Title:
Bindezusammensetzung und Metall-gebundener Körper und deren Verwendung
Kind Code:
T5


Abstract:

Vorgesehen werden: eine Zusammensetzung zum Binden, die in der Lage ist, einen Metall-gebundenen Körper mit einer dichten Bindeschicht und hoher Bindezuverlässigkeit zu ergeben, und einen Metall-gebundenen Körper unter deren Verwendung. Die Zusammensetzung zum Binden ist in einem pastösen Zustand und enthält anorganische Teilchen, eine organische Komponente und ein Dispergiermedium und ist gekennzeichnet durch einen durchschnittlichen Durchmesser der anorganischen Teilchen und einen Kristallit-Durchmesser davon von 1 bis 20 μm bzw. 4 bis 40 nm und durch Metallteilchen mit einem Teilchendurchmesser von 1 bis 100 nm, die an zumindest einem Teil der Oberfläche der anorganischen Teilchen haften.




Inventors:
Watanabe, Tomofumi (Hyogo, Kobe-shi, JP)
Shimoyama, Kenji (Hyogo, Kobe-shi, JP)
Takesue, Masafumi (Hyogo, Kobe-shi, JP)
Kubota, Shigeki (Hyogo, Kobe-shi, JP)
Application Number:
DE112015002007T
Publication Date:
01/12/2017
Filing Date:
04/16/2015
Assignee:
BANDO CHEMICAL INDUSTRIES, LTD. (Hyogo, Kobe-shi, JP)



Attorney, Agent or Firm:
HOFFMANN - EITLE Patent- und Rechtsanwälte PartmbB, 81925, München, DE
Claims:
1. Bindezusammensetzung, enthaltend ein anorganisches Teilchen, eine organische Komponente und ein Dispergiermedium, worin
eine durchschnittliche Teilchengröße und ein Kristallit-Durchmesser des anorganischen Teilchens 1 bis 20 μm bzw. 4 bis 40 nm sind und
Metallteilchen mit einer Teilchengröße von 1 bis 100 nm an zumindest einem Teil der Oberfläche der anorganischen Teilchen haften.

2. Bindezusammensetzung nach Anspruch 1, worin eine Teilchengröße des Metallteilchens 4 bis 400 nm ist.

3. Bindezusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, worin das Metallteilchen ein Silberteilchen ist.

4. Bindezusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, worin das anorganische Teilchen ein Silberteilchen ist.

5. Metall-gebundener Körper, umfassend zwei Metallkörper, die durch die Bindezusammensetzung nach Anspruch 1 gebunden sind, worin eine Dicke einer Bindeschicht des Metall-gebundenen Körpers 30 bis 150 μm ist.

Description:
Technisches Gebiet

Diese Erfindung betrifft eine Bindezusammensetzung, die sich hauptsächlich aus anorganischen Teilchen zusammensetzt, und einen Metall-gebundenen Körper unter Verwendung der Bindezusammensetzung, und betrifft mehr spezifisch eine Bindezusammensetzung, die einen Metall-gebundenen Körper ergeben kann, der eine dichte Bindeschicht und eine hohe Bindezuverlässigkeit bei einer verhältnismäßig niedrigen Bindetemperatur aufweist, und einen Metall-gebundenen Körper unter Verwendung der Bindezusammensetzung.

Hintergrund

Zum mechanischen und/oder elektrischen und/oder thermischen Binden einer Metallkomponente und einer anderen Metallkomponente, wurden konventionell Lötmittel, ein leitendes Adhäsiv, eine Silberpaste, ein anisotrop leitender Film und dergleichen verwendet. Das leitende Adhäsiv, die Silberpaste und der anisotrop leitende Film werden manchmal zum Binden nicht nur der Metallkomponenten, sondern auch der Keramikkomponenten, Harzkomponenten verwendet. Beispielsweise gibt es ein Binden eines Licht-emittierenden Elementes wie LED an ein Substrat, Binden eines Halbleiter-Typs an ein Substrat und weiteres Binden dieser Substrate an ein Strahlungsteil.

Unter diesen werden ein Adhäsiv, eine Paste und Film, die das Lötmittel und einen leitenden Füllstoff aus einem Metall enthalten, zum Binden eines Bereiches verwendet, der eine elektrische Bindung erfordert. Zusätzlich können, weil ein Metall im allgemeinen eine hohe thermische Leitfähigkeit hat, diese Paste und Film, die das Lötmittel und einen leitenden Füllstoff aus einem Metall enthalten, zur Erhöhung der Wärmeableitung verwendet werden.

Im Gegensatz dazu, wenn zum Beispiel eine Beleuchtungsvorrichtung oder eine Licht-emittierende Vorrichtung mit hoher Luminanz erzeugt wird unter Verwendung eines Licht-emittierenden Elementes wie LED oder wenn eine Halbleitervorrichtung erzeugt wird unter Verwendung eines Halbleiterelementes, das als Energievorrichtung bezeichnet wird und eine hohe Effizienz bei hoher Temperatur entfaltet, neigt ein kalonischer Wert zur Erhöhung. Obwohl eine Effizienz einer Vorrichtung oder eines Elementes zur Verminderung der Wärmeerzeugung verbessert werden soll, wurde ein ausreichendes Ergebnis zu diesem Zeitpunkt noch nicht erhalten, und die Betriebstemperatur einer Vorrichtung oder eines Elements wird praktisch erhöht.

Von einem Gesichtspunkt der Verhinderung einer Schädigung einer Vorrichtung beim Binden ist ein Bindematerial erforderlich, das eine ausreichende Festigkeit bei niedriger Bindetemperatur (zum Beispiel bei 300°C oder weniger) sicherstellen kann. In bezug auf das Bindematerial zum Binden einer Vorrichtung, eines Elementes oder dergleichen ist es daher nicht nur erforderlich, die Bindetemperatur zu erniedrigen, sondern ebenfalls eine genügende thermische Resistenz zu verleihen, die eine Erhöhung der Betriebstemperatur aufgrund der Wirkung der Vorrichtung nach dem Binden toleriert und ausreichende Bindefestigkeit aufrechterhalten kann, aber konventionelle Bindematerialien können häufig nicht ausreichend dieses Erfordernis erfüllen.

Beispielsweise werden die Teile durch Löten über ein Verfahren zum Erwärmen des Metalls auf den Schmelzpunkt oder mehr (Rückflußverfahren) gebunden, aber weil der Schmelzpunkt einzigartig für die Zusammensetzung im allgemeinen ist, wird, wenn versucht wird, die Wärme-resistive Temperatur zu erhöhen, die Wärme(binde)-Temperatur ebenfalls erhöht.

Wenn mehrere Elemente und Substrate überlappend gebunden werden, ist es zusätzlich notwendig, Erwärmungsschritte für die Anzahl der Schichten, die überlappt werden sollen, vorzusehen und um ein Schmelzen bei dem bereits gebundenen Bereich zu verhindern, ist es notwendig, einen Schmelzpunkt (Bindetemperatur) eines Lötmaterials, das für das nächste Binden verwendet wird, zu erniedrigen, und weiterhin ist es notwendig, daß Arten der chemischen Zusammensetzung des Lötmaterials für die Zahl der zu überlappenden Schichten erforderlich sind, und somit wird die Handhabung kompliziert.

Als Hochtemperatur-Lötmaterial, das bei hoher Temperatur verwendet wird, wird zusätzlich ein Lötmaterial, das Blei enthält, konventionell verwendet. Weil Blei giftig ist, wird ein Lötmaterial drastisch in ein bleifreies Lötmaterial geändert. Weil es jedoch kein anderes gutes Substitut des Hochtemperatur-Lötmaterials gibt, wird das bleihaltige Lötmaterial noch verwendet, aber ein Bindematerial ohne Blei ist aus Umweltschutzgründen gewünscht.

Im anderen Stand der Technik, beispielsweise Patentliteratur 1 (japanisches Patent 4928639) wird ein gebundenes Material offenbart, das Silber-Nanoteilchen mit einer durchschnittlichen Primärteilchengröße von 1 bis 200 nm enthält und mit einer organischen Substanz mit 6 Kohlenstoffatomen beschichtet ist, und eine Flux-Komponente, enthaltend zumindest eine von Oxydiessigsäure oder Malonsäure, und ein Dispersionsmedium enthält, und bei dem Teilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,5 bis 3,0 μm zum Bindemittel gegeben sind, wobei die Bindekraft weiter verbessert werden kann.

In Patentliteratur 2 (japanisches Patent 5151150) wird ein Bindemittel offenbart, das ein Metallteilchen mit einer Teilchengröße von 1 nm bis 5 μm enthält und mit einer organischen Substanz beschichtet ist, enthaltend ein oder mehrere Typen von funktioneller Gruppe, ausgewählt aus den Gruppen von Carbonsäuren, Alkoholen und Aminen, und Silberoxid-Teilchen enthält, wobei ein Gesamtgewichtverhältnis des Metallteilchens und des Silberoxids innerhalb der Zusammensetzung 70 bis 95 % ist, eine Zusammensetzungsrate von Silberoxid zu Metallteilchen, dessen Oberfläche mit der organischen Substanz beschichtet ist, innerhalb eines Gewichtsverhältnisbereiches von mehr als 0 und kleiner als 400 liegt, und wobei ein exothermer Peak zwischen 100°C bis 140°C beobachtet wird, wenn bei einer Temperaturerhöhungsrate von 1°C/min in der Atmosphäre erwärmt wird. In dem Bindematerial kann das Sintern mit den Metallteilchen durch Reduktion des Silberoxids erreicht werden.

Weiterhin wird in Patentliteratur 3 (offengelegte japanische Patentanmeldung 2011-21255) eine Composit-Nanometallpaste offenbart, die als metallische Komponenten metallische Verbund-Nanoteilchen enthält, umfassend Metallkerne mit einer durchschnittlichen Teilchengröße X (nm) und einer organischen Beschichtungsschicht, gebildet um die Umgebung herum, metallische Nano-Füllstoffteilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von d (nm) und metallische Füllstoffteilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von D (nm), wobei die erste Beziehung X < d < D und die zweite Beziehung X < d < 100 (nm) erfüllt sind, und dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn eine Metallschicht durch Verflüchtigen der organischen Beschichtungsschicht durch Sintern gebildet ist, die metallischen Verbundnanoteilchen, die metallischen Nano-Füllstoffteilchen und die metallischen Füllstoffteilchen nicht gesintert sind. In der Verbund-Nanometallpaste kann durch Füllen eines Raumes, gebildet zwischen den Metallteilchen mit einer großen Teilchengröße mit Metallteilchen mit einer kleinen Teilchengröße die dichte gesinterte Schicht erhalten werden.

Literatur des Standes der TechnikPatentliteratur

  • Patentliteratur 1: japanisches Patent 4928639
  • Patentliteratur 2: japanisches Patent 5151150
  • Patentliteratur 3: japanische Patentveröffentlichung 2011-21255

Zusammenfassung der ErfindungDurch die Erfindung zu lösendes Problem

Die dichte Struktur der Bindeschicht des gebundenen Teils, beschrieben in obiger Patentliteratur 1, ist nicht ausreichend, die Bindezuverlässigkeit (zum Beispiel die Bindefestigkeit nach Auferlegung von Wärmezyklen) kann nicht sichergestellt werden. Das in der obigen Patentliteratur 2 beschriebene Bindematerial hat eine große Volumenschrumpfung der Silberoxid-Teilchen während des Bindeverfahrens und es ist schwierig, die Dicke der Bindeschicht und den Zwischenraum zwischen den Teilchen, die die Bindeschicht ausmachen, zu steuern, und somit kann eine genügende Bindezuverlässigkeit nicht erhalten werden. In der Verbund-Nanometallpaste, beschrieben in der obigen Patentliteratur 3, ist es notwendig, weil der Teil, bei dem die großen Teilchen miteinander in Kontakt stehen, nicht bei einer niedrigen Temperatur gesintert werden kann, für den Erhalt einer genügenden Bindefähigkeit, bei einer hohen Temperatur von 350°C oder mehr zu sintern.

