle coating layer is 3 μm.

プラズマ処理後、二つの基板を装置から取り出し、その銀ナノ粒子塗布層を形成した面同士を合わせて、密着させる。この密着状態で、両基板面全体に3.6×106Paの圧力を付加して押し付けながら、150℃、1分間の加熱処理を行う。この加圧下、加熱処理を施す結果、二つの基板の表面に設ける導電性層上に形成されている、銀ナノ粒子塗布層相互の界面で融合が進み、融合された二つの銀ナノ粒子塗布層からなる導電性接合層を介して、接合がなされている。 After the plasma treatment, the two substrates are taken out from the apparatus, and the surfaces on which the silver nanoparticle coating layers are formed are brought into close contact with each other. In this tight contact state, heat treatment is performed at 150 ° C. for 1 minute while applying pressure of 3.6 × 10 6 Pa on both substrate surfaces and pressing them. As a result of heat treatment under this pressure, fusion proceeds at the interface between the silver nanoparticle coating layers formed on the conductive layers provided on the surfaces of the two substrates, and the two silver nanoparticle coating layers fused together Bonding is made through a conductive bonding layer made of

接合後、融合された二つの銀ナノ粒子塗布層からなる導電性接合層の平均膜厚は、5μmとなっている。また、この接合界面における剥離強度を評価したところ、対応する部位に熱硬化性エポキシ樹脂を利用する導電性ペーストを使用した際の剥離強度と比較し、少なくとも、遜色のない水準である。なお、接合界面における剥離は、二つの銀ナノ粒子塗布層からなる導電性接合層相互の界面で、主に生じている。   After bonding, the average film thickness of the conductive bonding layer composed of two fused silver nanoparticle coating layers is 5 μm. Moreover, when the peel strength at the joint interface was evaluated, it was at least inferior to the peel strength when using a conductive paste using a thermosetting epoxy resin at the corresponding site. Note that the peeling at the bonding interface mainly occurs at the interface between the conductive bonding layers formed of the two silver nanoparticle coating layers.

(実施例3)
基板の表面上への電子デバイスの導電性接合を以下の手順で行った。
(Example 3)
Conductive bonding of the electronic device onto the surface of the substrate was performed according to the following procedure.

電子デバイスが接合される基板は、銅張積層板であり、その接合される面上には、導電性層として、銅で形成される、平均厚さ18μm金属層が設けられている。この基板表面の導電性層上へ電子デバイスの電極部を、銀ナノ粒子によって作製する層を介して、導電性接合するものである。   The board | substrate with which an electronic device is joined is a copper clad laminated board, and the average thickness 18micrometer metal layer formed with copper is provided as a conductive layer on the surface to be joined. The electrode part of the electronic device is conductively bonded onto the conductive layer on the substrate surface via a layer made of silver nanoparticles.

まず、基板表面に、上記銀ナノ粒子分散液(ナノペーストNPS)を10μmの厚さで塗布する。この塗布層中に含まれる分散溶媒を、蒸散・除去するため、100℃、20分間の、乾燥処理を施す。なお、乾燥済の銀ナノ粒子塗布層の平均膜厚は、8μmとなっている。   First, the silver nanoparticle dispersion (nanopaste NPS) is applied to the substrate surface to a thickness of 10 μm. In order to evaporate and remove the dispersion solvent contained in the coating layer, a drying treatment is performed at 100 ° C. for 20 minutes. The average film thickness of the dried silver nanoparticle coating layer is 8 μm.

乾燥処理を終えた後、この基板をプラズマ処理装置に入れ、次の条件で、乾燥済の銀ナノ粒子塗布層にプラズマ処理を施す。プラズマ処理装置内を一旦10Paに減圧した後、ガス導入口からアルゴンガスを流量100ml/min(正規状態換算流量)で導入しつつ、加熱状態(50℃)において、装置内圧を約30〜40Paの減圧状態に調整する。高周波電源(周波数13.56MHz)から、高周波電力500Wを供給し、前記アルゴンガス中に高周波プラズマを生起させる。このアルゴン・プラズマ中、50℃において、基板表面の乾燥済銀ナノ粒子塗布層に5分間プラズマ処理を施す。なお、プラズマ処理後、銀ナノ粒子塗布層の平均膜厚は、6μmとなっている。   After finishing the drying process, the substrate is put into a plasma processing apparatus, and the dried silver nanoparticle coating layer is subjected to plasma processing under the following conditions. The pressure inside the plasma processing apparatus is once reduced to 10 Pa, and then the internal pressure of the apparatus is about 30 to 40 Pa in the heating state (50 ° C.) while introducing argon gas from the gas inlet at a flow rate of 100 ml / min (normal state converted flow rate). Adjust to reduced pressure. A high frequency power of 500 W is supplied from a high frequency power source (frequency 13.56 MHz) to generate high frequency plasma in the argon gas. In this argon plasma, at 50 ° C., the dried silver nanoparticle coating layer on the substrate surface is subjected to plasma treatment for 5 minutes. After the plasma treatment, the average film thickness of the silver nanoparticle coating layer is 6 μm.

プラズマ処理後、基板を装置から取り出し、その銀ナノ粒子塗布層を形成した面の所定位置に、電子デバイスの電極部を位置合わせした後、密着させる。この密着状態において、電子デバイス電極部の面全体に3.0×106Paの圧力を付加して押し付けながら、150℃、1分間の加熱処理を行う。この加圧下、加熱処理を施す結果、基板の表面に設ける導電性層上に、電子デバイスの電極部が、銀ナノ粒子塗布層からなる導電性接合層を介して、接合される。 After the plasma treatment, the substrate is taken out from the apparatus, and the electrode part of the electronic device is aligned with a predetermined position on the surface on which the silver nanoparticle coating layer is formed, and then brought into close contact. In this close contact state, a heat treatment is performed at 150 ° C. for 1 minute while applying a pressure of 3.0 × 10 6 Pa and pressing the entire surface of the electronic device electrode portion. As a result of performing the heat treatment under this pressure, the electrode part of the electronic device is bonded to the conductive layer provided on the surface of the substrate via the conductive bonding layer made of the silver nanoparticle coating layer.

接合後、銀ナノ粒子塗布層からなる導電性接合層の平均膜厚は、5μmとなっている。また、この接合界面における剥離強度を評価したところ、対応する部位に熱硬化性エポキシ樹脂を利用する導電性ペーストを使用した際の剥離強度と比較し、少なくとも、遜色のない水準である。なお、接合界面における剥離は、電子デバイスの電極部と銀ナノ粒子塗布層からなる導電性接合層との界面で、主に生じている。   After bonding, the average film thickness of the conductive bonding layer made of the silver nanoparticle coating layer is 5 μm. Moreover, when the peel strength at the joint interface was evaluated, it was at least inferior to the peel strength when using a conductive paste using a thermosetting epoxy resin at the corresponding site. Note that peeling at the bonding interface mainly occurs at the interface between the electrode portion of the electronic device and the conductive bonding layer formed of the silver nanoparticle coating layer.

