JP7164775B2

JP7164775B2 - 接合用導電性ペースト

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Publication number: JP7164775B2
Application number: JP2018037566A
Authority: JP
Inventors: 有美松浦; 由佳吉池
Original assignee: デュポンエレクトロニクスインコーポレイテッド
Priority date: 2018-03-02
Filing date: 2018-03-02
Publication date: 2022-11-02
Anticipated expiration: 2038-03-02
Also published as: US20190272930A1; EP3759181A1; WO2019169377A1; US20220068518A1; JP2019153684A

Description

本発明は、接合用導電性ペーストおよびこれを用いた電子デバイスの製造方法に関する。

電子デバイスは半導体チップのような電子部品を有し、その電子部品は基板の導電層に導電性ペーストで接合されている。電子部品は、導電層の上に塗布された導電性ペーストの上にマウントされた後、導電性ペーストを加熱することで、基板の導電層と物理的にも電気的にも接合する。製造工程において、接合前のマウントされた電子部品と導電性ペーストの層との接着が不十分だと、電子部品が剥離して、電子デバイスに欠陥を与える原因になる問題があった。

特許文献１は、塗布直後や塗布から所定時間経過後に銅基板の表面に凝集物が生じるのを防止し、予備乾燥膜にクラックが生じて接合力が低下するのを防止することができる、接合材およびその接合材を用いて電子部品を接合する方法を開示している。銀微粒子と溶剤と（分散剤としての）２－ブトキシエトキシ酢酸（ＢＥＡ）と（反応抑止剤としての）ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）を含む銀ペーストからなる接合材を銅基板上に塗布し、その接合材上に電子部品を配置した後、この電子部品に圧力を加えながら加熱することにより、銀ペースト中の銀を焼結させて銀接合層を形成し、この銀接合層を介して電子部品を銅基板に接合する。

特開２０１４－２３５９４２号公報

本発明の目的の１つは、製造工程において、接合前のマウントされた電子部品を導電性ペーストの層に十分に接着させるための導電性ペースト、およびこれを用いた電子デバイスの製造方法を提供することである。

本発明の課題を解決するための手段の一例は、
導電層を含む基板を準備する工程と、
前記導電層の上に導電性ペーストを塗布する工程であって、
前記導電性ペーストが、
１００重量部の金属粉、
５～２０重量部の溶媒、および、
０．０１～５重量部の分散剤を含み、前記分散剤が、アリルエーテルコポリマー、ポリヒドロキシ脂肪酸、およびこれらの混合物からなる群から選択される、工程と、
塗布された前記導電性ペーストの上に電子部品を搭載する工程と、
前記導電性ペーストを加熱して、前記導電層と前記電子部品とを接合する工程とを含む、電子デバイスの製造方法である。

本発明の課題を解決するための手段の別の例は、１００重量部の金属粉、５～２０重量部の溶媒、および、０．０１～５重量部の分散剤を含み、前記分散剤が、アリルエーテルコポリマー、ポリヒドロキシ脂肪酸、およびこれらの混合物からなる群から選択される、接合用導電性ペーストである。

ここで、別の実施態様では、前記金属粉の粒径（Ｄ５０）が、０．０１～３μｍである。また、別の実施態様では、前記金属粉が、銀、銅、金、ニッケル、パラジウム、プラチナ、ロジウム、アルミニウム、これらの合金、およびこれらの組合せからなる群から選択された１つを含む。

また、別の実施態様では、前記アリルエーテルコポリマーが、ポリカルボン酸およびアリルエーテルの共重合体である。

また、別の実施態様では、前記アリルエーテルコポリマーが、以下の構造式を持つ：

（ｐは５～６０、zは４～８０、Ｒは水素またはアルキル基である）、
または

（ｎは１～７８、ｍは５～１００、Ｒは水素またはアルキル基である）。

また、別の実施態様では、前記ポリヒドロキシ脂肪酸が、以下の構造式を持つ：

（ｑは１～１０、ｘ＋ｙは５～３０）。

ここで、別の実施態様では、前記ポリヒドロキシ脂肪酸が、ポリヒドロキシステアリン酸を含む。

また、別の実施態様では、前記導電性ペーストが、さらに０．０１～１．０重量部のセルロース、樹脂またはその混合物を含む。

ここで、別の実施態様では、前記導電層が、金属層である。

また、別の実施態様では、前記電子部品が、半導体チップ、ＩＣチップ、チップ抵抗、チップコンデンサ、チップインダクタ、センサーチップ、およびこれらの組合せからなる群より選択される。また、別の実施態様では、前記電子部品が、銅、銀、金、ニッケル、パラジウム、プラチナ、これらの合金、およびこれらの組合せからなる群より選択されるメタライゼーション層を含む。

また、別の実施態様では、前記加熱の温度が、１４０～４００℃である。

本発明によれば、製造工程において、接合前のマウントされた電子部品を導電性ペーストの層に十分に接着させることができる。

電子デバイスの断面の一例を示す概念図である。

電子デバイスは、少なくとも導電層を含む基板と、導電層の上の導電性ペーストと、電子部品とを含んでいる。基板の導電層と電子部品は、導電性ペーストによって接合される。以下、図１を参照して、電子デバイス１００の製造方法の一例を説明する。なお、ある実施態様における数値範囲の下限値および上限値は、それぞれ別の実施態様における数値範囲の上限値および下限値と組み合わせることができる。