Angesichts der obigen Umstände ist das Ziel dieser Erfindung, eine Bindezusammensetzung, die einen Metall-gebundenen Körper mit einer dichten Bindeschicht und einen Metall-gebundenen Körper mit hoher Zuverlässigkeit bei einer verhältnismäßig niedrigen Bindetemperatur ergeben kann, und einen Metall-gebundenen Körper unter Verwendung der Bindezusammensetzung anzugeben.

Mittel zur Lösung der Probleme

Um die obigen Ziele zu erreichen, wurde als Ergebnis der intensiven Studie der Erfinder bezüglich der anorganischen Teilchen, etc., die in der Bindezusammensetzung enthalten sind, festgestellt, daß das Ziel effektiv erreicht werden kann, indem anorganische Teilchen mit einem angemessenen Kristallit-Durchmesser etc. verwendet wird, und somit wurde diese Erfindung vollendet.

Denn diese Erfindung kann eine Bindezusammensetzung angeben, enthaltend anorganische Teilchen, eine organische Komponente und ein Dispergiermedium, worin

eine durchschnittliche Teilchengröße (PL) und ein Kristallit-Durchmesser (CL) eines anorganischen Teilchen 1 bis 20 μm bzw. 4 bis 40 nm sind, und

Metallteilchen mit einer Teilchengröße (PS) von 1 bis 100 nm an zumindest einem Teil der Oberfläche der anorganischen Teilchen gebunden sind.

Wenn die Metallteilchen mit einer Teilchengröße (PS) von 1 bis 100 nm an zumindest einem Teil der Oberfläche des anorganischen Teilchen mit der durchschnittlichen Teilchengröße (PL) und dem Kristallit-Durchmesser (CL) des anorganischen Teilchens von 1 bis 20 μm bzw. 4 bis 40 nm anhaften, ist es möglich, eine dichte Bindeschicht bei einer verhältnismäßig niedrigen Bindetemperatur (zum Beispiel 300°C oder weniger) zu bilden. Die oben genannten anorganischen Teilchen können sich aus einem Metall zusammensetzen und aus der gleichen Art von Metall wie die oben genannten Metallteilchen zusammengesetzt sein.

Die durchschnittliche Teilchengröße (PL) der anorganischen Teilchen kann durch ein dynamisches Lichtstreuverfahren, ein Klein-Winkel-Röntgenbeugungs-Streuverfahren oder dergleichen gemessen werden. Als anderes Verfahren zum Messen der durchschnittlichen Teilchengröße (PL) gibt es ein Verfahren zum Berechnen von einem aufgenommenen Photo unter Verwendung eines Elektronen-Abtastmikroskops oder Transmissions-Elektronenmikroskops. Die Teilchengröße (PS) des Metallteilchens, das an das anorganische Teilchen haftet, kann von einem beobachteten Bild unter Verwendung der Elektronen-Abtastmikroskopie oder Transmissions-Elektronenmikroskopie erhalten werden.

Wenn das dynamische Licht-Streuverfahren angewandt wird, kann die durchschnittliche Teilchengröße ausgedrückt werden mit einem mittleren Durchmesser (D50), basierend auf dem Volumen, gemessen mit einem dynamischen Lichtstreu-Typ-Teilchengrößen-Verteilungsmeßgerät LB-550, erhältlich von HORIBA Ltd.. Spezifisch werden zunächst mehrere Tropfen der anorganischen Teilchendispersion tropfenweise in 10 ml eines Dispersionsmediums gegeben und die Mischung durch Schütteln mit der Hand oder Ultraschallenergie dispergiert, zur Herstellung einer Meßprobe. Dann werden 3 ml der Meßprobe in eine Zelle von LB-550 gegossen und eine Messung wird unter den unten erwähnten Bedingungen durchgeführt.

Meßbedingungen

  • Zahl der Datenlesezeiten: 100-mal
  • Temperatur innerhalb des Zellhalters: 25°C

Anzeigebedingungen

  • Verteilungsmodus: Standard
  • Zahl der Wiederholungen: 50-mal
  • Teilchengrößenstandard: Volumenstandard
  • Refraktionsindex des dispergierten Materials: 0,200 bis 3,900 (bei Silber)
  • Refraktionsindex des Dispersionsmediums: 1,36 (wenn Ethanol eine Hauptkomponente ist)

Systemeinstellung

  • Intensitätsstandard: dynamisch
  • Obere Grenze des Streu-Intensitätsbereiches: 10 000,00
  • Untere Grenze des Streu-Intensitätsbereiches: 1,00

Wenn bei diesem Verfahren die Teilchengröße jenseits von 5 μm ist, ist es schwierig, eine exakte Messung zu erzielen. In einem solchen Fall wird ein authentisches Mittel von 50 bis 100 Teilchen vom elektroskopischen Photo berechnet, aufgenommen unter Verwendung eines Laser-Beugungsstreuverfahrens oder Elektronen-Abtastmikroskopie.

Ein anorganisches Teilchen setzt sich aus einer Vielzahl von Kristalliten (maximale Größe von Einkristall) zusammen und der Kristallit-Durchmesser (CL) des anorganischen Teilchens stellt die Größe des Kristallits dar. Der Kristallit-Durchmesser (CL) kann beispielsweise durch ein Breitwinkel-Röntgenbeugungsverfahren gemessen werden. In dem Breitwinkel-Röntgenbeugungsverfahren kann der Kristallit-Durchmesser innerhalb des Bereiches, bei dem 2θ 30 bis 80° ist, mit dem Beugungsverfahren, beispielsweise unter Verwendung von RINT-Ultima III erhältlich von Rigaku Corporation, gemessen werden. In diesem Fall sollten Proben gemessen werden durch Verdünnen, um so eine flache Oberfläche auf einer Glasplatte mit ungefähr 0,1 bis 1 mm Tiefe von einem konkaven Bereich im Mittelbereich zu haben. Weiterhin sollte der Kristallit-Durchmesser (D), berechnet durch Substituieren einer halben Bandbreite von einem erhaltenen Beugungsspektrum unter Verwendung von JADE, erhältlich von Rigaku Corporation in die Scherrer-Gleichung als durchschnittliche Teilchengröße angesehen werden. D = Kλ/Bcosθhierin ist K: Scherrer-Konstante (0,9), λ: Wellenlänge der Röntgenstrahlern, B: Bandbreite der Beugungslinie, θ: Bragg-Winkel.

Es ist bevorzugt, daß der Kristallit-Durchmesser (CL) der Metallteilchen, die auf zumindest einem Teil der Oberfläche der anorganischen Teilchen haften, 4 bis 40 nm ist. Wenn der Kristallit-Durchmesser (CL) 4 bis 40 nm ist, kann das Metallteilchen eine gute Niedertemperatur-Sintereigenschaft haben. Der Kristallit-Durchmesser (CL) des Metallteilchens kann beispielsweise durch das obige Breitwinkel-Röntgenbeugungsverfahren erhalten werden.

Es ist bevorzugt, daß eine organische Komponente an dem zumindest einen Teil der Oberfläche des Metallteilchens (nämlich zumindest ein Teil der Oberfläche des Metallteilchens ist mit einer organischen Schutzschicht bedeckt, die sich aus der organischen Komponente zusammensetzt) und die organische Komponente (organische Schutzschicht) ein Amin enthält. Zum Aufrechterhalten des Metallteilchens mit einer Nanometergröße, die eine Fähigkeit der Schmelzpunktabsenkung stabil zeigt, ist es notwendig, zumindest einen Teil der Oberfläche des anorganischen Teilchens zu bedecken. Weil die funktionelle Gruppe des Amins auf der Oberfläche des Metallteilchens bei einer angemessenen Festigkeit adsorbieren kann, wird es geeignet als organische Schutzschicht verwendet.

Das anorganische Teilchen und das Metallteilchen, die in der Bindezusammensetzung dieser Erfindung verwendet werden, sind nicht besonders beschränkt, solange sie innerhalb des Bereiches liegen, so daß die Wirksamkeit dieser Erfindung nicht beeinträchtigt wird, und das Metallteilchen ist bevorzugt ein Silberteilchen und weiterhin ist das anorganische Teilchen mehr bevorzugt ein Silberteilchen. Weil das Silberteilchen verhältnismäßig stabil ist, ist es möglich, es für lange Zeit zu lagern, und kann kostengünstiger im Vergleich zu einem Goldteilchen oder Palladiumteilchen hergestellt werden.

Bei Verwendung von Teilchen mit unterschiedlichen Teilchengrößen der Bindezusammensetzung ist es notwendig, auf ein gleichmäßiges Dispergiervermögen zu achten, und wenn die Dispersion nicht gleichmäßig ist, kann die Bindeschicht porös sein (unter Erniedrigung der Bindezuverlässigkeit). Im Gegensatz dazu kann bei der Bindezusammensetzung dieser Erfindung, weil die feinen Metallteilchen auf der Oberfläche des anorganischen Teilchens haften, ein gutes Dispergiervermögen sichergestellt werden. Weil die Fusion und das Sintern der Teilchen miteinander gleichmäßig abläuft, kann als Ergebnis eine dichte Bindeschicht erhalten werden (hohe Bindezuverlässigkeit).

In der Bindezusammensetzung dieser Erfindung ist es bevorzugt, wenn das anorganische Teilchen und die organische Komponente durch TG-DTA innerhalb des Bereiches von Raumtemperatur bis 550°C in der Atmosphäre gemessen werden, daß das Gewicht unmittelbar nach dem maximalen exotherme Peak bei 150 bis 300°C ist erhöht wird.

Im allgemeinen erfolgt der exotherme Peak von DTS aufgrund einer Oxidationszersetzung der organischen Komponenten und bedeutet das Sintern der Teilchen durch Zersetzung des Dispergiermittels, das auf den Teilchen haftete. Obwohl das Teilchen selbst augenblicklich oxidiert wird, wenn Silber als Teilchen verwendet wird, gibt es, weil das Teilchen durch Selbstreduktion von Silber reduziert wird, nahezu keinen Einfluß auf die Oxidation. Bei Verwendung als Bindemittel wird angenommen, daß das Teilchen mit der Grenzfläche des zu bindenden Körpers beim Sintern des Teilchens in Kontakt steht, die Schrumpfung aufgrund des Sinterns des Teilchen inhibiert werden kann durch die Gewichtserhöhung und die Adhäsion an die Grenzfläche des zu bindenden Körpers sichergestellt werden kann, ohne daß ein Druck beim Binden auferlegt wird, was zu einem Erfolg des Bindens ohne Druck führt.

Bei der Bindezusammensetzung gemäß dieser Erfindung ist es bevorzugt, daß ein maximales Erhöhungsverhältnis (%) der Gewichtserhöhung weniger als 0,2 % ist.

In bezug auf die Gewichtserhöhung wird, wenn das maximale Erhöhungsverhältnis 0,2 % oder mehr ist, die Deformation der Bindeschicht direkt beeinflußt. Weil allgemein die Wärme von einer Kante eines zu bindenden Körpers geleitet wird, beginnt das Sintern von der Kante. Beispielsweise bei einer großen Bindefläche von 2 mm × 2 mm oder mehr wird, weil die Sintergeschwindigkeit an der Kante und der Mitte verschieden ist, und wenn das Gewichtserhöhungsverhältnis 0,2 % oder mehr ist, die Bindeschicht in deformierter Weise an der Kante und der Mitte gebunden. In einem solchen Fall gibt es nach dem Binden die Möglichkeit, daß die Zuverlässigkeit der Wärmeresistenz nachteilig beeinflußt ist.