(実施例4)
基板の表面上への電子デバイスの導電性接合を以下の手順で行った。
Example 4
Conductive bonding of the electronic device onto the surface of the substrate was performed according to the following procedure.

電子デバイスが接合される基板は、銅張積層板であり、その接合される面上には、導電性層として、銅で形成される、平均厚さ18μm金属層が設けられている。この基板表面の導電性層上へ電子デバイスの電極部を、銀ナノ粒子によって作製する層を介して、導電性接合するものである。   The board | substrate with which an electronic device is joined is a copper clad laminated board, and the average thickness 18micrometer metal layer formed with copper is provided as a conductive layer on the surface to be joined. The electrode part of the electronic device is conductively bonded onto the conductive layer on the substrate surface via a layer made of silver nanoparticles.

まず、基板表面に、上記銀ナノ粒子分散液(ナノペーストNPS)を5μmの厚さで塗布する。電子デバイスの電極部表面にも、上記銀ナノ粒子分散液(ナノペーストNPS)を5μmの厚さで塗布する。この塗布層中に含まれる分散溶媒を、蒸散・除去するため、100℃、20分間の、乾燥処理を施す。なお、乾燥済の銀ナノ粒子塗布層の平均膜厚は、いずれも4μmとなっている。   First, the silver nanoparticle dispersion (nano paste NPS) is applied to the surface of the substrate with a thickness of 5 μm. The silver nanoparticle dispersion (nanopaste NPS) is also applied to the surface of the electrode part of the electronic device with a thickness of 5 μm. In order to evaporate and remove the dispersion solvent contained in the coating layer, a drying treatment is performed at 100 ° C. for 20 minutes. Note that the average film thickness of the dried silver nanoparticle coating layer is 4 μm.

乾燥処理を終えた後、この基板と電子デバイスをプラズマ処理装置に入れ、次の条件で、乾燥済の銀ナノ粒子塗布層にプラズマ処理を施す。プラズマ処理装置内を一旦10Paに減圧した後、ガス導入口からアルゴンガスを流量100ml/min(正規状態換算流量)で導入しつつ、加熱状態(50℃)において、装置内圧を約30〜40Paの減圧状態に調整する。高周波電源(周波数13.56MHz)から、高周波電力500Wを供給し、前記アルゴンガス中に高周波プラズマを生起させる。このアルゴン・プラズマ中、50℃において、電子デバイスの電極部表面の乾燥済銀ナノ粒子塗布層と、基板表面の乾燥済銀ナノ粒子塗布層に同時に5分間プラズマ処理を施す。なお、プラズマ処理後、銀ナノ粒子塗布層の平均膜厚は、いずれも3μmとなっている。   After finishing the drying process, the substrate and the electronic device are put into a plasma processing apparatus, and the dried silver nanoparticle coating layer is subjected to plasma processing under the following conditions. The pressure inside the plasma processing apparatus is once reduced to 10 Pa, and then the internal pressure of the apparatus is about 30 to 40 Pa in the heating state (50 ° C.) while introducing argon gas from the gas inlet at a flow rate of 100 ml / min (normal state converted flow rate). Adjust to reduced pressure. A high frequency power of 500 W is supplied from a high frequency power source (frequency 13.56 MHz) to generate high frequency plasma in the argon gas. In this argon plasma, at 50 ° C., the dried silver nanoparticle coating layer on the electrode part surface of the electronic device and the dried silver nanoparticle coating layer on the substrate surface are simultaneously subjected to plasma treatment for 5 minutes. In addition, after the plasma treatment, the average film thickness of the silver nanoparticle coating layer is 3 μm.

プラズマ処理後、電子デバイスと基板を装置から取り出し、基板表面の銀ナノ粒子塗布層を形成した面の所定位置に、電子デバイスの電極部表面の乾燥済銀ナノ粒子塗布層を位置合わせした後、銀ナノ粒子塗布層同士を合わせて、密着させる。この密着状態において、電子デバイス電極部の面全体に3.0×106Paの圧力を付加して押し付けながら、150℃、1分間の加熱処理を行う。この加圧下、加熱処理を施す結果、銀ナノ粒子塗布層相互の界面で融合が進み、基板の表面に設ける導電性層上に、電子デバイスの電極部が、融合された二つの銀ナノ粒子塗布層からなる導電性接合層を介して、接合される。 After the plasma treatment, the electronic device and the substrate are taken out from the apparatus, and after aligning the dried silver nanoparticle coating layer on the surface of the electrode part of the electronic device with a predetermined position on the surface on which the silver nanoparticle coating layer is formed on the substrate surface, The silver nanoparticle coating layers are combined and brought into close contact with each other. In this close contact state, a heat treatment is performed at 150 ° C. for 1 minute while applying a pressure of 3.0 × 10 6 Pa and pressing the entire surface of the electronic device electrode portion. As a result of heat treatment under this pressure, fusion proceeds at the interface between the silver nanoparticle coating layers, and two silver nanoparticle coatings in which the electrode part of the electronic device is fused on the conductive layer provided on the surface of the substrate It joins through the conductive joining layer which consists of a layer.

接合後、融合された二つの銀ナノ粒子塗布層からなる導電性接合層の平均膜厚(合計膜厚)は、5μmとなっている。また、この接合界面における剥離強度を評価したところ、対応する部位に熱硬化性エポキシ樹脂を利用する導電性ペーストを使用した際の剥離強度と比較し、少なくとも、遜色のない水準である。なお、接合界面における剥離は、二つの銀ナノ粒子塗布層からなる導電性接合層相互の界面で、主に生じている。   After bonding, the average film thickness (total film thickness) of the conductive bonding layer composed of the two silver nanoparticle coating layers fused is 5 μm. Moreover, when the peel strength at the joint interface was evaluated, it was at least inferior to the peel strength when using a conductive paste using a thermosetting epoxy resin at the corresponding site. Note that the peeling at the bonding interface mainly occurs at the interface between the conductive bonding layers formed of the two silver nanoparticle coating layers.