基板
まず、導電層１０３を含む基板１０１を準備する。基板１０１は、特に限定されることはない。一実施態様では、基板１０１は、シリコン基板、ガラス基板、セラミック基板である。別の実施態様では、基板１０１は、セラミック基板である。別の実施態様では、セラミック基板は、アルミナ基板、窒化アルミ基板、または窒化珪素基板である。

導電層
導電層１０３は、良導体および半導体を含む概念である。ある実施態様において、導電層１０３は、電子回路、電極、または電子パットである。ある実施態様において、導電層１０３は、金属層である。別の実施態様において、金属層は、銀、銅、金、ニッケル、パラジウム、プラチナ、これらの合金を含む。別の実施態様において、導電層１０３は、銅層または銀層である。

導電性ペースト
導電性ペースト１０５は、接合用の導電性ペーストである。導電性ペースト１０５は、良導体と良導体、良導体と半導体、または半導体と半導体を接合することができる。導電性ペースト１０５は、導電層１０３の上に塗布される。塗布された導電性ペースト１０５は、ある実施態様において５０～５００μｍの厚さ、別の実施態様において８０～３００μｍの厚さ、別の実施態様において１００～２００μｍの厚さ、を有する。ある実施態様において、導電性ペースト１０５は、スクリーン印刷で塗布される。別の実施態様において、スクリーン印刷のためにメタルマスクが用いられる。

以下、導電性ペースト１０５の組成について説明する。導電性ペースト１０５は、金属粉、溶媒、および分散剤を含む。

金属粉
ある実施態様において、金属粉は、銀、銅、金、ニッケル、パラジウム、プラチナ、ロジウム、アルミニウム、これらの合金、および、これらの組合せからなる群から選択される。別の実施態様において、金属粉は、銀、銅、ニッケル、それらの合金、および、これらの組合せからなる群から選択される。別の実施態様において、金属粉は、銀、銅、それらの合金、および、それらの組合せである。別の実施態様において、金属粉は、銀である。

ある実施態様において、金属粉の形状は、フレーク状、球形、不定形、あるいはそれらの混合粉である。別の実施態様において、球形である。

ある実施態様において、金属粉の粒径（Ｄ５０）は０．０１μｍ以上、別の実施態様において０．０２μｍ以上、別の実施態様において０．０３μｍ以上、別の実施態様において０．０４μｍ以上、別の実施態様において０．０５μｍ以上、別の実施態様において０．０７μｍ以上、別の実施態様において０．１μｍ以上、別の実施態様において０．１５μｍ以上、別の実施態様において０．２μｍ以上である。ある実施態様において、金属粉の粒径（Ｄ５０）は３μｍ以下、別の実施態様において２μｍ以下、別の実施態様において１．８μｍ以下、別の実施態様において１．５μｍ以下、別の実施態様において１μｍ以下、別の実施態様において０．８μｍ以下、別の実施態様において０．５μｍ以下、別の実施態様において０．４μｍ以下、別の実施態様において０．３μｍ以下である。ある実施態様において、金属粉は、このような粒径（Ｄ５０）を２種類有する混合粉である。このような粒径であると、比較的低温で良好な接合強度が得られる。またこのような粒径であると分散剤が付着することで、金属粉粒子間の距離が適当に保たれるため、導電性ペーストに適当な粘度およびレオロジーを与えうるという効果がある。なお、本願における粒径（Ｄ５０）は、マイクロトラックＸ－１００型を用いてレーザー回折法、または、動的光散乱式粒径分布測定装置（ＬＢ５５０、株式会社堀場製作所）で測定する体積平均粒子径（Ｄ５０）である。

金属粉は、導電性ペースト１０５の総重量に対して、ある実施態様において６０．０重量％以上、別の実施態様において７２．０重量％以上、別の実施態様において８０．０重量％以上、別の実施態様において８５．０重量％以上である。金属粉は、導電性ペースト１０５の総重量に対して、ある実施態様において９７．０重量％以下、別の実施態様において９５．０重量％以下、別の実施態様において９３．０重量％以下である。

溶媒
金属粉は、溶媒に分散して導電性ペースト１０５を構成する。溶媒は、導電性ペースト１０５を基板１０１あるいは導電層１０３の上に塗布しやすいように粘度を調節するためにも使用し得る。溶媒の全てもしくは多くは、加熱工程もしくは任意の乾燥工程において、導電性ペースト１０５から蒸発する。

溶媒の分子量は、ある実施態様において６００以下、別の実施態様において５２０以下、別の実施態様において４８０以下、別の実施態様において４４０以下、別の実施態様において４００以下、別の実施態様において３５０以下、別の実施態様において３００以下、別の実施態様において２５０以下、別の実施態様において２３０以下、別の実施態様において２００以下である。溶媒の分子量は、ある実施態様において１０以上、別の実施態様において１００以上、別の実施態様において１２０以上、別の実施態様において１４０以上、別の実施態様において１５０以上、別の実施態様において１８０以上である。