Gemäß dem Verfahren zum Binden eines Metallkörpers der Erfindung kann ein Verfahren zum Binden von Oberflächen von zwei Metallkörpern unter Verwendung der Bindezusammensetzung dieser Erfindung angegeben werden, worin eine Bindeatmosphäre die Atmosphäre oder eine gemischte Atmosphäre von Luft und Stickstoff ist, und wenn das anorganische Teilchen und die organische Komponente durch TMA innerhalb des Bereiches von Raumtemperatur bis 500°C unter der Bindeatmosphäre gemessen wird, wird die Bindetemperatur auf eine solche Temperatur eingestellt, daß eine Rate der Dimensionsänderung von Raumtemperatur –1,0 bis 1,0 % ist.

Beim Messen des anorganischen Teilchen und der organischen Komponente durch TMA innerhalb des Bereiches von Raumtemperatur bis 500°C unter einer solchen Bindeatmosphäre kann durch Einstellen der Rate der Dimensionsänderung von Raumtemperatur auf –1,0 % oder mehr die Adhäsion an die Grenzfläche des zu bindenden Körpers sichergestellt werden, selbst wenn das Binden ohne Druck durchgeführt wird, und durch Einstellen auf 1,0 % oder weniger kann die verbleibende Spannung, die durch die Wärmehistorie bei dem gebundenen Körper verursacht wird, vermindert werden.

In dem Bindeverfahren des Metallkörpers dieser Erfindung ist es bevorzugt, daß die Bindetemperatur eine Temperatur hat, bei der der maximale exotherme Peak erzeugt wird, oder höher eingestellt wird, wenn das anorganische Teilchen und die organische Komponente durch TG-DTA innerhalb des Bereiches von Raumtemperatur bis 500°C unter der Bindeatmosphäre gemessen wird.

Durch Einstellen der Bindetemperatur auf eine Temperatur, bei der der maximale exotherme Peak erzeugt ist, oder höher, kann das Sintern zum Binden ablaufen.

Gemäß dem Metall-gebundenen Körper dieser Erfindung kann ein Metall-gebundener Körper angegeben werden, worin Oberflächen von zwei Metallkörpern durch Verwendung der Bindezusammensetzung dieser Erfindung gebunden sind und eine Dicke einer Bindeschicht des Metall-gebundenen Körpers 30 bis 150 μm ist.

Weil die Bindeschicht des Metall-gebundenen Körpers dieser Erfindung sich aus den anorganischen Teilchen und den Metallteilchen zusammensetzt, ist der Schmelzpunkt nach dem Sintern gleich wie das Massenmaterial im Gegensatz zu einem Lötmaterial. Im Vergleich zu der Bindeschicht, gebildet durch ein Lötmaterial, kann eine Heiß-Kalt-Schockzuverlässigkeit bei einer höheren Temperatur erhalten werden. Wenn die obere Grenze der Temperatur des Heiß-Kalt-Schocks 200°C oder mehr ist, wird ein Unterschied der thermischen Expansionskoeffizienten des zu bindenden Körpers und der Bindeschicht groß, und wenn die Dicke der Bindeschicht weniger als 30 μm ist, ist es nicht möglich, die thermische Spannung zum Bruch zu schwächen. Wenn auf der anderen Seite die Dicke der Bindeschicht mehr als 150 μm ist, ist es schwierig, weil eine Menge aus der Bindezusammensetzung zur Beschichtung groß wird, das Sintern zu erzielen aufgrund der jeweils erhöhten Menge der organischen Substanz, und somit ist es nicht möglich, eine dichte Bindeschicht zu erhalten.

Wenn daher die Dicke der Bindeschicht 30 bis 150 μm ist, ist es möglich, die Bindeschicht dicht zu machen und die thermische Spannung aufgrund eines Unterschiedes des thermischen Expansionskoeffizienten von dem zu bindenden Körper zu schwächen. Als Ergebnis hat der Metall-gebundenen Körper gemäß dieser Erfindung eine hohe Bindezuverlässigkeit.

Wirkung der Erfindung

Diese Erfindung kann eine Bindezusammensetzung, die einen Metall-gebundenen Körper ergeben kann, der eine dichte Bindeschicht aufweist, und einen Metall-gebundenen Körper mit hoher Zuverlässigkeit bei verhältnismäßig niedriger Bindetemperatur, und einen Metall-gebundenen Körper unter Verwendung der Bindezusammensetzung angeben.

Mittel zur Lösung der Probleme

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Bindezusammensetzung und des Metall-gebundenen Körpers unter Verwendung der Zusammensetzung dieser Erfindung wird detailliert beschrieben. Weiterhin zeigt die Beschreibung unten lediglich ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung an, und die Erfindung ist nicht hierauf beschränkt, und sich wiederholende Beschreibungen können weggelassen werden.

(1) Bindezusammensetzung

Die Bindezusammensetzung dieses Ausführungsbeispiel ist eine pastöse Bindezusammensetzung, die ein anorganisches Teilchen und eine organische Komponente enthält. Nachfolgend wird jede Komponente der Bindezusammensetzung erläutert

(1-1) Anorganische Teilchen

Obwohl die anorganischen Teilchen der Bindezusammensetzung dieses Ausführungsbeispiels nicht besonders beschränkt sind, ist es bevorzugt, weil die Leitfähigkeit einer Bindeschicht, erhalten durch Verwendung der Bindezusammensetzung gemäß diesem Ausführungsbeispiel verbessert werden kann, daß sie aus Metall sind, wobei die Ionisierungstendenz kleiner (edler) als Zink ist.

Beispiele des Metalls enthalten zumindest eines von Gold, Silber, Kupfer, Nickel, Wismuth, Zinn, Eisen und Platin-Gruppenelementen wie Ruthen, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium und Platin. Als Metall ist zumindest eines von Metall, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Gold, Silber, Kupfer, Nickel, Wismuth, Zinn und der Platin-Gruppe bevorzugt, und mehr bevorzugt ist Kupfer oder ein Metall, bei dem die Ionisierungstendenz kleiner (edler) ist als Kupfer, das heißt zumindest eines aus der Gruppe bestehend aus Gold, Silber, Kupfer und Platin.

Die am meisten bevorzugten anorganischen Teilchen sind Silberteilchen, weil Silberteilchen verhältnismäßig stabil für eine Lagerung für lange Zeit sind und weiterhin kann dies kostengünstig im Vergleich zu Gold-Teilchen, Palladium-Teilchen und dergleichen hergestellt werden.

Diese Metalle können alleine oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden, und als Verfahren zur Kombination gibt es einen Fall zur Verwendung von Legierungsteilchen, enthaltend eine Vielzahl von Metallen oder einen Fall unter Verwendung von Metallteilchen mit einer Kern-Hüll-Struktur oder einer vielschichtigen Struktur.

Wenn beispielsweise Silberteilchen als anorganische Teilchen der Bindezusammensetzung verwendet werden, wird die elektrische Leitfähigkeit der anhaftenden Schicht, gebildet durch Verwendung der Bindezusammensetzung gemäß diesem Ausführungsbeispiel, ausgezeichnet, aber angesichts des Migrationsproblems kann es schwierig werden, daß die Migration auftritt durch Verwendung der Bindezusammensetzung aus Silber und anderen Metallen. Als "andere Metalle" sind Metalle bevorzugt, deren Ionisierungsserie oberhalb von edler als Wasserstoff ist, das heißt Gold, Kupfer, Platin und Palladium.

Eine durchschnittliche Teilchengröße (PL) des anorganischen Teilchens, das in der Bindezusammensetzung dieser Erfindung verwendet wird, ist 1 bis 20 μm. Bei Verwendung des anorganischen Teilchens mit einer durchschnittlichen Teilchengröße (PL) von 1 bis 20 μm kann die Volumenschrumpfung durch Sintern reduziert werden, unter Erhalt einer homogenen und dichten Bindeschicht.

Bei Verwendung eines kleinen Teilchens mit einer durchschnittlichen Teilchengröße (PL) von weniger als 1 μm wird, obwohl das Sintern bei einer niedrigen Temperatur ablaufen kann, wenn das Sintern der Teilchen abläuft, die Volumenschrumpfung groß aufgrund einer Erhöhung der durchschnittlichen Teilchengröße, und der zu bindende Körper kann der Volumenschrumpfung nicht folgen. Als Ergebnis werden Mängel wie Löcher in der Bindeschicht erzeugt, die Bindefestigkeit und Zuverlässigkeit des gebundenen Körpers wird erniedrigt. Bei Verwendung eines Teilchens mit einer durchschnittlichen Teilchengröße (PL) von mehr als 20 μm kann das Sintern nicht bei niedriger Temperatur ablaufen und große Löcher, die zwischen den Teilchen gebildet sind, verbleiben nach dem Sintern.

Die durchschnittliche Teilchengröße (PL) des anorganischen Teilchens ist bevorzugt 1 bis 15 μm, mehr bevorzugt 1 bis 10 μm. Der obige Bereich ist bevorzugt angesichts dessen, daß das Sintern bei niedriger Temperatur ablaufen kann und daß die Löcher, die zwischen den Teilchen gebildet werden, möglichst stark vermindert werden können.

Wie oben erwähnt, kann die durchschnittliche Teilchengröße (PL) des anorganischen Teilchens durch ein dynamisches Lichtstreuverfahren, ein Kleinwinkel-Röntgenbeugungs-Streuverfahren oder dergleichen gemessen werden. Als anderes Verfahren zum Messen der durchschnittlichen Teilchengröße (PL) gibt es ein Verfahren, bei dem ein authentisches Mittel von 50 bis 100 Teilchen von dem Photo berechnet wird, das durch Verwendung eines Elektronen-Abtastmikroskops oder Transmissions-Elektronenmikroskop aufgenommen ist.

Der Kristallit-Durchmesser (CL) des anorganischen Teilchens, das in der Bindezusammensetzung dieser Erfindung verwendet wird, ist 4 bis 40 nm. Wenn der Kristallit-Durchmesser (CL) des anorganischen Teilchens 4 bis 40 nm ist, läuft das Sintern mit Erhöhung des Kristallit-Durchmessers (CL) bei einer verhältnismäßig niedrigen Bindetemperatur (beispielsweise 300°C oder weniger) ab.

Jedoch ist es notwendig, die anorganischen Teilchen miteinander bei hoher Temperatur zu verschmelzen, weil die anorganischen Teilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße (PL) von 1 bis 20 μm einen Krümmungsradius in der Größenordnung von Mikrometer aufweist. Im Gegensatz dazu haften bei den anorganischen Teilchen, die in der Bindezusammensetzung dieser Erfindung verwendet werden, Metallteilchen mit einer Teilchengröße (PS) von 1 bis 100 nm an zumindest einem Teil der Oberfläche der anorganischen Teilchen, und somit hat zumindest ein Teil der Teilchen einen Krümmungsradius in der Größenordnung von Nanometer. Als Ergebnis kann das anorganische Teilchen bei niedriger Temperatur verschmolzen werden.

Der Kristallit-Durchmesser (CL) der anorganischen Teilchens ist bevorzugt 10 bis 40 μm, mehr bevorzugt 15 bis 40 nm. Wenn der Kristallit-Durchmesser zu klein ist, kann das Sintern leicht bei niedriger Temperatur ablaufen, jedoch verbleibt das Teilchen als nicht-gesinterter Teil nach dem Verbinden, weil das Teil ein Punkt ist, bei dem eine Änderung durch Erwärmen erfolgt, und somit ist der oben genannte Bereich angesichts der Zuverlässigkeit der Wärmeresistenz bevorzugt.