(第二の形態)
下記の実施例5、6においては、表面酸化膜層を有する銅ナノ粒子分散液として、市販されている銅ナノ粒子分散液(商品名:ナノペーストNPC、ハリマ化成(株))を使用している。このナノペーストNPCは、平均粒子径5nmの銅ナノ粒子を、分散溶媒のN14(テトラデカン、沸点254℃:日鉱石油化学製)中に均一に分散させた分散液である。すなわち、該銅ナノ粒子は、その表面には、表面酸化膜が存在し、核部分は、銅で構成される、表面酸化膜層を有する銅ナノ粒子(酸化銅ナノ粒子)となっている。一方、該銅ナノ粒子の表面は、被覆剤分子ドデシルアミン(沸点248℃)により被覆された状態としている。該銅ナノ粒子分散液中には、平均粒子径5nmの銅ナノ粒子100質量部当たり、被覆剤分子ドデシルアミンを15.0質量部、分散溶媒テトラデカンを25.0質量部が含まれている。
(Second form)
In Examples 5 and 6 below, a commercially available copper nanoparticle dispersion (trade name: Nanopaste NPC, Harima Kasei Co., Ltd.) is used as a copper nanoparticle dispersion having a surface oxide film layer. Yes. This nano paste NPC is a dispersion in which copper nanoparticles having an average particle diameter of 5 nm are uniformly dispersed in N14 (tetradecane, boiling point 254 ° C .: manufactured by Nikko Petrochemical Co., Ltd.) as a dispersion solvent. That is, the copper nanoparticle is a copper nanoparticle (copper oxide nanoparticle) having a surface oxide film layer in which a surface oxide film is present on the surface and the core is composed of copper. On the other hand, the surface of the copper nanoparticles is coated with a coating molecule dodecylamine (boiling point 248 ° C.). In the copper nanoparticle dispersion liquid, 15.0 parts by mass of the coating molecule dodecylamine and 25.0 parts by mass of the dispersion solvent tetradecane are contained per 100 parts by mass of copper nanoparticles having an average particle diameter of 5 nm.

この銅ナノ粒子分散液(ナノペーストNPC)の液粘度は、100 Pa・s(25℃)に調整されている。   The liquid viscosity of this copper nanoparticle dispersion (nano paste NPC) is adjusted to 100 Pa · s (25 ° C.).

(実施例5)
基板の表面上への電子デバイスの導電性接合を以下の手順で行った。
(Example 5)
Conductive bonding of the electronic device onto the surface of the substrate was performed according to the following procedure.

電子デバイスが接合される基板は、銅張積層板であり、その接合される面上には、導電性層として、銅で形成される、平均厚さ18μm金属層が設けられている。この基板表面の導電性層上へ電子デバイスの電極部を、銅ナノ粒子によって作製する層を介して、導電性接合するものである。   The board | substrate with which an electronic device is joined is a copper clad laminated board, and the average thickness 18micrometer metal layer formed with copper is provided as a conductive layer on the surface to be joined. The electrode part of the electronic device is conductively bonded onto the conductive layer on the substrate surface via a layer made of copper nanoparticles.

まず、基板表面に、上記銅ナノ粒子分散液(ナノペーストNPC)を12μmの厚さで塗布する。この塗布層中に含まれる分散溶媒を、蒸散・除去するため、100℃、20分間の、乾燥処理を施す。なお、乾燥済の銅ナノ粒子塗布層の平均膜厚は、9μmとなっている。   First, the copper nanoparticle dispersion (nanopaste NPC) is applied to the substrate surface with a thickness of 12 μm. In order to evaporate and remove the dispersion solvent contained in the coating layer, a drying treatment is performed at 100 ° C. for 20 minutes. In addition, the average film thickness of the dried copper nanoparticle application layer is 9 μm.

乾燥処理を終えた後、この基板をプラズマ処理装置に入れ、次の条件で、乾燥済の銅ナノ粒子塗布層にプラズマ処理を施す。このプラズマ処理では、アルゴン(Ar)中に水素(H2)を体積比率Ar:H2=95:5で混合した混合ガスを利用して、高周波プラズマ中において、酸化銅が金属銅へと還元可能な条件を選択している。プラズマ処理装置内を一旦10Paに減圧した後、ガス導入口から、前記アルゴン(Ar)/水素(H2)混合ガスを流量100ml/min(正規状態換算流量)で導入しつつ、加熱状態(50℃)において、装置内圧を約30〜40Paの減圧状態に調整する。高周波電源(周波数13.56MHz)から、高周波電力500Wを供給し、前記混合ガス中に高周波プラズマを生起させる。このプラズマ中、50℃において、基板表面の乾燥済銅ナノ粒子塗布層に5分間プラズマ処理を施す。なお、上記のプラズマ処理後、銅ナノ粒子塗布層の平均膜厚は、7μmとなっている。 After finishing the drying process, the substrate is put into a plasma processing apparatus, and the dried copper nanoparticle coating layer is subjected to plasma processing under the following conditions. In this plasma treatment, copper oxide is reduced to metallic copper in high-frequency plasma using a mixed gas obtained by mixing hydrogen (H 2 ) in argon (Ar) at a volume ratio Ar: H 2 = 95: 5. Select possible conditions. The pressure inside the plasma processing apparatus is once reduced to 10 Pa, and then the argon (Ar) / hydrogen (H 2 ) mixed gas is introduced from the gas inlet at a flow rate of 100 ml / min (normal state equivalent flow rate) while being heated (50 C), the internal pressure of the apparatus is adjusted to a reduced pressure of about 30 to 40 Pa. A high frequency power of 500 W is supplied from a high frequency power source (frequency 13.56 MHz) to generate high frequency plasma in the mixed gas. In this plasma, at 50 ° C., the dried copper nanoparticle coating layer on the substrate surface is subjected to plasma treatment for 5 minutes. In addition, after said plasma processing, the average film thickness of a copper nanoparticle application layer is 7 micrometers.

加えて、上記のプラズマ処理において、該銅ナノ粒子の表面に存在していた表面酸化膜は、プラズマ中に存在するアルゴンイオン種からエネルギーの供給を受け、共存している水素によって、酸化銅から、金属銅へと還元がなされている。結果的に、このプラズマ処理を終えた時点では、前記銅ナノ粒子塗布層は、表面酸化膜の無い銅ナノ粒子で構成されている。   In addition, in the above plasma treatment, the surface oxide film present on the surface of the copper nanoparticles is supplied with energy from the argon ion species present in the plasma, and from the copper oxide by coexisting hydrogen. Reduction to metallic copper has been made. As a result, when the plasma treatment is finished, the copper nanoparticle coating layer is composed of copper nanoparticles having no surface oxide film.

プラズマ処理後、基板を装置から取り出し、その銅ナノ粒子塗布層を形成した面の所定位置に、電子デバイスの電極部を位置合わせした後、密着させる。この密着状態において、電子デバイス電極部の面全体に4.0×106Paの圧力を付加して押し付けながら、150℃、1分間の加熱処理を行う。この加圧下、加熱処理を施す結果、基板の表面に設ける導電性層上に、電子デバイスの電極部が、銅ナノ粒子塗布層からなる導電性接合層を介して、接合される。 After the plasma treatment, the substrate is taken out from the apparatus, and the electrode part of the electronic device is aligned with a predetermined position on the surface on which the copper nanoparticle coating layer is formed, and then brought into close contact. In this close contact state, heat treatment is performed at 150 ° C. for 1 minute while applying pressure of 4.0 × 10 6 Pa on the entire surface of the electronic device electrode portion and pressing it. As a result of performing the heat treatment under this pressure, the electrode portion of the electronic device is bonded to the conductive layer provided on the surface of the substrate via the conductive bonding layer formed of the copper nanoparticle coating layer.