溶媒の沸点は、ある実施態様において１００～４５０℃、別の実施態様において１２０～４２０℃、別の実施態様において１３０～４１０℃、別の実施態様において１４０～４００℃、別の実施態様において１５０～３２０℃、別の実施態様において２００～２９０℃である。溶媒は、ある実施態様において有機溶媒である。

溶媒は、ある実施態様において、２，２，４－トリメチルペンタン－１，３－ジオールモノイソブチラート（テキサノール（登録商標））、１－フェノキシ－２－プロパノール、ターピネオール、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート（カルビトールアセテート（カルビトール（登録商標））、エチレングリコール、ジエチレングリコールモノブチルエーテル（ブチルカルビトール）、ジエチレングリコールジブチルエーテル（ジブチルカルビトール）、ジブチルアセテートプロピレングリコールフェニルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセタート（ブチルカルビトールアセテート）、１，２－シクロヘキサンジカルボン酸ジイソノニルエステル、ソルベントナフサ、および、これらの組合せからなる群から選択される。溶媒は、別の実施態様において、２，２，４－トリメチルペンタン－１，３－ジオールモノイソブチラート（テキサノール）、ターピネオール、ジエチレングリコールモノブチルエーテル（ブチルカルビトール）、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセタート（ブチルカルビトールアセテート）、ソルベントナフサ、１，２－シクロヘキサンジカルボン酸ジイソノニルエステルおよびこれらの組合せからなる群から選択される。溶媒は、別の実施態様において、２，２，４－トリメチルペンタン－１，３－ジオールモノイソブチラート（テキサノール）、ターピネオール、１，２－シクロヘキサンジカルボン酸ジイソノニルエステルおよびこれらの組合せからなる群から選択される。

導電性ペースト１０５の粘度は、チタン製コーンプレートＣ２０／１°を用いたレオメータ（ＨＡＡＫＥ^ＴＭＭＡＲＳ^ＴＭIII、ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｃ．）で測定したとき、シアレート１０ｓ^－１において、ある実施態様において５～３００Ｐａ・ｓ、別の実施態様において９～２００Ｐａ・ｓ、別の実施態様において１２～１００Ｐａ・ｓである。

溶媒は、金属粉を１００重量部としたとき、５～２０重量部である。ある実施態様において５．０重量部以上、別の実施態様において６．５重量部以上、別の実施態様において７．８重量部以上、別の実施態様において８．８重量部以上である。溶媒は、金属粉を１００重量部としたとき、ある実施態様において２０．０重量部以下、別の実施態様において１８．０重量部以下、別の実施態様において１５．０重量部以下である。溶媒は、導電性ペースト１０５の総重量に対して、ある実施態様において２．０重量％以上、別の実施態様において４．０重量％以上、別の実施態様において６．０重量％以上、別の実施態様において７．５重量％以上である。溶媒は、導電性ペースト１０５の総重量に対して、ある実施態様において２５．０重量％以下、別の実施態様において２０．０重量％以下、別の実施態様において１５．０重量％以下である。

分散剤
分散剤は、アリルエーテルコポリマー、ポリヒドロキシ脂肪酸、およびこれらの混合物からなる群から選択される。ここで、コポリマーとは２種以上のモノマーを用いて生成される共重合体である。

ある実施態様において、アリルエーテルコポリマーは、ポリカルボン酸およびアリルエーテルの共重合体である。ある実施態様において、ポリカルボン酸は無水マレイン酸である。ある実施態様において、アリルエーテルはポリエチレングリコールモノアリルエーテルである。別の実施態様において、アリルエーテルコポリマーがポリカルボン酸およびアリルエーテルの共重合体であるとき、主鎖にポリカルボン酸を含み、側鎖にアリルエーテル由来物を含む。また、主鎖にポリカルボン酸以外を含んでいてもよい。

ある実施態様において、アリルエーテルコポリマーが、以下の構造式を持つ：

上式において、ｐは、ある実施態様において５以上、別の実施態様において６以上、別の実施態様において８以上、別の実施態様において９以上である。ｐは、ある実施態様において６０以下、別の実施態様において５６以下、別の実施態様において４２以下、別の実施態様において３５以下、別の実施態様において３０以下、別の実施態様において２５以下、別の実施態様において１８以下、別の実施態様において１５以下、別の実施態様において１１である。ｚは、ある実施態様において４以上、別の実施態様において６以上、別の実施態様において８以上、別の実施態様において９以上である。ｚは、ある実施態様において８０以下、別の実施態様において５６以下、別の実施態様において４２以下、別の実施態様において３５以下、別の実施態様において３０以下、別の実施態様において２５以下、別の実施態様において２２以下、別の実施態様において２０である。