Das anorganische Teilchen und das Metallteilchen in der Bindezusammensetzung dieser Erfindung enthalten bevorzugt kein Teilchen, das thermisch zersetzt werden kann, unter Erzeugung eines Metalls. Wenn ein Teilchen enthalten ist, das unter Erzeugung eines Metalls thermisch zersetzt werden kann wie Silberoxid oder Silbercarbonat, wird die Volumenschrumpfung groß, weil das Teilchen Gase wie Sauerstoff und Kohlendioxid und ein Metallteilchen bei der Zersetzung ergibt. Weil eine solche Volumenschrumpfung das Binden ohne Druck schwierig macht, wäre es besser, daß das Teilchen, das thermisch zersetzt werden kann, ein Metall ist, das nicht als anorganisches Teilchen in der Bindezusammensetzung verwendet wird.

Es ist bevorzugt, daß beim Messen des anorganischen Teilchens und der organischen Komponente durch TG-DTA innerhalb des Bereiches von Raumtemperatur bis 550°C in der Atmosphäre das Gewicht unmittelbar nach dem maximalen exothermen Peak bei 150 bis 300°C erhöht wird.

Im allgemeinen tritt der exotherme Peak von DTA durch Oxidationszersetzung von anorganischen Komponenten auf und bedeutet das Sintern der Teilchen durch Zersetzung des Dispergiermittels, das an den Teilchen haftet. Obwohl das Teilchen selbst augenblicklich oxidiert wird, wenn Silber als Teilchen verwendet wird, gibt es nahezu keinen Einfluß der Oxidation, weil das Teilchen selbst durch Reduktion von Silber reduziert wird. Bei Verwendung zum Binden wird angenommen, daß das Teilchen mit der Grenzfläche des zu bindenden Körpers beim Sintern des Teilchen in Kontakt steht, wobei die Schrumpfung durch Sintern des Teilchen durch die Gewichtszunahme inhibiert werden kann, und die Adhäsion an die Grenzfläche des zu bindenden Teilchens kann sichergestellt werden, ohne daß ein Druck beim Binden auferlegt wird, was zu dem Erfolg des Bindens ohne Druck führt.

Bei der Bindezusammensetzung dieser Erfindung ist es weiterhin bevorzugt, daß beim Messen des anorganischen Teilchens und der organischen Komponente durch TG-DTA innerhalb des Bereiches von Raumtemperatur bis 550°S in der Atmosphäre das Gewicht unmittelbar nach dem maximalen exothermen Peak bei 150 bis 300°C erhöht wird, und das maximale Erhöhungsverhältnis (%) der Gewichtszunahme ist weniger als 0,2 %.

In bezug auf die Gewichtserhöhung wird, wenn das maximale Erhöhungsverhältnis 0,2 % oder mehr ist, die Deformation der Bindeschicht direkt beeinflußt. Im allgemeinen beginnt das Sintern von der Kante, weil Wärme von einer Kante eines zu bindenden Körpers geleitet wird. Beispielsweise bei Binden einer großen Fläche von 2 mm × 2 mm oder mehr wird, weil die Sintergeschwindigkeit leicht verschieden ist an der Kante bzw. der Mitte und wenn das Gewichtszunahmeverhältnis 0,2 % oder mehr ist, die Bindeschicht auf deformierte Weise an der Kante und der Mitte gebunden. In einem solchen Fall gibt es nach dem Binden die Möglichkeit, daß die Zuverlässigkeit der Wärmeresistenz nachteilig beeinflußt wird.

(1-2) Metallteilchen, das an zumindest einem Teil der Oberfläche des anorganischen Teilchen haftet

Als Metallteilchen kann das gleiche Metallteilchen verwendet werden, das als Metallteilchen des anorganischen Teilchens aufgelistet ist. Wenn das obige anorganische Teilchen ein Metallteilchen (Kern-Metallteilchen) ist, kann das Kern-Metallteilchen gleich oder verschieden sein von dem Metallteilchen (Oberflächen-Metallteilchen), das an der Oberfläche haftet.

Beispiele des Metalls enthalten zumindest eines von Gold, Silber, Kupfer, Nickel, Wismuth, Zinn, Eisen und Platin-Gruppenelemente wie Ruthen, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium und Platin. Als Metall ist zumindest ein Metall, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Gold, Silber, Kupfer, Nickel, Wismuth, Zinn und der Platin-Gruppe bevorzugt und mehr bevorzugt ist Kupfer oder ein Metall, bei dem die Ionisierungstendenz kleiner (edler) ist als Kupfer, das heißt zumindest eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Gold, Platin, Silber und Kupfer.

Das am meisten bevorzugte anorganische Teilchen ist Silberteilchen, weil das Silberteilchen bei Lagerung für lange Zeit verhältnismäßig stabil ist und kann weiterhin günstig im Vergleich zum Gold-Teilchen, Palladium-Teilchen und dergleichen hergestellt werden.

Diese Metalle können alleine oder in Kombination von zwei oder mehr verwendet werden, und als Verfahren zur Kombination gibt es den Fall zur Verwendung von Legierungsteilchen, enthaltend eine Vielzahl von Metallen, oder einen Fall unter Verwendung von Metallteilchen mit einer Kern-Hüll-Struktur oder einer vielschichtigen Struktur.

Es ist bevorzugt, daß der Kristallit-Durchmesser der Metallteilchen, die an zumindest einem Teil der Oberfläche des anorganischen Teilchens haften, 4 bis 40 nm ist. Wenn der Kristallit-Durchmesser 4 bis 40 nm ist, kann die Fusion und das Sintern leicht bei niedriger Temperatur ablaufen.

Der Kristallit-Durchmesser des Metallteilchen ist mehr bevorzugt 7 bis 37 nm, am meisten bevorzugt 10 bis 35 nm. Innerhalb dieses Bereiches kann die Fusion und das Sintern leicht bei niedriger Temperatur ablaufen.

Die durchschnittliche Teilchengröße (PS) des Metallteilchens ist nicht besonders beschränkt, solange sie innerhalb dieses Bereiches liegt, so daß die Wirkung dieser Erfindung nicht beeinträchtigt wird, und es ist bevorzugt, daß das Metallteilchen eine Nanometergröße hat, was eine Fähigkeit der Schmelzpunktdepression zeigt, und mehr bevorzugt ist sie 1 bis 100 nm. Wenn die durchschnittliche Teilchengröße (PS) des Metallteilchen 1 nm oder mehr ist, kann eine Bindezusammensetzung, die eine gute Bindeschicht ergibt, erhalten werden, und die Produktionskosten des Metallteilchens sind nicht teuer, was praktisch ist. Wenn die Größe 100 nm oder weniger ist, ist es bevorzugt, daß das Dispergiervermögen des Metallteilchens im Verlaufe der Zeit nicht leicht variiert.

Die durchschnittliche Teilchengröße (PS) des Metallteilchens ist bevorzugt 5 bis 80 nm, mehr bevorzugt 10 bis 70 nm. Innerhalb dieses Bereiches kann das Niedrig-Temperatursintern sichergestellt werden, und das an dem Teilchen haftende Dispergiermittel kann abgelehnt werden in bezug auf die relative Oberfläche und es ist möglich, eine gute Bindeschicht zu bilden.

Damit ein Metallteilchen mit einer Nanometergröße stabil existieren kann, ist es notwendig, daß eine organische Substanz an der Oberfläche des Metallteilchens in einer bestimmten Menge existiert. Die organische Substanz ist bevorzugt ein Amin und/oder eine Carbonsäure oder ein hochmolekulares Dispergiermittel. Die funktionelle Gruppe des Amins oder der Carbonsäure adsorbiert an der Oberfläche des Metallteilchens bei einer angemessenen Festigkeit, unter Verhinderung, daß die Metallteilchen einen interaktiven Kontakt miteinander haben, und trägt zur Stabilität der Metallteilchen unter Lagerungsbedingungen bei. Die organische Substanz, die an der Oberfläche des Metallteilchens anhaftet, scheint sich von der Oberfläche des Metallteilchens beim Erwärmen wegzubewegen und/oder sich zu verflüchtigen, unter Beschleunigung der Fusion der Metallteilchen miteinander und der Bindung an das Substrat.

Eine organische Komponente haftet an zumindest einen Teil der Oberfläche des Metallteilchens (nämlich zumindest ein Teil der Oberfläche des Metallteilchens ist mit einer organischen Schutzschicht bedeckt, die sich aus einer organischen Komponente zusammensetzt) und die organische Komponente (organische Schutzschicht) enthält bevorzugt ein Amin. Zum Lagern des Metallteilchens mit einer Nanometergröße, das eine Fähigkeit der Schmelzpunktdepression zeigt, ist es notwendig, zumindest einen Teil der Oberfläche des Metallteilchens zu bedecken. Weil die funktionelle Gruppe des Amins an der Oberfläche des Metallteilchens bei einer angemessenen Stärke adsorbieren kann, wird es geeignet als organische Schutzschicht verwendet.

Die obige organische Komponente ist eine organische Substanz, die das Agglomerieren der Metallteilchen durch Anhaften an den Metallteilchen verhindert und ist bevorzugt als Alkylamin und ein Polymer-Dispergiermittel konfiguriert. Durch Anhaften des Polymer-Dispergiermittels an zumindest einem Teil der Metallteilchen in einer angemessenen Menge kann das Dispersionsvermögen der Metallteilchen aufrechterhalten werden, ohne daß die Niedrigtemperatur-Sintereigenschaft verlorengeht. Die Morphologie des Anhaftens oder der Beschichtung ist nicht besonders definiert, aber in diesem Ausführungsbeispiel enthält die organische Komponente bevorzugt ein Amin im Hinblick auf das Dispergiervermögen und die Leitfähigkeit. Es wird angenommen, daß das Amin bei einer angemessenen Festigkeit über die funktionelle Gruppe an die Oberflächen der Metallteilchen adsorbiert wird, zur Verhinderung des Kontakts der Metallteilchens miteinander, was zur Stabilität der Metallteilchen während der Lagerung beiträgt, und bei Erwärmen wird durch Bewegen und/oder Verflüchtigen von der Oberfläche der Metallteilchen die Fusion der Metallteilchen miteinander und das Binden der Metallteilchen an das Substrat beschleunigt.

Die hierin verwendeten Amine sind nicht besonders beschränkt und enthalten ein Amin mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen, beispielsweise ein primäres Amin wie Alkylamin (lineares Alkylamin oder mit einer Seitenkette) wie Oleylamin, Butylamin, Pentylamin, Hexylamin oder Hexylamin, ein Alkoxyamin wie N-(3-Methoxypropyl)propan-1,3-diamin, 2-Methoxyethylamin, 3-Methoxypropylamin oder 3-Ethoxypropylamin, ein Cycloalkylamin wie Cyclopentylamin oder Cyclohexylamin, ein Allylamin wie Anilin; ein sekundäres Amin wie Dipropylamin, Dibutylamin, Piperidin oder Hexamethylenimin; und tertiäres Amin wie Tripropylamin, Dimethylpropandiamin, Cyclohexyldimethylamin, Pyridin oder Chinolin, Octylamin und dergleichen, und ist bevorzugt ein Amin mit 4 bis 7 Kohlenstoffatomen. Beispiele des Amins mit niedrigem Siedepunkt mit 4 bis 7 Kohlenstoffatomen enthalten Heptylamin, Butylamin, Pentylamin und Hexylamin. Weil das Amin mit 4 bis 7 Kohlenstoffatomen sich bei einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur bewegen und/oder verflüchtigen kann, ist es möglich, das Niedertemperatursintern des Metallteilchens vollständig anzuwenden. Durch die Niedertemperatur-Sintereigenschaft des Metallteilchen beginnt das Metallteilchen um das anorganische Teilchen (großes Teilchen) oder an das anorganische Teilchen selbst bei einer niedrigen Temperatur zu sintern, und somit wird es möglich, daß die Wirkung entfaltet wird, daß der Zwischenraum zwischen den anorganischen Teilchen gefüllt und die Sinterrate der anorganischen Teilchen beschleunigt wird.