接合後、銅ナノ粒子塗布層からなる導電性接合層の平均膜厚は、5μmとなっている。また、この接合界面における剥離強度を評価したところ、対応する部位に熱硬化性エポキシ樹脂を利用する導電性ペーストを使用した際の剥離強度と比較し、少なくとも、遜色のない水準である。なお、接合界面における剥離は、電子デバイスの電極部と銅ナノ粒子塗布層からなる導電性接合層との界面で、主に生じている。   After bonding, the average film thickness of the conductive bonding layer made of the copper nanoparticle coating layer is 5 μm. Moreover, when the peel strength at the joint interface was evaluated, it was at least inferior to the peel strength when using a conductive paste using a thermosetting epoxy resin at the corresponding site. Note that peeling at the bonding interface mainly occurs at the interface between the electrode portion of the electronic device and the conductive bonding layer formed of the copper nanoparticle coating layer.

(実施例6)
基板の表面上への電子デバイスの導電性接合を以下の手順で行った。
(Example 6)
Conductive bonding of the electronic device onto the surface of the substrate was performed according to the following procedure.

電子デバイスが接合される基板は、銅張積層板であり、その接合される面上には、導電性層として、銅で形成される、平均厚さ18μm金属層が設けられている。この基板表面の導電性層上へ電子デバイスの電極部を、銅ナノ粒子によって作製する層を介して、導電性接合するものである。   The board | substrate with which an electronic device is joined is a copper clad laminated board, and the average thickness 18micrometer metal layer formed with copper is provided as a conductive layer on the surface to be joined. The electrode part of the electronic device is conductively bonded onto the conductive layer on the substrate surface via a layer made of copper nanoparticles.

まず、基板表面に、上記銅ナノ粒子分散液(ナノペーストNPC)を6μmの厚さで塗布する。電子デバイスの電極部表面にも、上記銅ナノ粒子分散液(ナノペーストNPC)を6μmの厚さで塗布する。この塗布層中に含まれる分散溶媒を、蒸散・除去するため、100℃、20分間の、乾燥処理を施す。なお、乾燥済の銅ナノ粒子塗布層の平均膜厚は、いずれも5μmとなっている。   First, the copper nanoparticle dispersion (nanopaste NPC) is applied to the substrate surface in a thickness of 6 μm. The said copper nanoparticle dispersion liquid (nano paste NPC) is apply | coated by the thickness of 6 micrometers also to the electrode part surface of an electronic device. In order to evaporate and remove the dispersion solvent contained in the coating layer, a drying treatment is performed at 100 ° C. for 20 minutes. The average film thickness of the dried copper nanoparticle coating layer is 5 μm.

乾燥処理を終えた後、この電子デバイスと基板をプラズマ処理装置に入れ、次の条件で、乾燥済の銅ナノ粒子塗布層にプラズマ処理を施す。このプラズマ処理では、アルゴン(Ar)中に水素(H2)を体積比率Ar:H2=95:5で混合した混合ガスを利用して、高周波プラズマ中において、酸化銅が金属銅へと還元可能な条件を選択している。プラズマ処理装置内を一旦10Paに減圧した後、ガス導入口から、前記アルゴン(Ar)/水素(H2)混合ガスを流量100ml/min(正規状態換算流量)で導入しつつ、加熱状態(50℃)において、装置内圧を約30〜40Paの減圧状態に調整する。高周波電源(周波数13.56MHz)から、高周波電力500Wを供給し、前記混合ガス中に高周波プラズマを生起させる。このプラズマ中、50℃において、電子デバイスの電極部表面の乾燥済銅ナノ粒子塗布層と、基板表面の乾燥済銅ナノ粒子塗布層に、同時に5分間プラズマ処理を施す。なお、上記のプラズマ処理後、銅ナノ粒子塗布層の平均膜厚は、いずれも3μmとなっている。 After finishing the drying process, the electronic device and the substrate are put in a plasma processing apparatus, and the dried copper nanoparticle coating layer is subjected to plasma processing under the following conditions. In this plasma treatment, copper oxide is reduced to metallic copper in high-frequency plasma using a mixed gas obtained by mixing hydrogen (H 2 ) in argon (Ar) at a volume ratio Ar: H 2 = 95: 5. Select possible conditions. The pressure inside the plasma processing apparatus is once reduced to 10 Pa, and then the argon (Ar) / hydrogen (H 2 ) mixed gas is introduced from the gas inlet at a flow rate of 100 ml / min (normal state equivalent flow rate) while being heated (50 C), the internal pressure of the apparatus is adjusted to a reduced pressure of about 30 to 40 Pa. A high frequency power of 500 W is supplied from a high frequency power source (frequency 13.56 MHz) to generate high frequency plasma in the mixed gas. In this plasma, at 50 ° C., the dried copper nanoparticle coating layer on the surface of the electrode part of the electronic device and the dried copper nanoparticle coating layer on the substrate surface are simultaneously subjected to plasma treatment for 5 minutes. In addition, after said plasma processing, the average film thickness of a copper nanoparticle application layer is all 3 micrometers.

加えて、上記のプラズマ処理において、該銅ナノ粒子の表面に存在していた表面酸化膜は、プラズマ中に存在するアルゴンイオン種からエネルギーの供給を受け、共存している水素によって、酸化銅から、金属銅へと還元がなされている。結果的に、このプラズマ処理を終えた時点では、前記銅ナノ粒子塗布層は、表面酸化膜の無い銅ナノ粒子で構成されている。   In addition, in the above plasma treatment, the surface oxide film present on the surface of the copper nanoparticles is supplied with energy from the argon ion species present in the plasma, and from the copper oxide by coexisting hydrogen. Reduction to metallic copper has been made. As a result, when the plasma treatment is finished, the copper nanoparticle coating layer is composed of copper nanoparticles having no surface oxide film.

プラズマ処理後、電子デバイスと基板を装置から取り出し、基板表面の銅ナノ粒子塗布層を形成した面の所定位置に、電子デバイスの電極部表面の乾燥済銅ナノ粒子塗布層を位置合わせした後、銅ナノ粒子塗布層同士を合わせて、密着させる。この密着状態において、電子デバイス電極部の面全体に4.0×106Paの圧力を付加して押し付けながら、150℃、1分間の加熱処理を行う。この加圧下、加熱処理を施す結果、銅ナノ粒子塗布層相互の界面で融合が進み、基板の表面に設ける導電性層上に、電子デバイスの電極部が、融合された二つの銅ナノ粒子塗布層からなる導電性接合層を介して、接合される。 After the plasma treatment, the electronic device and the substrate are taken out of the apparatus, and after aligning the dried copper nanoparticle coating layer on the surface of the electrode part of the electronic device with a predetermined position on the surface on which the copper nanoparticle coating layer is formed on the substrate surface, The copper nanoparticle coating layers are combined and brought into close contact with each other. In this close contact state, heat treatment is performed at 150 ° C. for 1 minute while applying pressure of 4.0 × 10 6 Pa on the entire surface of the electronic device electrode portion and pressing it. As a result of applying heat treatment under this pressure, fusion proceeds at the interface between the copper nanoparticle coating layers, and the two copper nanoparticle coatings in which the electrode part of the electronic device is fused on the conductive layer provided on the surface of the substrate It joins through the conductive joining layer which consists of a layer.