上式において、ｎは、ある実施態様において１以上、別の実施態様において５以上、別の実施態様において６以上、別の実施態様において８以上である。ｎは、ある実施態様において７８以下、別の実施態様において６５以下、別の実施態様において５５以下、別の実施態様において４２以下、別の実施態様において３５以下、別の実施態様において２８以下、別の実施態様において２０以下、別の実施態様において１６以下、別の実施態様において１２以下である。ｍは、ある実施態様において５以上、別の実施態様において６以上、別の実施態様において８以上、別の実施態様において９以上である。ｍは、ある実施態様において１００以下、別の実施態様において８５以下、別の実施態様において６０以下、別の実施態様において５１以下、別の実施態様において４２以下、別の実施態様において３１以下、別の実施態様において２５以下である。

上式において、Ｒは、ある実施態様において水素またはアルキル基である。Ｒは、別の実施態様において水素、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ－ブチル基、またはｔｅｒｔ－ブチル基である。Ｒは、別の実施態様において水素、メチル基、エチル基、プロピル基またはイソプロピル基である。Ｒは、別の実施態様において水素またはメチル基である。Ｒは、別の実施態様において水素である。Ｒは、別の実施態様においてメチル基である。

アリルエーテルコポリマーの分子量は、ある実施態様において５,０００～４５,０００、別の実施態様において６,０００～４１,０００、別の実施態様において７,０００～３５,０００、別の実施態様において８,０００～２５,０００、別の実施態様において１０，０００～２０,０００である。

ある実施態様では、アリルエーテルコポリマーは、Ｍａｌｉａｌｉｍ（登録商標）ＡＫＭ１５１１６０、ＡＫＭ０５３１、ＡＡＢ０８５１、ＡＦＢ１５２１、ＡＷＳ０８５１、ＳＣ０５０５Ｋ、ＳＣ１０１５Ｆ、ＳＣ０７０８Ａ、ＨＫＭ－５０Ａ、またはＨＫＭ－１５０Ａ（日油株式会社）である。

ある実施態様において、ポリヒドロキシ脂肪酸が、以下の構造式を持つ：

（ｑは１～１０、ｘ＋ｙは５～３０）。

ポリヒドロキシ脂肪酸の分子量は、ある実施態様において１００～５，０００、別の実施態様において１２０～４,２００、別の実施態様において１３５～３,８００、別の実施態様において１５０～２,８００、別の実施態様において１８５～２,１００、別の実施態様において２５０～１,８００、別の実施態様において２８０～１,５００、別の実施態様において３３０～１,０００、別の実施態様において４００～８００である。

上式において、ｑは、ある実施態様において１以上、別の実施態様において２以上、別の実施態様において３以上である。ｑは、ある実施態様において１０以下、別の実施態様において９以下、別の実施態様において８以下、別の実施態様において７以下、別の実施態様において６以下、別の実施態様において５以下、別の実施態様において４以下である。ｘ＋ｙは、ある実施態様において５以上、別の実施態様において６以上、別の実施態様において８以上、別の実施態様において１０以上、別の実施態様において１２以上である。ｘ＋ｙは、ある実施態様において３０以下、別の実施態様において２８以下、別の実施態様において２２以下、別の実施態様において１９以下、別の実施態様において１７以下、別の実施態様において１６以下、別の実施態様において１５である。

別の実施態様では、ポリヒドロキシ脂肪酸は、ポリヒドロキシステアリン酸、ポリヒドロキシラウリン酸、ポリヒドロキシミリスチン酸、ポリヒドロキシパルミチン酸、ポリヒドロキシオレイン酸、またはそれらの混合物である。別の実施態様では、ポリヒドロキシ脂肪酸は、ポリヒドロキシステアリン酸を含む。別の実施態様では、ポリヒドロキシ脂肪酸は、ポリヒドロキシステアリン酸である。

別の実施態様では、ポリヒドロキシステアリン酸は、以下のいずれかの構造式を持つ、またはこれらの構造式の混合物である：

（ｑ’は０～１０、ｘ＋ｙは５～３０）、
または

ｑ’は０～１０、ｘ＋ｙは５～３０）。

上式において、ｑ’は、ある実施態様において０以上、別の実施態様において１以上、別の実施態様において２以上である。ｑ’は、ある実施態様において１０以下、別の実施態様において９以下、別の実施態様において８以下、別の実施態様において７以下、別の実施態様において６以下、別の実施態様において５以下、別の実施態様において４以下である。ｘ＋ｙは、ある実施態様において５以上、別の実施態様において６以上、別の実施態様において８以上、別の実施態様において１０以上、別の実施態様において１２以上である。ｘ＋ｙは、ある実施態様において３０以下、別の実施態様において２８以下、別の実施態様において２２以下、別の実施態様において１９以下、別の実施態様において１７以下、別の実施態様において１６以下、別の実施態様において１５である。

ある実施態様では、ポリヒドロキシ脂肪酸は、アジスパー（登録商標）ＰＡ１１１（味の素ファインテクノ株式会社）である。

分散剤は、金属粉を１００重量部としたとき、０．０１～５．０重量部である。ある実施態様において０．１重量部以上、別の実施態様において０．２重量部以上、別の実施態様において０．３重量部以上、別の実施態様において０．４重量部以上、別の実施態様において０．５重量部以上、別の実施態様において０．７重量部以上、別の実施態様において０．９重量部以上、である。分散剤は、金属粉を１００重量部としたとき、ある実施態様において３．０重量部以下、別の実施態様において２．０重量部以下、別の実施態様において１．５重量部以下、別の実施態様において１．０重量部以下、別の実施態様において０．７重量部以下、別の実施態様において０．６重量部以下、である。
なお、分散剤は、アリルエーテルコポリマーおよびポリヒドロキシ脂肪酸以外を更に含んでいてもよい。