Ein Amin mit kurzer Länge mit 5 oder weniger Kohlenstoffatomen ist nicht besonders beschränkt, wenn ein Distributionskoeffizient Log P –1,0 bis 1,4 ist, und es kann linear oder verzweigt sein und eine Seitenkette haben. Beispiele des kurzkettigen Amins enthalten Ethylamin (–0,3) Propylamin (0,5), Butylamin (1,0), N-(3-Methoxypropyl)propan-1,3-diamin (–0,6), 1,2-Ethandiamin, N-(3-Methoxypropyl)-(–0,9), 2-methoxyethylamin (–0,9), 3-Methoxypropylamin (–0,5), 3-Ethoxypropylamin (–0,1), 1,4-Butandiamin (–0,9), 1,5-Pentandiamin (–0,6), Pentanolamin (–0,3), Aminoisobutanol (–0,8) und dergleichen, und unter diesen ist ein Alkoxyamin bevorzugt.

Das Amin ist nicht auf einen linearen Typ beschränkt und kann eine Seitenkette haben, um die Verflüchtigungstemperatur zu steuern. Wenn die organische Komponente chemisch oder physikalisch an diesen Metallteilchen gebunden ist, kann die organische Komponente in ein Anion oder Kation umgewandelt werden, und bei diesem Ausführungsbeispiel enthalten die obigen organischen Komponenten ein Ion oder einen Komplex, der von den organischen Komponenten stammt.

Das obige Amin kann eine Verbindung mit einer anderen funktionellen Gruppe als Amin sein wie einer Hydroxyl-Gruppe, Carboxyl-Gruppe, Alkoxy-Gruppe, Carbonyl-Gruppe, Ester-Gruppe oder Mercapto-Gruppe. Das Amin kann alleine oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden. Zusätzlich ist ein Siedepunkt bei normalem Druck bevorzugt 300°C oder weniger, weiter bevorzugt 250°C oder weniger.

Die organische Substanz, die an dem Metallteilchen haftet, kann eine Carbonsäure zusätzlich zu dem Amin innerhalb des Umfangs enthalten, daß die Wirkung dieser Erfindung nicht beeinträchtigt wird. In der Carbonsäure hat die Carboxyl-Gruppe in einem Molekül eine verhältnismäßig hohe Polarität, unter Erzeugung einer Interaktion aufgrund einer Wasserstoff-Bindung, und der andere verbleibende Teil als die funktionelle Gruppe zeigt eine verhältnismäßig niedrige Polarität. Weiterhin neigt die Carboxyl-Gruppe dazu, eine saure Eigenschaft zu zeigen. Wenn die Carbonsäure an zumindest einem Teil der Oberfläche der Metallteilchen (nämlich zumindest einem Teil der Oberfläche der Metallteilchen, die bedeckt sind mit) der Bindezusammensetzung dieses Ausführungsbeispiels lokalisiert ist (anhaftet), ist es möglich, die Affinität der organischen Komponente und der Metallteilchen ausreichend zu machen, um eine Koagulation der Metallteilchen zu verhindern (Verstärkung des Dispergiervermögens).

Als Carbonsäure kann eine Verbindung mit zumindest einer Carboxyl-Gruppe in großem Umfang verwendet werden, und Beispiele enthalten Ameisensäure, Oxalsäure, Essigsäure, Hexansäure, Acrylsäure, Octylsäure, Ölsäure und dergleichen. Eine Carboxyl-Gruppe in einem Teil der Carbonsäure kann ein Salz mit einem metallischen Ion bilden. Bezüglich des Metall-Ions können zwei oder mehrere Metall-Ionen enthalten sein.

Die Carbonsäure kann eine Verbindung sein, die eine andere funktionelle Gruppe als die Carboxyl-Gruppe enthält wie eine Amino-Gruppe, Hydroxyl-Gruppe, Alkoxy-Gruppe, Carbonyl-Gruppe, Ester-Gruppe oder Mercapto-Gruppe. In diesem Fall ist die Zahl der Carboxyl-Gruppen bevorzugt mehr als die Zahl der anderen funktionellen Gruppen als den Carboxyl-Gruppen. Die Carbonsäure kann alleine oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden. Zusätzlich ist es bevorzugt, daß ein Siedepunkt bei normalem Druck bevorzugt 300°C oder weniger, weiter bevorzugt 250°C oder weniger ist. Weiterhin bilden ein Amin und eine Carbonsäure ein Amid. Weil die Amid-Gruppe angemessen an der Oberfläche des Silberteilchens adsorbiert wird, kann die Amid-Gruppe in der organischen Komponente enthalten sein.

Als obiges Polymer-Dispergiermittel kann irgendein kommerzielles Polymer-Dispergiermittel verwendet werden. Beispiele der kommerziell erhältlichen Polymer-Dispergiermittel enthalten SOLSPERSE 11200, SOLSPERSE 13940, SOLSPERSE 16000, SOLSPERSE 17000, SOLSPERSE 18000, SOLSPERSE 20000, SOLSPERSE 24000, SOLSPERSE 26000, SOLSPERSE 27000 und SOLSPERSE 28000 (erhältlich von Lubrizol Japan Corporation); DISPERBYK 142, DISPERBYK 160, DISPERBYK 161, DISPERBYK 162, DISPERBYK 163, DISPERBYK 166, DISPERBYK 170, DISPERBYK 180, DISPERBYK 182, DISPERBYK 184, DISPERBYK 190 und DISPERBYK 2155 (erhältlich von BYK Japan KK); EFKA-46, EFKA-47, EFKA-48 und EFKA-49 (erhältlich von EFKA Chemicals); Polymer 100, Polymer 120, Polymer 150, Polymer 400, Polymer 401, Polymer 402, Polymer 403, Polymer 450, Polymer 451, Polymer 452, Polymer 453 (erhältlich von EFKA Chemicals), Ajisper PB711, Ajisper PA111, Ajisper PB811 und Ajisper PW911 (erhältlich von AJINOMOTO Co. Ltd.); Flowlen DOPA-15B, Flowlen DOPA-22, Flowlen DOPA-17, Flowlen TG-730W, Flowlen G-700 und Flowlen TG-720W (erhältlich von KYOEISHA CHEMICAL Co. Ltd.) und dergleichen. Unter diesen sind SOLSPERSE 11200, SOLSPERSE 13940, SOLSPERSE 16000, SOLSPERSE 17000, SOLSPERSE 18000, SOLSPERSE 28000, DISPERBYK 142 oder DISPERBYK 2155 im Hinblick auf das Niedertemperatursintern und die Dispergierstabilität bevorzugt.

Ein Gehalt des Polymer-Dispergiermittels ist bevorzugt 0,1 bis 15 mass%. Wenn der Gehalt des Polymer-Dispergiermittels 0,1 % oder mehr ist, wird das Dispergiervermögen der erhaltenen Zusammensetzung zum Binden besser, aber wenn der Gehalt zu groß ist, wird die Bindeeigenschaft schlecht. Aus diesem Grund ist der Gehalt des Polymer-Dispergiermittels mehr bevorzugt 0,03 bis mass%, weiter bevorzugt 0,05 bis 2 mass%.

Der Gehalt der organischen Komponente, die an dem Metallteilchen in der Bindezusammensetzung dieses Ausführungsbeispiels haftet, ist bevorzugt 0,5 bis 50 mass%. Wenn der Gehalt der organischen Komponente 0,5 mass% oder mehr ist, neigt die Lagerungsstabilität der erhaltenen Zusammensetzung zum Metallbinden dazu, besser zu sein, und wenn er 50 mass% oder weniger ist, neigt die Leitfähigkeit der Zusammensetzung zum Metallbinden dazu, besser zu sein.

Der Gehalt der organischen Komponente ist mehr bevorzugt 1 bis 30 mass%, weiter bevorzugt 2 bis 15 mass%.

Als Zusammensetzungsverhältnis (Masse) bei Verwendung des Amins und der Carbonsäure in Kombination kann dies wahlweise innerhalb des Bereiches von 1/99 bis 99/1 ausgewählt werden und ist bevorzugt 20/80 bis 98/2, weiter bevorzugt 30/70 bis 97/3. Als Amin oder Carbonsäure können mehrere Arten von Aminen oder Carbonsäuren verwendet werden.

Die Metallteilchen können beispielsweise durch Mischen einer Quelle aus Metall-Ion eines Dispergiermittels und anschließendes Reduzieren hergestellt werden. Durch Optimieren der Mengen des zugegebenen Dispergiermittels und eines Reduktionsmittels oder dergleichen ist es möglich, die Menge der organische Komponente zu steuern.

Zum Regulieren einer Menge der organischen Komponente, die an dem Metallteilchen haftet, kann eine Wärmebehandlung für die Metallteilchen, ein Waschen durch Säure (Schwefelsäure, Salzsäure und Salpetersäure, etc.), ein Waschen durch ein Fett-lösliches organisches Lösungsmittel wie Aceton oder Methanol und dergleichen verwendet werden. Während des Waschens kann durch Auferlegung einer Ultraschallwelle die organische Komponente effizienter entfernt werden.

(1-3) Andere organische Komponenten und dergleichen

In der Bindezusammensetzung dieses Ausführungsbeispiel kann ein ungesättigter Kohlenwasserstoff enthalten sein.

Beispiele des ungesättigten Kohlenwasserstoffes enthalten Ethylen, Acetylen, Benzol, Aceton, 1-Hexen, 1-Octen, 4-Vinylcyclohexen, Cyclohexanon, Alkohol auf Terpen-Basis, Allylalkohol, Oleylalkohol, 2-Paltoleinsäure, Petroselinsäure, Ölsäure, Elaidinsäure, Thiocyaninsäure, Ricinolsäure, Linolsäure, Linoekaidinsäure, Linolensäure, Arachidonsäure, Acrylsäure, Methacrylsäure, Gallensäure, Salicylsäure und dergleichen.

Unter diesen ist ein ungesättigter Kohlenwasserstoff mit Hydroxyl-Gruppe bevorzugt. Die Hydroxyl-Gruppe ist leicht mit der Oberfläche der Metallteilchen zu koordinieren zum Inhibieren der Koagulation der Metallteilchen. Beispiele des ungesättigten Kohlenwasserstoffes mit Hydroxyl-Gruppe enthalten einen Alkohol auf Terpen-Basis, Allylalkohol, Oleylalkohol, Thiocyaninsäure, Ricinolsäure, Gallensäure, Salicylsäure und dergleichen. Bevorzugt ist eine ungesättigte Fettsäure mit einer Hydroxy-Gruppe wie Thiocyaninsäure, Ricinolsäure, Gallensäure, Salicylsäure und dergleichen.

Der obige ungesättigte Kohlenwasserstoff ist bevorzugt Ricinolsäure. Ricinolsäure hat eine Carboxyl-Gruppe und Hydroxyl-Gruppe und adsorbiert an der Oberfläche der Metallteilchen, zum gleichmäßigen Dispergieren der Metallteilchen, und beschleunigt die Fusion der Metallteilchen.

In der Bindezusammensetzung dieses Ausführungsbeispiels können innerhalb des Umfangs, daß die Wirkung dieser Erfindung nicht beeinträchtigt wird, zur weiteren Zugabe von Funktionen wie angemessener Viskosität, Adhäsivität, Trocknungseigenschaften oder Druckfähigkeit gemäß den Verwendungszwecken wahlweise Komponenten wie ein Dispergiermedium, eine Oligomer-Komponente, die beispielsweise die Rolle eines Bindemittels einnimmt, Harzkomponente, organisches Lösungsmittel (ein Teil des Feststoffes kann aufgelöst oder dispergiert sein), Tensid, Verdicker oder Oberflächenspannungs-Einstellmittel zugegeben werden. Solche wahlweisen Komponenten sind nicht besonders beschränkt.