接合後、融合された二つの銅ナノ粒子塗布層からなる導電性接合層の平均膜厚(合計膜厚)は、5μmとなっている。また、この接合界面における剥離強度を評価したところ、対応する部位に熱硬化性エポキシ樹脂を利用する導電性ペーストを使用した際の剥離強度と比較し、少なくとも、遜色のない水準である。なお、接合界面における剥離は、二つの銅ナノ粒子塗布層からなる導電性接合層相互の界面で、主に生じている。   After bonding, the average film thickness (total film thickness) of the conductive bonding layer composed of two fused copper nanoparticle coating layers is 5 μm. Moreover, when the peel strength at the joint interface was evaluated, it was at least inferior to the peel strength when using a conductive paste using a thermosetting epoxy resin at the corresponding site. Note that peeling at the bonding interface mainly occurs at the interface between the conductive bonding layers formed of the two copper nanoparticle coating layers.

本発明にかかる導電性接合の形成方法を利用すると、従来のバインダー樹脂成分を含む導電性接着剤を利用して、基板上の金属層表面に、電子デバイスの裏面に設ける電極部を導電性接着する工程に代えて、本質的にバインダー樹脂成分を利用せず、金属ナノ粒子で構成される導電性接合層を介して、金属間接合によって、基板上の金属層表面に電子デバイスの裏面に設ける電極部を接合することが可能となる。特に、この導電性接合の形成を行う際、金属ナノ粒子で構成される導電性接合層を作製する過程において、金属ナノ粒子の表面を被覆している、被覆剤分子層を予め除去する手段として、高周波プラズマ処理を採用しており、その後、導電性接合を形成するための鍛接(welding)工程は、200℃未満の低い加熱温度で実施することが可能となっている。加えて、表面酸化膜を有する金属ナノ粒子(金属酸化物ナノ粒子)に対して、還元性気体の共存下、高周波プラズマ処理を施すことで、表面酸化膜の還元を行い、金属ナノ粒子に復した上で、かかる金属ナノ粒子で構成される導電性接合層を介した導電性接合の形成が可能となる。   When the conductive bonding forming method according to the present invention is used, a conductive adhesive containing a conventional binder resin component is used to bond the electrode portion provided on the back surface of the electronic device to the surface of the metal layer on the substrate. Instead of using the binder resin component essentially, the back surface of the electronic device is provided on the surface of the metal layer on the substrate by metal-to-metal bonding through the conductive bonding layer composed of metal nanoparticles. It becomes possible to join an electrode part. In particular, when forming this conductive bond, in the process of producing a conductive bonding layer composed of metal nanoparticles, as a means to remove the coating molecule layer covering the surface of the metal nanoparticles in advance The high-frequency plasma treatment is employed, and then the forging process for forming the conductive joint can be performed at a low heating temperature of less than 200 ° C. In addition, high-frequency plasma treatment is performed on metal nanoparticles (metal oxide nanoparticles) having a surface oxide film in the presence of a reducing gas to reduce the surface oxide film and restore the metal nanoparticles. In addition, it is possible to form a conductive bond through a conductive bonding layer composed of such metal nanoparticles.

Claims (11)