セルロースまたは樹脂
任意で、導電性ペースト１０５は、セルロース、樹脂またはその混合物を含む。樹脂は、アリルエーテルコポリマーおよびポリヒドロキシ脂肪酸を含まない。セルロース、樹脂またはその混合物は、少量添加することで、導電性ペーストの粘度を調整し得る。セルロース、樹脂またはその混合物は、溶媒に可溶性である。セルロース、樹脂またはその混合物は、１，０００以上の分子量（Ｍｗ）をもつ。セルロース、樹脂またはその混合物の分子量は、ある実施態様において５，０００～９００，０００、別の実施態様において８，０００～７８０，０００、別の実施態様において１０，０００～６１０，０００、別の実施態様において１８，０００～４８０，０００、別の実施態様において２５，０００～３５０，０００、別の実施態様において３２，０００～２００，０００、である。なお、本願における分子量（Ｍｗ）は、重量平均分子量を意味する。分子量は、高速液体クロマトグラフィー（Ａｌｌｉａｎｃｅ２６９５、日本ウォーターズ株式会社）等で測定され得る。

セルロースは、ある実施態様において、エチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、それらの誘導体、および、それらの混合物からなる群から選択される。樹脂は、ポリビニルブチラール樹脂、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ブチラール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリウレタン樹脂、および、それらの混合物からなる群から選択される。セルロースは、別の実施態様において、エチルセルロースである。樹脂は、別の実施態様において、熱可塑性樹脂である。

セルロース、樹脂またはその混合物のガラス転移点は、ある実施態様において－３０～２５０℃、別の実施態様において１０～１８０℃、別の実施態様において８０～１５０℃、である。

セルロース、樹脂またはその混合物は、金属粉を１００重量部としたとき、ある実施態様において０．０１重量部以上、別の実施態様において０．０５重量部以上、別の実施態様において０．１重量部以上、である。セルロース、樹脂またはその混合物は、金属粉を１００重量部としたとき、ある実施態様において１．０重量部以下、別の実施態様において０．６重量部以下、別の実施態様において０．４重量部以下、別の実施態様において０．２重量部以下、である。セルロース、樹脂またはその混合物は、上記のように少量の添加であると、接合層の十分な導電性を保ちつつ、導電性ペーストに適度な粘度を与えることが出来うる。

添加剤
導電性ペースト１０５の所望する特性に合わせて、乳化剤、安定剤、可塑剤などの添加剤をさらに含めることができる。ある実施態様において、導電性ペースト１０５は、ガラスフリットを含まない。ある実施態様において、導電性ペースト１０５は、硬化剤および架橋材を含まない。ある実施態様において、導電性ペースト１０５は、熱硬化性樹脂を含まない。

電子部品
塗布された導電性ペースト１０５の上に電子部品１０７を搭載する。電子部品１０７は、電気的に機能するものであれば、特に限定されない。ある実施態様において、電子部品１０７は、半導体チップ、ＩＣチップ、チップ抵抗、チップコンデンサ、チップインダクタ、センサーチップ、およびこれらの組合せからなる群より選択される。別の実施態様において、電子部品１０７は、半導体チップである。別の実施態様において、半導体チップは、ＬＥＤチップである。別の実施態様において、半導体チップは、ＳｉチップまたはＳｉＣチップである。

ある実施態様において、電子部品１０７は、銅、銀、金、ニッケル、パラジウム、プラチナ、これらの合金、およびこれらの組合せからなる群より選択されるメタライゼーション層を含んでいる。別の実施態様において、メタライゼーション層は、金および／またはニッケルを含んでいる。別の実施態様において、電子部品１０７は、ニッケル、金、およびこれらの合金からなる群から選択された１つを含むメタライゼーション層を含む。別の実施態様において、メタライゼーション層は、金層およびニッケル層の積層構造を含んでいる。ある実施態様において、電子部品１０７がメタライゼーション層を有する場合、メタライゼーション層は、導電性ペースト１０５の層と接する。別の実施態様において、メタライゼーション層は、メッキである。

導電性ペースト１０５の層は加熱され、金属粉の焼結によって、導電層１０３と電子部品１０７とを接合する。ある実施態様では、導電性ペースト１０５は、金属と金属とを接合する。加熱の温度は、ある実施態様において１４０～４００℃、別の実施態様において１８０～３５０℃、別の実施態様において２００～３００℃、別の実施態様において２２０～２９０℃である。導電性ペースト１０５は、比較的低温で接合させることができるため、電子部品１０７の熱によるダメージを抑えられる。加熱には、オーブンまたはダイボンダーを用いることが出来る。加熱時間は、ある実施態様において１秒以上、別の実施態様において１０秒以上、別の実施態様において３０秒以上、別の実施態様において５０秒以上、別の実施態様において１分以上、別の実施態様において３分以上、別の実施態様において５分以上、別の実施態様において８分以上、別の実施態様において１０分以上、別の実施態様において２０分以上、別の実施態様において３０分以上、である。加圧は、ある実施態様において９０分以下、別の実施態様において７０分以下、別の実施態様において６０分以下、別の実施態様において４５分以下、別の実施態様において３０分以下、別の実施態様において２０分以下、別の実施態様において１５分以下、別の実施態様において１０分以下、別の実施態様において５分以下である。