Als Dispergiermedium unter den wahlweisen Komponenten sind verschiedene Komponenten innerhalb des Umfangs verwendbar, so daß die Wirkungen dieser Erfindung nicht beeinträchtigt sind und Beispiele enthalten einen Kohlenwasserstoff, Alkohol und dergleichen.

Beispiele des Kohlenwasserstoffes enthalten einen aliphatischen, alicyclischen, cyclischen Kohlenwasserstoff und dergleichen und sie können alleine oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden.

Beispiele des aliphatischen Kohlenwasserstoffes enthalten einen gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoff wie Tetradecan, Octadecan, Heptamethylnonan, Tetramethylpentadecan, Hexan, Heptan, Octan, Nonan, Decan, Tridecan, Methylpentan, normales Paraffin oder Isoparaffin und dergleichen.

Beispiele des cyclischen Kohlenwasserstoffes enthalten Toluol, Xylol und dergleichen.

Weiterhin enthalten Beispiele des alicyclischen Kohlenwasserstoffes Limonen, Dipenten, Terpinen, Terpinen (ebenso auch als Terpinin bezeichnet), Nesol, Cinen, Orangengeschmack, Terpinolen, Terpinolen (ebenso auch als Terpinolin bezeichnet), Phellandren, Menthadien, Tereben, Dihydrocymen, Moslen, Isoterpinen (ebenso auch als Isoterpinin bezeichnet), Crithmen, Kautschin, Cajeputen, Oilimen, Pinen, Terebin, Menthan, Pinan, Terpen, Cyclohexan und dergleichen.

Der Alkohol ist eine Verbindung, die eine oder mehrere OH-Gruppen in der Molekülstruktur enthält und Beispiele enthalten einen aliphatischen, cyclischen oder alicyclischen Alkohol, und sie können alleine oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden. Ein Teil der OH-Gruppen kann in eine Acetoxy-Gruppe oder dergleichen innerhalb eines Umfangs umgewandelt werden, so daß die Wirkung dieser Erfindung nicht beeinträchtigt wird.

Beispiele des aliphatischen Alkohols enthalten einen gesättigten oder ungesättigten C6-30 aliphatischen Alkohol wie Heptanol, Octanol (wie 1-Octanol, 2-Octanol oder 3-Octanol), Decanol (wie 1-Decanol), Laurylalkohol, Tetradecylalkohol, Cetylalkohol, 2-Ethyl-1-hexanol, Octadecylalkohol, Hexadecanol oder Oleylalkohol.

Beispiele des cyclischen Alkohols enthalten Cresol, Eugenol und dergleichen.

Beispiele des alicyclischen Alkohols enthalten ein Cycloalkanol wie Cyclohexanol; Terpenalkohol (Monoterpenalkohol oder dergleichen) wie Terpineol (einschließlich α-, β- und γ-Isomeren oder irgendeine Mischung davon) oder Dihydroterpeneol, Dihydroterpineol, Myrtenol, Sobrerol, Menthol, Carveol, Perillylalkohol, Pinocarbeol, Sobrerol, Verbenol und dergleichen.

Der Gehalt beim Vorhandensein eines Dispergiermediums in der Bindezusammensetzung dieses Ausführungsbeispiels kann entsprechend den gewünschten Eigenschaften wie Viskosität eingestellt werden, und der Gehalt des Dispersionsmediums in der Zusammensetzung zum Binden ist bevorzugt 1 bis 30 mass%. Wenn der Gehalt des Dispergiermediums 1 bis 30 mass% ist, kann eine Wirkung zum Einstellen der Viskosität innerhalb des Bereiches erzielt werden, daß es leicht ist, daß die Zusammensetzung zum Binden geeignet ist. Der Gehalt des Dispergiermediums ist mehr bevorzugt 1 bis 20 mass%, weiter bevorzugt 1 bis 15 mass%.

Beispiele der Harzkomponente enthalten ein Harz auf Polyester-Basis, Harz auf Polyurethan-Basis wie blockiertes Polyisocyanat, Harz auf Polyacrylat-Basis, Harz auf Polyacrylamid-Basis, Harz auf Polyether-Basis, Harz auf Melamin-Basis, Harz auf Terpen-Basis und dergleichen, und diese können alleine oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden.

Beispiele des organischen Lösungsmittels enthalten ohne die Lösungsmittel, die als Dispersionsmedien veranschaulicht wurden, Methylalkohol, Ethylakohol, n-Propylalkohol, 2-Propylalkohol, 1,3-Propandiol, 1,2-Propandiol, 1,4-Butandiol, 1,2,6-Hexantriol, 1-Ethoxy-2-propanol, 2-Butoxyethanol, Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Polyethylenglykol mit einem Molekulargewicht im Gewichtsmittel innerhalb des Bereiches von 200 oder mehr oder 1000 oder weniger, Propylenglykol, Dipropylenglykol, Tripropylenglykol, Polypropylenglykol mit einem Molekulargewicht im Gewichtsmittel innerhalb des Bereiches von 300 oder mehr oder 1000 oder weniger, N,N-Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, N-Methyl-2-pyrrolidon, N,N-Dimethylacetamid, Glycerin, Aceton und dergleichen, und diese können alleine oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden.

Beispiele des Verdickers umfassen ein Lehmmaterial wie Lehm, Bentonit oder Hectorit, eine Emulsion wie ein Emulsionsharz auf Polyester-Basis, ein Emulsionsharz auf Acryl-Basis, ein Emulsionsharz auf Polyurethan-Basis oder ein blockiertes Isocyanat, ein Cellulose-Derivat wie Methylcellulose, Carboxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose, ein Polysaccharid wie Xanthangum oder Guargum und dergleichen, und diese können alleine oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden.

Weiterhin kann ein Tensid zugegeben werden, das von den obigen organischen Komponenten verschieden ist. In einer Metall-Dispersion aus einem Multikomponenten-Lösungsmittelsystem kann leicht eine Rauhigkeit der Beschichtungsoberfläche aufgrund eines Unterschiedes der flüchtigen Rate beim Trocknen unter Einfluß des Feststoffgehaltes auftreten. Diese Nachteile werden gesteuert durch Zugabe eines Additivs zu der Zusammensetzung zum Binden gemäß diesem Ausführungsbeispiel, und eine Zusammensetzung zum Binden, die einen gleichmäßigen leitenden Beschichtungsfilm bilden kann, kann erhalten werden.

Das Tensid, das erfindungsgemäß verwendbar ist, ist nicht besonders beschränkt, aber eines von einem anionischen, kationischen oder nicht-ionischen Tensid ist verwendbar, und Beispiele enthalten ein Alkylbenzolsulfonat, quaternäres Ammoniumsalz und dergleichen. Weil eine Wirkung mit einer kleinen Additivmenge erhalten werden kann, ist ein Tensid auf Fluor-Basis bevorzugt.

Als Verfahren zum Einstellen der Menge der organischen Komponente innerhalb eines bestimmten Bereiches ist die Einstellung durch Erwärmen leichter. Die Menge der organischen Komponente, die bei der Erzeugung von Metallteilchen zugegeben wird, kann eingestellt werden. Die Reinigungsbedingungen und die Anzahl nach Metallteilcheneinstellung kann geändert werden. Das Erwärmen kann in einem Ofen oder Verdampfer durchgeführt werden und es kann unter vermindertem Druck durchgeführt werden. Bei Durchführung unter normalem Druck kann das Erwärmen selbst in der Atmosphäre oder in einer Inertatmosphäre durchgeführt werden. Zusätzlich kann für eine genaue Einstellung einer Menge der organischen Komponente das obige Amin (und Carbonsäure) später zugegeben werden.

Die Viskosität der Bindezusammensetzung dieser Erfindung sollte willkürlich innerhalb eines Bereiches eingestellt werden, so daß die Wirkungen dieser Erfindung nicht beeinträchtigt werden, und beispielsweise sollte dies innerhalb des Viskositätsbereiches von 0,01 bis 5000 Pa·S sein, und der Viskositätsbereich von 0,1 bis 1000 Pa·S ist mehr bevorzugt, und der Viskositätsbereich von 1 bis 100 Pa·S ist besonders bevorzugt. Die Einstellung innerhalb des Viskositätsbereiches ermöglicht die Anwendung eines breiten Verfahrens als Verfahren zum Auftragen einer Zusammensetzung zum Binden an das Substrat.

Als Verfahren zum Auftragen der Bindezusammensetzung auf das Substrat kann irgendein Verfahren willkürlich ausgewählt und angewandt werden, beispielsweise Tauchen, Siebdruck, Sprühverfahren, Barcode-Verfahren, Spinnbeschichtungsverfahren, Tintenstrahlverfahren, Spenderverfahren, Auftragungsverfahren durch eine Bürste, Gießverfahren, Flexo-Verfahren, Tiefdruckverfahren, Offset-Verfahren, Transferverfahren, hydrophiles/hydrophobes Verfahren und Spritzenverfahren und dergleichen.

Die Viskosität kann eingestellt werden durch Einstellen der Teilchengröße der Metallteilchen, Einstellen des Gehaltes einer organischen Substanz, Einstellen der Additivmengen eines Dispergiermediums und anderer Komponenten, Einstellen eines Mischungsverhältnisses einer jeden Komponente, Zugabe eines Verdickers und dergleichen. Die Viskosität der Bindezusammensetzung kann beispielsweise mit einem Kegel-Platten-Viskometer (zum Beispiel Leometer MCR301, hergestellt von Anton Paar) gemessen werden.

(2) Produktion der Bindezusammensetzung

Zur Produktion der Bindezusammensetzung dieser Erfindung ist es notwendig, die anorganischen Teilchen, bei denen die Metallteilchen auf zumindest einem Teil an der Oberfläche davon anhaften, als Hauptkomponente und die anderen Komponenten herzustellen und zu mischen.

Die anorganischen Teilchen, bei denen die Metallteilchen an zumindest einen Teil davon anhaften, können erhalten werden durch Synthetisieren der Metallteilchen in der Gegenwart der anorganischen Teilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße (PL) von 1 bis 20 μm. Wenn Silberteilchen als anorganisches Teilchen verwendet werden und feine Silberteilchen an der Oberfläche des Silberteilchens haften, kann das gewünschte anorganische Teilchen geeignet erhalten werden durch Mischen eines kommerziell erhältlichen Silberteilchens in Mikrogröße, Silberoxalat und eines Amins, etc. und Reaktion in einem thermostatischen Behälter.

Ein Verfahren zur Herstellung der Metallteilchen, beschichtet mit der organischen Komponente, ist nicht besonders beschränkt, und beispielsweise wird ein Verfahren angewandt, bei dem eine Dispersion, die die Metallteilchen enthält, hergestellt und anschließend die Dispersion gewaschen wird. Ein Verfahrensschritt zur Herstellung der Dispersion, die die Metallteilchen enthält, ist beispielsweise ein Verfahren, bei dem Metallsalz (oder Metall-Ionen) aufgelöst in einem Lösungsmittel, reduziert werden soll, und als Reduktionsvorgang sollte ein Vorgang auf der Basis eines chemischen Reduktionsverfahrens angewandt werden.

Die Metallteilchen, beschichtet mit der obigen organischen Komponente, können hergestellt werden durch Reduktion einer Ausgangsmateriallösung (ein Teil der Komponente muß nicht aufgelöst sein, sondern kann dispergiert sein), die das Metallsalz aus dem Metall, das die Metallteilchen bildet, eine organische Substanz als Dispergiermittel und ein Lösungsmittel enthält (grundsätzlich ein organisches System wie Toluol, aber Wasser kann enthalten sein). Durch die Reduktion kann das Metallteilchen erhalten werden, bei dem die organische Komponente an zumindest einem Teil des Metallteilchens haftet.