二つの金属層の面相互を導電性接合する方法であって、
前記導電性接合は、金属ナノ粒子で構成される導電性接合層を介して、二つの金属層の面相互が接合されるものであり、
前記導電性接合の形成プロセスは、
一方の金属層を構成する金属表面に、当該ナノ粒子の表面に被覆剤分子層を有する金属ナノ粒子を有機溶媒中に分散してなる、金属ナノ粒子分散液を利用して、該金属ナノ粒子分散液の塗布層を形成する工程;
前記金属ナノ粒子分散液の塗布層中に含まれる有機溶媒を蒸散させ、乾燥処理済の塗布層を形成する工程;
一方の金属層を構成する金属表面に形成した前記乾燥処理済の塗布層を、高周波プラズマ雰囲気中において、150℃以下の加熱温度で処理を施し、当該ナノ粒子の表面に設ける被覆剤分子層を除去し、次いで、前記金属ナノ粒子相互の融着を行って、前記金属ナノ粒子で構成される導電性接合層を一方の金属層を構成する金属表面に形成する工程;
前記金属ナノ粒子で構成される導電性接合層の表面に、他方の金属層を構成する金属表面を重ね合わせ、圧力を加えて、両者の表面を互いに押し付けつつ、100℃〜200℃の範囲に選択される温度において、加熱処理を施して、前記導電性接合層の表面と他方の金属層を構成する金属表面との間に金属間接合を形成する工程とを有し、
前記圧力は、0.2×10 6 Pa〜10×10 6 Paの範囲に選択され
前記ナノ粒子の表面に被覆剤分子層を有する金属ナノ粒子は、
平均粒子径が1〜100nmの範囲に選択されている金属ナノ粒子に対して、
前記金属ナノ粒子に含まれる金属元素と配位的な結合が可能な基として、窒素、酸素、またはイオウ原子を含み、これら原子の有する孤立電子対による配位的な結合が可能な基を有する有機化合物1種以上を被覆剤分子として、該金属ナノ粒子の表面に被覆してなるナノ粒子である
ことを特徴とする導電性接合の形成方法。
A method for conductively bonding the surfaces of two metal layers,
The conductive bonding is one in which the surfaces of two metal layers are bonded to each other through a conductive bonding layer composed of metal nanoparticles.
The process of forming the conductive bond is as follows:
Using a metal nanoparticle dispersion liquid in which metal nanoparticles having a coating agent molecular layer on the surface of the nanoparticles are dispersed in an organic solvent on the metal surface constituting one metal layer, the metal nanoparticles are used. Forming a coating layer of the dispersion;
A step of evaporating an organic solvent contained in the coating layer of the metal nanoparticle dispersion to form a dried coating layer;
A coating molecular layer provided on the surface of the nanoparticle is obtained by treating the dried coating layer formed on the metal surface constituting one metal layer at a heating temperature of 150 ° C. or less in a high-frequency plasma atmosphere. Removing and then fusing the metal nanoparticles together to form a conductive bonding layer composed of the metal nanoparticles on the metal surface constituting one metal layer;
The surface of the conductive bonding layer composed of the metal nanoparticles is overlapped with the surface of the metal constituting the other metal layer, and the pressure is applied to press the surfaces of each other while maintaining the temperature within a range of 100 ° C to 200 ° C. Forming a metal-to-metal bond between the surface of the conductive bonding layer and the metal surface constituting the other metal layer at a selected temperature by performing a heat treatment;
The pressure is selected in the range of 0.2 × 10 6 Pa~10 × 10 6 Pa,
Metal nanoparticles having a coating molecular layer on the surface of the nanoparticles,
For metal nanoparticles with an average particle size selected in the range of 1-100 nm,
The group capable of coordinative bonding with the metal element contained in the metal nanoparticle includes a nitrogen, oxygen, or sulfur atom, and has a group capable of coordinative bonding by a lone electron pair possessed by these atoms. A method for forming a conductive bond, which is a nanoparticle formed by coating one or more organic compounds as a coating agent molecule on the surface of the metal nanoparticle.
二つの金属層の面相互を導電性接合する方法であって、
前記導電性接合は、金属ナノ粒子で構成される導電性接合層を介して、二つの金属層の面相互が接合されるものであり、
前記導電性接合の形成プロセスは、
一方の金属層を構成する金属表面に、当該ナノ粒子の表面に被覆剤分子層を有する金属酸化物ナノ粒子を有機溶媒中に分散してなる金属酸化物ナノ粒子分散液を利用して、該金属酸化物ナノ粒子分散液の塗布層を形成する工程;
前記金属酸化物ナノ粒子分散液の塗布層中に含まれる有機溶媒を蒸散させ、乾燥処理済の塗布層を形成する工程;
一方の金属層を構成する金属表面に形成した前記乾燥処理済の塗布層を、還元性気体の共存下、高周波プラズマ雰囲気中において、150℃以下の加熱温度で処理を施し、当該ナノ粒子の表面に設ける被覆剤分子層を除去し、さらに、該金属酸化物ナノ粒子を還元して金属ナノ粒子を作製し、次いで、前記金属ナノ粒子相互の融着を行って、前記金属ナノ粒子で構成される導電性接合層を一方の金属層を構成する金属表面に形成する工程;
前記金属ナノ粒子で構成される導電性接合層の表面に、他方の金属層を構成する金属表面を重ね合わせ、圧力を加えて、両者の表面を互いに押し付けつつ、100℃〜200℃の範囲に選択される温度において、加熱処理を施して、前記導電性接合層の表面と他方の金属層を構成する金属表面との間に金属間接合を形成する工程とを有し、
前記圧力は、0.2×10 6 Pa〜10×10 6 Paの範囲に選択され
前記ナノ粒子の表面に被覆剤分子層を有する金属酸化物ナノ粒子は、
平均粒子径が1〜100nmの範囲に選択されている金属酸化物ナノ粒子に対して、
前記金属酸化物ナノ粒子に含まれる金属元素と配位的な結合が可能な基として、窒素、酸素、またはイオウ原子を含み、これら原子の有する孤立電子対による配位的な結合が可能な基を有する有機化合物1種以上を被覆剤分子として、該金属酸化物ナノ粒子の表面に被覆してなるナノ粒子である
ことを特徴とする導電性接合の形成方法。
A method for conductively bonding the surfaces of two metal layers,
The conductive bonding is one in which the surfaces of two metal layers are bonded to each other through a conductive bonding layer composed of metal nanoparticles.
The process of forming the conductive bond is as follows:
Using a metal oxide nanoparticle dispersion liquid in which metal oxide nanoparticles having a coating agent molecular layer on the surface of the nanoparticle are dispersed in an organic solvent on the metal surface constituting one metal layer, Forming a coating layer of the metal oxide nanoparticle dispersion;
A step of evaporating an organic solvent contained in the coating layer of the metal oxide nanoparticle dispersion to form a dried coating layer;
The dried coating layer formed on the metal surface constituting one metal layer is treated at a heating temperature of 150 ° C. or less in a high-frequency plasma atmosphere in the presence of a reducing gas, and the surface of the nanoparticle And the metal oxide nanoparticles are reduced to produce metal nanoparticles, and then the metal nanoparticles are fused together to form the metal nanoparticles. Forming a conductive bonding layer on a metal surface constituting one metal layer;
The surface of the conductive bonding layer composed of the metal nanoparticles is overlapped with the surface of the metal constituting the other metal layer, and the pressure is applied to press the surfaces of each other while maintaining the temperature within a range of 100 ° C to 200 ° C. Forming a metal-to-metal bond between the surface of the conductive bonding layer and the metal surface constituting the other metal layer at a selected temperature by performing a heat treatment;
The pressure is selected in the range of 0.2 × 10 6 Pa~10 × 10 6 Pa,
Metal oxide nanoparticles having a coating molecular layer on the surface of the nanoparticles,
For metal oxide nanoparticles with an average particle size selected in the range of 1-100 nm,
A group capable of coordinative bonding with a metal element contained in the metal oxide nanoparticles includes a nitrogen, oxygen, or sulfur atom, and a group capable of coordinative bonding by a lone pair of electrons of these atoms A method for forming a conductive bond, which is a nanoparticle formed by coating one or more organic compounds having a coating agent molecule on the surface of the metal oxide nanoparticle.