ある実施態様において、加熱雰囲気は、不活性雰囲気またはエアー雰囲気である。別の実施態様において、不活性雰囲気は、Ｎ_２雰囲気である。別の実施態様において、加熱雰囲気は、エアー雰囲気である。

任意で、加熱中に電子部品１０７を加圧する。加圧により電子部品１０７は、導電層１０３により強く接合し得る。加圧は、ある実施態様において０．１ＭＰａ以上、別の実施態様において１ＭＰａ以上、別の実施態様において５ＭＰａ以上、別の実施態様において７ＭＰａ以上、別の実施態様において１５ＭＰａ以上、別の実施態様において２５ＭＰａ以上、である。加圧は、ある実施態様において４５ＭＰａ以下、別の実施態様において４０ＭＰａ以下、別の実施態様において３６ＭＰａ以下、別の実施態様において２５ＭＰａ以下、別の実施態様において１５ＭＰａ以下、である。別の実施態様において、電子部品１０７は、加圧することなく接合される。加圧には、ダイボンダーを用いることが出来る。上記の加熱の温度および時間は、加圧の程度によって調節することができる。例えば、ある実施態様では、加圧が１０ＭＰａ以上のときは、加熱時間は、１５分以下とすることができる。

任意で、上記加熱前に、塗布された導電性ペースト１０５の層を乾燥する。乾燥温度は、ある実施態様において４０～１５０℃、別の実施態様において５０～１２０℃、別の実施態様において６０～１００℃である。乾燥時間は、ある実施態様において１０～１５０分、別の実施態様において１５～８０分、別の実施態様において１７～６０分、別の実施態様において２０～４０分である。

任意で、塗布された導電性ペーストの上に電子部品を搭載した後、上記接合のための加熱（以下、本加熱とも言う）の前に、導電性ペースト１０５の層を予備加熱する。予備加熱の温度は、ある実施態様において８０～１８０℃、別の実施態様において１００～１７０℃、別の実施態様において１２０～１６０℃である。予備加熱時間は、ある実施態様において１秒以上、別の実施態様において３秒以上である。予備加熱時間は、ある実施態様において６０秒以下、別の実施態様において３０秒以下、別の実施態様において１５秒以下、別の実施態様において１０秒以下である。予備加熱をすることで、電子部品１０７が導電性ペースト１０５の層の表面により良好に接着し得る。特定の理論には拘束されないものの、本願発明の本加熱において導電性ペースト中の金属粉が焼結し電子部品１０７と導電層１０３とを結合する一方、予備加熱によって電子部品１０７と接触する導電性ペースト１０５の層の表面が粘着質となるため、製造プロセス中に、本加熱まで、電子部品１０７を比較的固く接着し、剥離することなく導電性ペースト１０５の層上に保持し得ると考えられる。予備加熱には、オーブンまたはダイボンダーを用いることが出来る。

ある実施態様において、予備加熱は、Ｎ_２雰囲気またはエアー雰囲気である。別の実施態様において、予備加熱は、エアー雰囲気である。

任意で、予備加熱中に電子部品１０７を予備加圧する。予備加圧により電子部品１０７は、導電性ペースト１０５の層により強く接着し得る。予備加圧は、ある実施態様において０．１ＭＰａ以上、別の実施態様において０．５ＭＰａ以上、別の実施態様において１ＭＰａ以上、別の実施態様において２ＭＰａ以上、別の実施態様において３ＭＰａ以上である。予備加圧は、ある実施態様において１０ＭＰａ以下、別の実施態様において８ＭＰａ以下、別の実施態様において６ＭＰａ以下である。別の実施態様において、電子部品１０７は、予備加熱中、予備加圧することなく接着される。予備加圧には、ダイボンダーを用いることが出来る。

本発明者らによる鋭意検討の結果、接合用の導電性ペーストが特に分散剤を含み、分散剤が、アリルエーテルコポリマー、ポリヒドロキシ脂肪酸、およびこれらの混合物からなる群から選択されることで、そのような導電性ペーストが、接合前のマウントされた電子部品と導電性ペーストの層との接着強度を顕著に向上させる効果を有することが見いだされた。本発明者らは、従来の一般的な導電性ペーストでは、接合前のマウントされた電子部品と導電性ペーストの層との接着強度を向上させる効果は得られないが、特に分散剤としてアリルエーテルコポリマー、ポリヒドロキシ脂肪酸、およびこれらの混合物からなる群から選択されたものを用いたときに、そのような導電性ペーストが、接合前のマウントされた電子部品と導電性ペーストの層との接着強度を顕著に向上させる効果を有することを見出した。