Als Ausgangsmaterial zum Erhalt der Metallteilchen, beschichtet mit der organischen Substanz, können verschiedene bekannte Metallsalze oder deren Hydrate verwendet werden, und Beispiele enthalten ein Silbersalz wie Silbernitrat, Silbersulfat, Silberchlorid, Silberoxid, Silberacetat, Silberoxalat, Silberformiat, Silbernitrit, Silberchlorat oder Silbersulfid; ein Goldsalz wie Chlorogoldsäure oder Goldkaliumchlorid, Goldnatriumchlorid, ein Platinsalz wie Chlorplatinsäure, Platinchlorid, Platinoxid oder Kaliumchlorplatinat; ein Palladiumsalz wie Palladiumnitrat, Palladiumacetat, Palladiumchlorid, Palladiumoxid oder Palladiumsulfat; und dergleichen, sind aber nicht hierauf beschränkt, solange sie in einem geeigneten Lösungsmittel aufgelöst und reduziert werden können. Weiterhin können sie alleine oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden.

Das Verfahren zur Reduktion der Metallsalze in der Ausgangsmaterial-Lösung ist nicht besonders beschränkt, und Beispiele enthalten ein Verfahren unter Verwendung eines Reduktionsmittels, ein Verfahren durch Bestrahlung eines Lichtes wie Ultraviolettstrahlen, Elektronenstrahlen, Ultraschallwellen, thermische Energie und dergleichen. Unter diesen ist angesichts des leichten Vorgangs ein Verfahren unter Verwendung des Reduktionsmittels bevorzugt.

Beispiele des Reduktionsmittels enthalten eine Amin-Verbindung wie Dimethylaminoethanol, Methyldiethanolamin, Triethanolamin, Phenidon oder Hydrazin; eine Wasserstoff-Verbindung wie Natriumborhydrid, Iodwasserstoff oder Wasserstoffgas; ein Oxid wie Kohlenmonoxid, schweflige Säure; ein Metall niedriger Valenz wie Ferrosulfat, Ferrioxid, Ferrifumarat, Ferrolactat, Ferrioxalat, Ferrisulfid, Zinnacetat, Zinnchlorid, Zinndiphosphat, Zinnoxalat, Zinnoxid oder Zinnsulfat; einen Zucker wie Ethylenglykol, Glycerin, Formaldehyd, Hydrochinon, Pyrogallol, Tannin, Tanninsäure, Salicylsäure oder D-Glucose; und dergleichen, sind aber nicht hierauf beschränkt, solange es in einem angemessenen Lösungsmittel aufgelöst und reduziert werden kann. Bei Verwendung des obigen Reduktionsmittels kann die Reduktionsreaktion durch Zugabe von Licht und/oder Wärme beschleunigt werden.

Als spezifisches Verfahren zur Herstellung der Metallteilchen, beschichtet mit der organischen Substanz, durch Verwendung des Metallsalzes der organischen Komponente, des Lösungsmittels und des Reduktionsmittels enthalten Beispiele ein Verfahren, bei dem das Metallsalz in einem organischen Lösungsmittel (zum Beispiel Toluol und dergleichen) aufgelöst wird, zur Herstellung einer Lösung aus dem Metallsalz, und eine organische Substanz als Dispergiermittel zu der Lösung des Metallsalzes gegeben wird und anschließend graduell die Lösung zugegeben wird, wobei das Reduktionsmittel aufgelöst wird, und dergleichen.

In der Dispersion, die die Metallteilchen, beschichtet mit der organischen Komponente, als Dispergiermittel, erhalten auf oben beschriebene Weise, enthält, neigt eine Elektrolyt-Konzentration der gesamten Dispersion dazu, höher zu sein, weil es Gegen-Ionen von Metallsalz, einen Rest des Reduktionsmittels und des anderen Dispergiermittels als den Metallteilchen gibt. Weil die Dispersion in einem solchen Zustand eine hohe Leitfähigkeit hat, neigen die Metallteilchen zur Koagulation und zum leichten Niederschlag. Selbst wenn die Metallteilchen nicht niedergeschlagen werden, verbleibt alternativ, wenn die Gegen-Ionen des Metallsalzes, einen Rest des Reduktionsmittels oder des Dispergiermittels in einer Menge, die einen Überschuß zu der notwendigen Menge zum Dispergieren darstellt, und es gibt ein Risiko, daß die Leitfähigkeit schlechter gemacht wird. Dann können die Metallteilchen, beschichtet mit der organischen Substanz, sicher erhalten werden durch Waschen der Lösung, die die Metallteilchen enthält, zur Entfernung von überschüssigen Resten.

Als Waschverfahren enthalten Beispiele ein Verfahren, bei dem Schritte zum Stehenlassen der Dispersion, enthaltend die Metallteilchen, die mit der organischen Komponente beschichtet sind, für eine bestimmte Zeitperiode und Zugabe eines Alkohols (wie Methanol) zum erneuten Rühren, nachdem der erzeugte Überstand entfernt ist, und weiteres Stehenlassen der Mischung für eine bestimmte Zeitperiode und anschließendes Entfernen des erzeugten Überstandes mehrere Male wiederholt werden; ein Verfahren, bei dem eine Zentrifugaltrennung anstelle des obigen Stehenlassens durchgeführt wird; ein Verfahren, bei dem ein Entsalzen unter Verwendung einer Ultrafiltrationsanlage, Ionenaustauschanlage oder dergleichen durchgeführt wird. Die Metallteilchen, beschichtet mit der organischen Komponente dieser Erfindung, können erhalten werden durch solches Waschen zur Entfernung des organischen Lösungsmittels.

Die Bindezusammensetzung wird erhalten durch Mischen der anorganischen Teilchen, der Metallteilchen, beschichtet mit der organischen Komponente, und den anderen Komponenten. Das Verfahren zum Mischen ist nicht besonders beschränkt und kann entsprechend konventionell bekannten Verfahren unter Verwendung eines Rührers oder Mischers durchgeführt werden. Die Mischung kann unter Verwendung eines Spatels oder dergleichen gerührt werden oder ein Ultraschall-Homogenisator mit angemessenen Ausstoß kann verwendet werden.

Die Einstellung einer Menge der organischen Substanz und die Gewichtsreduktionsrate ist nicht besonders beschränkt, aber einfach durch Erwärmen einzustellen. Dies kann eingestellt werden durch Einstellen einer Menge einer organischen Substanz, die bei der Herstellung der Metallteilchen zugegeben wird. Die Waschbedingungen und die Anzahl der Waschungen nach Einstellung der Metallteilchen kann geändert werden. Erwärmen kann mit einem Ofen, Verdampfer oder dergleichen durchgeführt werden. Die Erwärmungstemperatur sollte innerhalb des Bereiches von 50 bis 300°C sein und die Erwärmungszeit sollte mehrere Minuten bis mehrere Stunden sein. Das Erwärmen kann unter vermindertem Druck durchgeführt werden. Eine Menge einer organischen Substanz kann bei niedriger Temperatur durch Erwärmen unter vermindertem Druck eingestellt werden. Bei Erwärmen unter normalem Druck kann selbst in der Atmosphäre oder in einer Inertatmosphäre erwärmt werden. Für die Feineinstellung der Menge der organischen Substanz können Amin oder Carbonsäure später zugegeben werden.

Die organische Komponente, die in der Bindezusammensetzung enthalten ist, und deren Menge können bestätigt werden durch Messung unter Verwendung von beispielsweise TG-DTA/GC-MS, erhältlich von Rigaku Corporation. Die Meßbedingungen können wahlweise eingestellt werden und beispielsweise kann die TG-DTA/GC-MS-Messung durchgeführt werden, wenn eine Probe mit 10 mg von Raumtemperatur bis 550°C in der Atmosphäre (Temperaturerhöhungsrate 10°C/min) gehalten wird.

Feste Teilchen können erhalten werden durch Waschen der Metallteilchen mit Methanol, Zentrifugieren (zum Beispiel 3300 Upm für 2 Minuten), zum erneuten Ausfällen, Entfernen der überstehenden Flüssigkeit und anschließendes Trocknen unter vermindertem Druck. Durch Durchführen der TG-DTA/GC-MS-Messung mit den erhaltenen festen Teilchen kann die organische Komponente, die an der Oberfläche der Metallteilchen haftet, und ihre Menge bestimmt werden.

(3) Bindeverfahren

Bei Verwendung der Bindezusammensetzung dieser Erfindung können die hohe Scherfestigkeit und Zuverlässigkeit bei dem Binden von Teilen unter Erwärmen erhalten werden. Die Bindezuverlässigkeit bedeutet, daß die mechanischen Eigenschaften und dergleichen des gebundenen Körpers für eine lange Zeitperiode aufrechterhalten werden können und beispielsweise bedeutet es, daß selbst nach Auferlegung eines Wärmezyklus für mehrere Male die mechanischen Eigenschaften und dergleichen des gebundenen Körpers nicht leicht erniedrigt werden können.

Gemäß einem Beispiel des Bindeverfahrens durch Verwendung der Bindezusammensetzung dieser Erfindung können ein Metallkörper als erstes Teil, der gebunden wird, und ein Metallkörper als zweites zu bindendes Teil durch einen Schritt zum Auftragen der Bindezusammensetzung, wobei die Bindezusammensetzung zwischen dem ersten und dem zweiten Metallkörper aufgetragen wird, und einen Bindeschritt gebunden werden, bei dem die zwischen dem ersten und dem zweiten Metallkörper aufgetragene Bindezusammensetzung bei einer gewünschten Temperatur (zum Beispiel 300°C oder weniger) zum Binden (Bildung der Bindeschicht) gesintert wird. In diesem Fall kann ein Druck auferlegt werden, aber eine ausreichende Bindefestigkeit kann ohne einen besonderen zusätzlichen Druck erhalten werden, und dies ist einer der Vorteile dieser Erfindung. Beim Sintern kann die Temperatur schrittweise erhöht und vermindert werden. Weiter ist es ebenfalls möglich, vorher ein Tensid, ein Oberflächenaktivierungsmittel oder dergleichen auf Oberflächen der zu bindenden Teile aufzutragen.

Der Erfinder dieser Erfindung hat als Ergebnis der intensiven Studie festgestellt, daß bei Verwendung der Bindezusammensetzung dieser Erfindung, wie oben erwähnt, als Bindezusammensetzung bei dem Schritt zum Auftragen der Bindezusammensetzung der erste und der zweite Metallkörper (unter Erzeugung einer dichten Bindeschicht) mit einer hohen Bindefestigkeit aneinander gebunden werden können, und der erhaltene gebundene Körper hat eine hohe Bindezuverlässigkeit.

Die "Auftragung" der Bindezusammensetzung dieser Erfindung ist ein Konzept, umfassend einen Fall zum planaren Auftragen und einen anderen Fall zum linearen Auftragen (Ziehen) der Bindezusammensetzung. Es ist möglich, daß die Konfiguration eines Beschichtungsfilmes aus der Bindezusammensetzung in dem Zustand vor Auftragen und Sintern durch Erwärmen gewünscht ist. Bei dem gebundenen Körper dieser Erfindung nach Sintern durch Erwärmen ist die Bindezusammensetzung ein Konzept, umfassend sowohl eine planare als auch eine lineare Bindeschicht, und die lineare und planare Bindeschichten können kontinuierlich oder diskontinuierlich sein oder einen kontinuierlichen oder einen diskontinuierlichen Bereich haben.

Der erste und der zweite Metallkörper, die erfindungsgemäß verwendbar sind, sollten solche sein, bei denen die Bindezusammensetzung aufgetragen wird und die durch Erwärmen gesintert und verbunden werden, und es gibt keine besondere Beschränkung, aber Teile mit einer thermischen Resistenz in dem Ausmaß, daß keine Schädigung bei einer Temperatur beim Binden erfolgt, sind bevorzugt.