前記金属ナノ粒子を構成する金属種は、金、銀、銅、白金、パラジウム、およびニッケルからなる群から選択される金属である
ことを特徴とする請求項1に記載の導電性接合の形成方法。
The method for forming a conductive junction according to claim 1, wherein the metal species constituting the metal nanoparticles is a metal selected from the group consisting of gold, silver, copper, platinum, palladium, and nickel. .
前記金属酸化物ナノ粒子の構成する金属酸化物は、銀、銅、ニッケルからなる群から選択される金属の酸化物である
ことを特徴とする請求項2に記載の導電性接合の形成方法。
The method for forming a conductive junction according to claim 2, wherein the metal oxide constituting the metal oxide nanoparticles is an oxide of a metal selected from the group consisting of silver, copper, and nickel.
前記高周波プラズマ雰囲気中において、150℃以下の加熱温度で処理を施す工程において、
該高周波プラズマ雰囲気は、不活性ガスを用いて生起されているプラズマ雰囲気である
ことを特徴とする請求項1に記載の導電性接合の形成方法。
In the step of performing the treatment at a heating temperature of 150 ° C. or less in the high-frequency plasma atmosphere,
The method for forming a conductive junction according to claim 1, wherein the high-frequency plasma atmosphere is a plasma atmosphere generated using an inert gas.
還元性気体の共存下、前記高周波プラズマ雰囲気中において、150℃以下の加熱温度で処理を施す工程において、
該高周波プラズマ雰囲気は、還元性気体と不活性ガスの混合気体を用いて生起されているプラズマ雰囲気である
ことを特徴とする請求項2に記載の導電性接合の形成方法。
In the step of performing the treatment at a heating temperature of 150 ° C. or less in the high-frequency plasma atmosphere in the presence of a reducing gas,
3. The method of forming a conductive junction according to claim 2, wherein the high-frequency plasma atmosphere is a plasma atmosphere generated by using a mixed gas of a reducing gas and an inert gas.
前記不活性ガスとして、アルゴン、ヘリウムまたはその混合物を用いる
ことを特徴とする請求項5に記載の導電性接合の形成方法。
The method for forming a conductive junction according to claim 5, wherein argon, helium, or a mixture thereof is used as the inert gas.
前記還元性気体と不活性ガスの混合気体において、
該不活性ガスとして、アルゴン、ヘリウムまたはその混合物を、また
該還元性気体として、水素、アンモニアまたはその混合物を用いる
ことを特徴とする請求項6に記載の導電性接合の形成方法。
In the mixed gas of reducing gas and inert gas,
The method for forming a conductive junction according to claim 6, wherein argon, helium or a mixture thereof is used as the inert gas, and hydrogen, ammonia or a mixture thereof is used as the reducing gas.
二つの金属層の面相互を導電性接合する方法であって、
前記導電性接合は、金属ナノ粒子で構成される導電性接合層を介して、二つの金属層の面相互が接合されるものであり、
前記導電性接合の形成プロセスは、
前記二つの金属層を構成する金属表面に、それぞれ当該ナノ粒子の表面に被覆剤分子層を有する金属ナノ粒子を有機溶媒中に分散してなる、金属ナノ粒子分散液を利用して、該金属ナノ粒子分散液の塗布層を形成する工程;
前記金属ナノ粒子分散液の塗布層中に含まれる有機溶媒を蒸散させ、乾燥処理済の塗布層を形成する工程;
前記二つの金属層を構成する金属表面に形成した前記乾燥処理済の塗布層を、それぞれ、高周波プラズマ雰囲気中において、150℃以下の加熱温度で処理を施し、当該ナノ粒子の表面に設ける被覆剤分子層を除去し、次いで、前記金属ナノ粒子相互の融着を行って、前記金属ナノ粒子で構成される導電性接合層をそれぞれの金属層を構成する金属表面に形成する工程;
前記金属ナノ粒子で構成される導電性接合層の表面を、互いに重ね合わせ、圧力を加えて、両者の表面を互いに押し付けつつ、100℃〜200℃の範囲に選択される温度において、加熱処理を施して、前記二つの導電性接合層の表面の間に金属間接合を形成する工程とを有し、
前記圧力は、0.2×10 6 Pa〜10×10 6 Paの範囲に選択され
前記ナノ粒子の表面に被覆剤分子層を有する金属ナノ粒子は、
平均粒子径が1〜100nmの範囲に選択されている金属ナノ粒子に対して、
前記金属ナノ粒子に含まれる金属元素と配位的な結合が可能な基として、窒素、酸素、またはイオウ原子を含み、これら原子の有する孤立電子対による配位的な結合が可能な基を有する有機化合物1種以上を被覆剤分子として、該金属ナノ粒子の表面に被覆してなるナノ粒子である
ことを特徴とする導電性接合の形成方法。
A method for conductively bonding the surfaces of two metal layers,
The conductive bonding is one in which the surfaces of two metal layers are bonded to each other through a conductive bonding layer composed of metal nanoparticles.
The process of forming the conductive bond is as follows:
Using a metal nanoparticle dispersion liquid in which metal nanoparticles each having a coating molecule layer on the surface of the nanoparticles are dispersed in an organic solvent on the metal surfaces constituting the two metal layers. Forming a coating layer of the nanoparticle dispersion;
A step of evaporating an organic solvent contained in the coating layer of the metal nanoparticle dispersion to form a dried coating layer;
A coating agent provided on the surface of the nanoparticles by treating the dried coating layers formed on the metal surfaces constituting the two metal layers at a heating temperature of 150 ° C. or less in a high-frequency plasma atmosphere, respectively. Removing the molecular layer and then performing fusion bonding between the metal nanoparticles to form a conductive bonding layer composed of the metal nanoparticles on the metal surface constituting each metal layer;
Heat treatment is performed at a temperature selected from the range of 100 ° C. to 200 ° C. while superimposing the surfaces of the conductive bonding layer composed of the metal nanoparticles on each other, applying pressure, and pressing the surfaces of both together. Applying and forming an intermetallic bond between the surfaces of the two conductive bonding layers,
The pressure is selected in the range of 0.2 × 10 6 Pa~10 × 10 6 Pa,
Metal nanoparticles having a coating molecular layer on the surface of the nanoparticles,
For metal nanoparticles with an average particle size selected in the range of 1-100 nm,
The group capable of coordinative bonding with the metal element contained in the metal nanoparticle includes a nitrogen, oxygen, or sulfur atom, and has a group capable of coordinative bonding by a lone electron pair possessed by these atoms. A method for forming a conductive bond, which is a nanoparticle formed by coating one or more organic compounds as a coating agent molecule on the surface of the metal nanoparticle.
二つの金属層の面相互を導電性接合する方法であって、
前記導電性接合は、金属ナノ粒子で構成される導電性接合層を介して、二つの金属層の面相互が接合されるものであり、
前記導電性接合の形成プロセスは、
前記二つの金属層を構成する金属表面に、それぞれ当該ナノ粒子の表面に被覆剤分子層を有する金属酸化物ナノ粒子を有機溶媒中に分散してなる、金属酸化物ナノ粒子分散液を利用して、該金属酸化物ナノ粒子分散液の塗布層を形成する工程;
前記金属酸化物ナノ粒子分散液の塗布層中に含まれる有機溶媒を蒸散させ、乾燥処理済の塗布層を形成する工程;
前記二つの金属層を構成する金属表面に形成した前記乾燥処理済の塗布層を、それぞれ、還元性気体の共存下、高周波プラズマ雰囲気中において、150℃以下の加熱温度で処理を施し、当該ナノ粒子の表面に設ける被覆剤分子層を除去し、さらに、該金属酸化物ナノ粒子を還元して金属ナノ粒子を作製し、次いで、前記金属ナノ粒子相互の融着を行って、前記金属ナノ粒子で構成される導電性接合層をそれぞれの金属層を構成する金属表面に形成する工程;
前記金属ナノ粒子で構成される導電性接合層の表面を、互いに重ね合わせ、圧力を加えて、両者の表面を互いに押し付けつつ、100℃〜200℃の範囲に選択される温度において、加熱処理を施して、前記二つの導電性接合層の表面の間に金属間接合を形成する工程とを有し、
前記圧力は、0.2×10 6 Pa〜10×10 6 Paの範囲に選択され
前記ナノ粒子の表面に被覆剤分子層を有する金属酸化物ナノ粒子は、
平均粒子径が1〜100nmの範囲に選択されている金属酸化物ナノ粒子に対して、
前記金属ナノ粒子に含まれる金属元素と配位的な結合が可能な基として、窒素、酸素、またはイオウ原子を含み、これら原子の有する孤立電子対による配位的な結合が可能な基を有する有機化合物1種以上を被覆剤分子として、該金属ナノ粒子の表面に被覆してなるナノ粒子である
ことを特徴とする導電性接合の形成方法。
A method for conductively bonding the surfaces of two metal layers,