特定の理論に限定されないが、本発明においては、接合用の導電性ペーストが特に分散剤を含み、分散剤が、アリルエーテルコポリマー、ポリヒドロキシ脂肪酸、およびこれらの混合物からなる群から選択されることで、分散剤が金属粉粒子に付着し、金属粉粒子同士が適当な距離を保ちうる。よって、導電性ペーストが良好な粘度およびレオロジーを持つ導電性ペーストが得られるため、導電層上に塗布しても表面が窪むことなく平滑な表面もつ導電性ペースト層が形成できる。結果として、平滑な表面を持つ導電性ペースト層に電子部品を搭載すると、導電性ペースト１０５の層および電子部品１０７との間に間隙がなく接触面積が増えるため、より接着強度が向上するという効果が得られたと考えられる。

本発明は以下の実施例によって説明されるが、それらに限定されない。

実施例１、２の導電性ペーストを以下の手順によって調製した。
１００重量部の銀粉を、１０重量部のテキサノール溶液に分散させて導電性ペーストとした。銀粉は、粒径（Ｄ５０）が０．４μｍである球形銀粉および粒径（Ｄ５０）が１．６μｍであるフレーク状銀粉の混合粉であった。テキサノール溶液は、９．５９重量部のテキサノール、０．４重量部のエチルセルロース（Ｅｔｈｏｃｅｌ（登録商標）Ｎ４、分子量４４，２６５、ＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙ）および０．０１重量部の界面活性剤を含んでいた。分散は、ミキサーで各材料を混ぜた後、三本ロールミルにかけて行った。分散剤は、以下のものを用いた。
実施例１：―Ｍａｌｉａｌｉｍ（登録商標）ＡＫＭ５３１：アリルエーテルコポリマー（重量平均分子量：１５，０００、日本油脂株式会社）
実施例２：―Ｍａｌｉａｌｉｍ（登録商標）ＡＦＢ１５２１：アリルエーテルコポリマー（重量平均分子量：３０，０００、日本油脂株式会社）

また、比較例１として分散剤を含まない導電性ペースト、および比較例２～４として以下の分散剤を含む導電性ペーストも準備した。
比較例２：―Ｄｕｏｍｅｅｎ（登録商標）ＴＤＯ：Ｎ－ｔａｌｌｏｗａｌｋｙｌｔｒｉｍｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉ－，ｏｌｅａｔｅｓ（ＡｋｚｏＮｏｂｅｌ社）
比較例３：―Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ（登録商標）７１０００：ポリエーテルを側鎖にもつポリエチレンイミン系化合物（Ｌｕｂｒｉｚｏｌ社）
比較例４：―ＨＩＰＬＡＡＤ（登録商標）ＥＤ１１９：脂肪族カルボン酸およびヒドロキシアルキルアミン混合物（楠本化成株式会社）

導電性ペーストの粘度は、１５～３０Ｐａ・ｓであった。粘度の測定には、レオメータ（ＨＡＡＫＥ^ＴＭＭＡＲＳ^ＴＭＩＩＩ、チタン製コーンプレート：Ｃ２０／１°、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製）を用いた。

次に、導電性ペーストを銅基板に塗布して、導電性ペースト層を得た。銅プレート（２５ｍｍ幅、３４ｍｍ長さ、１ｍｍ厚）に、１０ｍｍ幅の間隔を空けてスコッチテープ（登録商標）（Ｍａｇｉｃ^ＴＭＭＰ－１８透明テープ、３Ｍ）を貼った。スコッチテープ（登録商標）の間にスクレーパーを用いて導電性ペーストを塗布した後、スコッチテープ（登録商標）を剥がして、角型パターン（１０ｍｍ幅、１０ｍｍ長さ、１５０μｍ厚）の導電性ペースト層を形成した。導電性ペーストの層をオーブンにて８０℃３０分乾燥させた。

乾燥後、導電性ペースト層の接着性を調べた。角型パターンの上面に、銅チップ（３ｍｍ幅、３ｍｍ長さ、１ｍｍ厚）を載せた。ダイボンダー（Ｔ－３００２Ｍ、Ｔｒｅｓｋｙ社製）を用いて、銅チップを温めながら（１５０℃）１０秒間軽く押して（５ＭＰａ）角型パターンの上面に接着させた。銅プレートを上面および下面を逆さに返して銅チップが剥がれて落下してしまった場合はＮＧとした。一方、銅プレートを逆さに返しても銅チップが剥がれなかった場合はＯＫとした。また、銅チップの接着強度をデジタルフォースゲージ（ＲＺ－１０、アイコーエンジニアリング株式会社）で測定した。

結果を表１に示す。比較例１～４に示すように、分散剤を添加しない導電性ペースト、および単に分散剤としてＤｕｏｍｅｅｎ（登録商標）、Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ（登録商標）または、ＨＩＰＬＡＡＤ（登録商標）を添加した導電性ペーストを用いた場合、銅チップは容易に剥がれてしまい、接着強度も０または０．０４Ｎ低かった。実施例１および２に示すように、分散剤としてＭａｌｉａｌｉｍ（登録商標）を添加した場合は、銅チップは剥がれることはなく、接着強度も十分高かった。