The conductive bonding is one in which the surfaces of two metal layers are bonded to each other through a conductive bonding layer composed of metal nanoparticles.
The process of forming the conductive bond is as follows:
Using a metal oxide nanoparticle dispersion liquid in which metal oxide nanoparticles each having a coating molecule layer on the surface of the nanoparticles are dispersed in an organic solvent on the surfaces of the two metal layers. And forming a coating layer of the metal oxide nanoparticle dispersion liquid;
A step of evaporating an organic solvent contained in the coating layer of the metal oxide nanoparticle dispersion to form a dried coating layer;
The dried coating layers formed on the metal surfaces constituting the two metal layers are each subjected to treatment at a heating temperature of 150 ° C. or less in a high-frequency plasma atmosphere in the presence of a reducing gas, and The coating material molecular layer provided on the surface of the particles is removed, and the metal oxide nanoparticles are reduced to produce metal nanoparticles, and then the metal nanoparticles are fused together to form the metal nanoparticles. Forming a conductive bonding layer comprising: a metal surface constituting each metal layer;
Heat treatment is performed at a temperature selected from the range of 100 ° C. to 200 ° C. while superimposing the surfaces of the conductive bonding layer composed of the metal nanoparticles on each other, applying pressure, and pressing the surfaces of both together. Applying and forming an intermetallic bond between the surfaces of the two conductive bonding layers,
The pressure is selected in the range of 0.2 × 10 6 Pa~10 × 10 6 Pa,
Metal oxide nanoparticles having a coating molecular layer on the surface of the nanoparticles,
For metal oxide nanoparticles with an average particle size selected in the range of 1-100 nm,
The group capable of coordinative bonding with the metal element contained in the metal nanoparticle includes a nitrogen, oxygen, or sulfur atom, and has a group capable of coordinative bonding by a lone electron pair possessed by these atoms. A method for forming a conductive bond, which is a nanoparticle formed by coating one or more organic compounds as a coating agent molecule on the surface of the metal nanoparticle.
前記二つの金属層は、
配線基板表面に形成されている金属配線層と、該配線基板の金属配線層上に接合する電子部品の金属電極層の組み合わせである
ことを特徴とする請求項1、2、9または10の何れかに記載の導電性接合の形成方法。
The two metal layers are
11. A combination of a metal wiring layer formed on the surface of a wiring board and a metal electrode layer of an electronic component bonded on the metal wiring layer of the wiring board. A method for forming a conductive joint according to claim 1.
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JP2009278045A (en) * 2008-05-19 2009-11-26 Sony Corp Workpiece and method for producing the same
US7694664B1 (en) * 2009-01-09 2010-04-13 Robert Bosch Gmbh Fuel rail damper
JP2010165769A (en) * 2009-01-14 2010-07-29 Konica Minolta Holdings Inc Method of manufacturing organic electronic element, organic electronic element, organic photoelectric conversion element, and organic electroluminescent device
EP3163601B1 (en) * 2009-01-23 2020-03-11 Nichia Corporation Method of producing a semiconductor device by directly bonding silver on a surface of a semiconductor element with silver oxide on a surface of a base
JP4760940B2 (en) * 2009-03-25 2011-08-31 パナソニック株式会社 Electronic component mounting equipment
JP5903887B2 (en) 2009-09-16 2016-04-13 日立化成株式会社 Method for producing ink for printing method
FR2953679B1 (en) * 2009-12-04 2012-06-01 Thales Sa HERMETIC ELECTRONIC HOUSING AND METHOD FOR HERMETICALLY ASSEMBLING A HOUSING
EP2597671A3 (en) 2010-03-31 2013-09-25 EV Group E. Thallner GmbH Method for permanently connecting two metal surfaces
CN102665997A (en) * 2010-05-31 2012-09-12 三洋电机株式会社 Method of joining metal
JP5506042B2 (en) * 2010-07-27 2014-05-28 ハリマ化成株式会社 Conductive copper paste
JP2014100711A (en) * 2011-02-28 2014-06-05 Sanyo Electric Co Ltd Metal joining structure and metal joining method
JP6033327B2 (en) * 2011-12-15 2016-11-30 ヘンケル アイピー アンド ホールディング ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Selective coating of exposed copper on silver-plated copper
JP5354037B2 (en) * 2012-01-30 2013-11-27 大日本印刷株式会社 Method for manufacturing conductive substrate
KR101360597B1 (en) * 2012-07-05 2014-02-11 주식회사 포스코 Bonding method of different materials
JP6245933B2 (en) * 2013-10-17 2017-12-13 Dowaエレクトロニクス株式会社 Silver sheet for bonding, method for manufacturing the same, and method for bonding electronic parts
JP6255949B2 (en) * 2013-11-29 2018-01-10 富士通株式会社 Bonding method and semiconductor device manufacturing method
WO2015137109A1 (en) * 2014-03-11 2015-09-17 富士電機株式会社 Method for producing semiconductor device and semiconductor device
US20170317048A1 (en) * 2014-11-07 2017-11-02 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Conductive bonded assembly of electronic component, semiconductor device using same, and method of production of conductive bonded assembly
KR102762515B1 (en) * 2019-11-19 2025-02-05 주식회사 엘지에너지솔루션 The Electrode Assembly And The Method For Thereof
CN115064320A (en) * 2022-07-22 2022-09-16 业成科技(成都)有限公司 Conductive layer, manufacturing method thereof and electronic device

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09326416A (en) * 1996-06-05 1997-12-16 Kokusai Electric Co Ltd Semiconductor element mounting method and product thereof
ATE525730T1 (en) * 2000-10-25 2011-10-15 Harima Chemicals Inc ELECTROCONDUCTIVE METAL PASTE AND METHOD FOR PRODUCING IT
JP3764349B2 (en) * 2001-05-07 2006-04-05 ハリマ化成株式会社 Method of forming an alternative conductive metal film for plating using metal fine particle dispersion
JP2004146731A (en) * 2002-10-28 2004-05-20 Mitsubishi Electric Corp Method for manufacturing multilayer wiring substrate
JP4128885B2 (en) * 2003-02-14 2008-07-30 ハリマ化成株式会社 Method for forming fine wiring pattern
JP4115909B2 (en) * 2003-09-18 2008-07-09 ハリマ化成株式会社 Method for forming multilayer wiring pattern
JP4285197B2 (en) * 2003-10-28 2009-06-24 パナソニック電工株式会社 Circuit board manufacturing method and circuit board

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