次に、実施例３として、異なる分散剤を用いて接着性をみた。分散剤は、ポリヒドロキシ脂肪酸（アジスパー（登録商標）ＰＡ１１１、味の素ファインテクノ株式会社）を用いた。

１００重量部の銀粉を、０．４重量部の分散剤および１１重量部のターピネオール溶液の混合溶液に分散させて導電性ペーストとした。銀粉は、粒径（Ｄ５０）が６０ｎｍである球形銀粉５０重量部および粒径（Ｄ５０）が２００ｎｍである球形銀粉５０重量部の混合粉であった。ターピネオール溶液は、８．５重量部のターピネオール、２．２重量部の１，２－シクロヘキサンジカルボン酸ジイソノニルエステル、０．１重量部のエチルセルロース（エトセル（登録商標）ＳＴＤ１０、分子量７７，１８０、ＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙ）、０．２重量部の還元剤を含んでいた。分散は、ミキサーで各材料を混ぜた後、三本ロールミルにかけて行った。導電性ペーストの粘度は、実施例１同様に測定し、６０Ｐａ・ｓであった。

次に、実施例１、２同様に、角型パターンを形成し、銅チップを搭載して接着させた。接着させた銅チップは、銅プレートを上面および下面を逆さに返しても剥がれることなく、良好に接着した。

上記実施例により、本発明の導電性ペーストを用いれば、製造プロセス中、特に接合のための本加熱前に、マウントされた電子部品と導電性ペースト層とを十分に接着させることができることが確認された。

Claims

導電層を含む基板を準備する工程と、
前記導電層の上に導電性ペーストを塗布する工程であって、
前記導電性ペーストが、
１００重量部の金属粉、
５～２０重量部の溶媒、および、
０．０１～５重量部の分散剤を含み、前記分散剤が、ポリヒドロキシ脂肪酸である、工程と、
塗布された前記導電性ペーストの上に電子部品を搭載する工程と、
前記導電性ペーストを加熱して、前記導電層と前記電子部品とを接合する工程とを含み、
前記ポリヒドロキシ脂肪酸が、以下の構造式を持つ、電子デバイスの製造方法：

（ｑは１～１０、ｘ＋ｙは５～３０）。
導電層を含む基板を準備する工程と、
前記導電層の上に導電性ペーストを塗布する工程であって、
前記導電性ペーストが、
１００重量部の金属粉、
５～２０重量部の溶媒、および、
０．０１～５重量部の分散剤を含み、前記分散剤が、ポリヒドロキシ脂肪酸である、工程と、
塗布された前記導電性ペーストの上に電子部品を搭載する工程と、
前記導電性ペーストを加熱して、前記導電層と前記電子部品とを接合する工程とを含み、
前記ポリヒドロキシ脂肪酸が、ポリヒドロキシステアリン酸を含む、電子デバイスの製造方法。
前記金属粉の粒径（Ｄ５０）が、０．０１～３μｍである、請求項１または２に記載の製造方法。
前記金属粉が、銀、銅、金、ニッケル、パラジウム、プラチナ、ロジウム、アルミニウム、これらの合金、およびこれらの組合せからなる群から選択された１つを含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の製造方法。
前記導電性ペーストが、さらに０．０１～１．０重量部のセルロース、樹脂またはその混合物を含む、請求項１～４のいずれか１項に記載の製造方法。
前記導電層が、金属層である、請求項１～５のいずれか１項に記載の製造方法。
前記電子部品が、半導体チップ、ＩＣチップ、チップ抵抗、チップコンデンサ、チップインダクタ、センサーチップ、およびこれらの組合せからなる群より選択される、請求項１～６のいずれか１項に記載の製造方法。
前記電子部品が、銅、銀、金、ニッケル、パラジウム、プラチナ、これらの合金、およびこれらの組合せからなる群より選択されるメタライゼーション層を含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の製造方法。
前記加熱の温度が、１４０～４００℃である、請求項１～８のいずれか１項に記載の製造方法。
１００重量部の金属粉、５～２０重量部の溶媒、および、０．０１～５重量部の分散剤を含み、前記分散剤が、ポリヒドロキシ脂肪酸であり、
前記ポリヒドロキシ脂肪酸が、以下の構造式を持つ、接合用導電性ペースト：

（ｑは１～１０、ｘ＋ｙは５～３０）。
１００重量部の金属粉、５～２０重量部の溶媒、および、０．０１～５重量部の分散剤を含み、前記分散剤が、ポリヒドロキシ脂肪酸であり、
前記ポリヒドロキシ脂肪酸が、ポリヒドロキシステアリン酸を含む、接合用導電性ペースト。
前記金属粉の粒径（Ｄ５０）が、０．０１～３μｍである、請求項１０または１１に記載の接合用導電性ペースト。
前記金属粉が、銀、銅、金、ニッケル、パラジウム、プラチナ、ロジウム、アルミニウム、これらの合金、およびこれらの組合せからなる群から選択された１つを含む、請求項１０～１２のいずれか１項に記載の接合用導電性ペースト。
前記接合用導電性ペーストが、さらに０．０１～１．０重量部のセルロース、樹脂またはその混合物を含む、請求項１０～１３のいずれか１項に記載の接合用導電性ペースト。