Viele Materialien können als Materialien, die einen solchen Metallkörper ausmachen, verwendet werden. Der Grund, warum der Metallkörper bevorzugt ist, ist, daß er ausgezeichnet bezüglich der thermischen Resistenz und der Affinität mit der Bindezusammensetzung dieser Erfindung ist, wenn die anorganischen Teilchen Metall sind. Zu bindende Teile können verschiedene Formen wie Plattenart oder Streifenart haben und können steif oder flexibel sein. Die Dicke des Substrates kann ebenfalls wahlweise ausgewählt werden. Zur Verbesserung der Anhafteigenschaft oder Adhäsivität oder für andere Zwecke kann ein Teil, bei dem eine Oberflächenschicht gebildet wird, oder ein Teil, bei dem eine Oberflächenbehandlung wie hydrophile Behandlung durchgeführt wird, verwendet werden.

Bei dem Verfahren zum Auftragen der Bindezusammensetzung auf die zu bindenden Teile ist es möglich, verschiedene Verfahren anzuwenden, und wie oben beschrieben ist es möglich, wahlweise ein Verfahren anzuwenden, ausgewählt aus Tauchen, Siebdruck, Sprühverfahren, Barcode-Verfahren, Spinnbeschichtungsverfahren, Tintenstrahlverfahren, Abgabeverfahren, Transferverfahren, Auftragungsverfahren mit einer Bürste, Gießverfahren, Flexoverfahren, Tiefdruckverfahren und Spritzenverfahren.

Der Beschichtungsfilm nach Auftragen wie oben erwähnt wird durch Erwärmen bei beispielsweise 300°C oder weniger innerhalb des Bereiches gesintert, so daß die zu bindenden Teile nicht beschädigt werden, und der gebundene Körper dieser Erfindung kann erhalten werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann, wie oben erwähnt, weil die Bindezusammensetzung dieser Erfindung verwendet wird, eine Bindeschicht mit ausgezeichneter Adhäsion in bezug auf die zu bindenden Teile erhalten werden, und eine starke Bindefestigkeit kann sicherer erhalten werden. Die Dicke der Bindeschicht kann leicht durch die Dicke des Beschichtungsfilmes gesteuert werden.

In diesem Ausführungsbeispiel wird, wenn die Bindezusammensetzung eine Bindekomponente enthält, im Hinblick auf die Verstärkung der Festigkeit der Bindeschicht und Verbesserung der Bindefestigkeit zwischen dem zu bindenden Teilen die Bindekomponente ebenfalls gebacken, aber in Abhängigkeit von den Umständen wird ein Backzustand gesteuert und die Bindekomponente kann durch Einstellen der Viskosität der Bindezusammensetzung für die Anwendung für verschiedene Druckverfahren als Primärzweck der Bindekomponente entfernt werden.

Das Verfahren zum Sintern ist nicht besonders beschränkt, aber beispielsweise können die zu bindenden Teile durch Sintern gebunden werden, um die Temperatur der auf die zu bindenden Teile aufgetragenen oder aufgezogenen Bindezusammensetzung einzustellen, beispielsweise auf 300°C oder weniger, indem beispielsweise ein konventionell bekannter Ofen oder dergleichen verwendet wird. Die untere Grenze der Temperatur zum Sintern ist nicht notwendigerweise begrenzt, und es ist bevorzugt, daß sie eine Temperatur ist, die das Binden der zu bindenden Teile ermöglicht, und ist eine Temperatur innerhalb des Bereiches, daß die Wirkung dieser Erfindung nicht beeinträchtigt wird. In der Bindezusammensetzung nach dem obigen Sintern ist es für den Erhalt einer möglichst großen Bindestärke besser, daß der Rest der organischen Substanz sehr gering ist, aber ein Anteil der organischen Substanz kann innerhalb des Umfangs verbleiben, daß die Wirkung dieser Erfindung nicht beeinträchtigt wird.

In dem Bindeverfahren des Metallkörpers dieser Erfindung ist es bevorzugt, daß die Bindeatmosphäre die Atmosphäre oder eine gemischte Atmosphäre aus Luft und Stickstoff ist, und wenn das anorganische Teilchen und die organische Komponente durch TMA innerhalb des Bereiches von Raumtemperatur bis 500°C unter einer solchen Bindeatmosphäre gemessen wird, wird die Bindetemperatur so eingestellt, daß eine Rate der Dimensionsänderung von Raumtemperatur –1,0 bis 1,0 % ist.

Beim Messen des anorganischen Teilchens und der organischen Komponente durch TMA innerhalb des Bereiches von Raumtemperatur bis 500°C unter einer solchen Bindeatmosphäre kann durch Einstellen der Rate der Dimensionsänderung von Raumtemperatur auf –1,0 % oder mehr die Adhäsion an die Grenzfläche des zu bindenden Körpers sichergestellt werden, selbst wenn das Binden ohne Druck durchgeführt wird, und durch Einstellen auf 1,0 % oder weniger kann die verbleibende Spannung, die durch die Wärmehistorie bei dem gebundenen Körper verursacht wird, vermindert werden.

In dem Bindeverfahren des Metallkörpers dieser Erfindung ist es bevorzugt, daß die Bindetemperatur auf eine Temperatur, bei der der maximale exotherme Peak erzeugt wird, oder auf eine höhere Temperatur eingestellt wird, wenn das anorganische Teilchen und die organische Komponente durch TG-DTA innerhalb des Bereiches von Raumtemperatur bis 500°C unter der Bindeatmosphäre gemessen wird.

Durch Einstellen der Bindetemperatur auf eine Temperatur, bei der der maximale exotherme Peak erzeugt wird, oder mehr, kann das Sintern zur Bindung ablaufen.

Weiterhin enthält die Bindezusammensetzung dieser Erfindung die organische Substanz, aber im Gegensatz zu konventionellen, die das Wärmehärten verwenden, wie beispielsweise ein Epoxyharz, wird keine Bindefestigkeit nach Sintern erhalten aufgrund der Wirkung der organischen Substanz, aber es wird eine ausreichende Bindefestigkeit durch Fusion der verschmolzenen Metallteilchen erhalten. Folglich wird nach dem Binden, selbst wenn die Bindezusammensetzung in einer solchen Umgebung zur Verwendung angeordnet wird, daß eine Temperatur höher ist als eine Bindetemperatur, und die restliche organische Substanz zerstört oder zersetzt wird und verschwindet, die Bindefestigkeit niemals vermindert, und daher ist sie ausgezeichnet bezüglich der thermischen Resistenz.

Gemäß der Bindezusammensetzung dieser Erfindung kann, weil das Binden mit einer Bindeschicht, die eine hohe Leitfähigkeit entwickelt, realisiert werden kann, selbst durch Sintern durch Erwärmen bei niedriger Temperatur, beispielsweise bei etwa 300°C, das zu bindende Teil mit verhältnismäßig schwacher Wärme gebunden werden. Weiterhin ist eine Sinterzeit nicht besonders beschränkt und sollte eine Sinterzeit sein zum Ermöglichen, daß die Teile bei der Sintertemperatur gebunden werden.

In dieser Erfindung kann zur weiteren Verstärkung der Adhäsion mit den zu bindenden Teilen und der Bindeschicht die Oberflächenbehandlung der zu bindenden Teile durchgeführt werden. Beispiele der Oberflächenbehandlung umfassen eine trockene Behandlung wie Koronabehandlung, Plasmabehandlung, UV-Behandlung oder Elektronenstrahlenbehandlung; ein Verfahren, bei dem eine Primärschicht und eine leitende Pasten-Aufnahmeschicht zuvor auf dem Substrat gebildet wird, und dergleichen.

(4) Metall-gebundener Körper

Der Metall-gebundene Körper dieser Erfindung kann erzeugt werden durch Verwendung der Bindezusammensetzung und des Bindeverfahrens. Der Metall-gebundene Körper dieser Erfindung ist ein Metall-gebundener Körper, bei dem die Oberflächen von zwei Metallkörpern gebunden sind durch Verwendung der Bindezusammensetzung dieser Erfindung und eine der Bindeschicht des Metall-gebundenen Körpers 30 bis 150 μm ist. Weil die Bindeschicht sich aus den anorganischen Teilchen und den Metallteilchen zusammensetzt, ist der Schmelzpunkt nach dem Sintern gleich wie das Massenmaterial im Gegensatz zu einem Lötmaterial. Im Vergleich zu der Bindeschicht, gebildet durch ein Lötmaterial, kann daher eine Heiß-Kalt-Schockzuverlässigkeit bei einer höheren Temperatur erhalten werden.

Wenn die Dicke der Bindeschicht 30 bis 150 μm ist, ist es möglich, die Bindeschicht dicht zu machen und die thermische Spannung aufgrund eines Unterschiedes des thermischen Expansionskoeffizienten von dem zu bindenden Körper abzuschwächen, und der Metall-gebundene Körper hat eine hohe Bindezuverlässigkeit.

Die repräsentativen Ausführungsbeispiele dieser Erfindung sind erläutert, aber diese Erfindung ist überhaupt nicht auf diese Beispiele beschränkt. Nachfolgend werden in den Beispielen und Vergleichsbeispielen die Bindezusammensetzung und der Metall-gebundene Körper unter Verwendung der Verbindung dieser Erfindung weiter erläutert, aber diese Erfindung ist nicht auf die Beispiele beschränkt.

Beispiele<<Beispiel 1>>

0,05 g SOLSPERSE 16000, das ein Polymer-Dispergiermittel ist, 8,0 g Hexylamin (Chemikalie vom speziellen Klassengrad, erhältlich von Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) und 0,40 g Dodecylamin (Chemikalie vom ersten Klassengrad, erhältlich von Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) wurden gemischt und die Mischung ausreichend mit einem Magnetrührer gerührt. Unter weiterem Rühren wurden 6,0 g Silberoxalat und 10,0 g Silberteilchen (durchschnittliche Teilchengröße gemäß Katalog: 3 μm), erhältlich von Mitsui Kinzoku Co. Ltd., zugegeben und die Mischung verdickt. Die erhaltene verdickte Substanz wurde in ein Bad mit konstanter Temperatur bei 120°C gegeben und ungefähr 15 Minuten reagiert.

Zum Ersatz des Dispersionsmediums einer Suspension wurden nach Zugabe von 10 ml Methanol und Rühren Silberteilchen, deren Oberfläche mit den feinen Silberteilchen beschichtet war, ausgefällt und durch Zentrifugaltrennung getrennt und dann wurde die überstehende Flüssigkeit entfernt. Nach Wiederholen der Substitutionsbehandlung wurde 1 g als Dispersionsmedium zu 15 g Silberteilchen, bei denen die Oberfläche mit den feinen Silberteilchen beschichtet war, zugegeben und gerührt, unter Erhalt der Bindezusammensetzung 1. Die folgenden Auswertungsversuche wurden durchgeführt in bezug auf die Bindezusammensetzung. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

[Auswertungstest](1) Messung der durchschnittlichen Teilchengröße (PL) der anorganischen Teilchen und Teilchen (PS) der Metallteilchen

Eine kleine Menge der Bindezusammensetzung 1 wurde mit 10 ml Toluol verdünnt, (PL) wurde gemessen entsprechend dem dynamischen Lichtstreuverfahren (DLS) mit LB-550, erhältlich von HORIBA Ltd. (PS) wurde durch Synthetisieren eines Metallteilchens ohne Zugabe der Silberteilchen gemessen.

(2) Messung des Kristallit-Durchmessers (CL) des anorganischen Teilchens und Kristall-Durchmessers (CS) des Metallteilchens

In bezug auf die Bindezusammensetzung 1 wurde der Durchmesser entsprechend dem Weitwinkel-Röntgenbeugungsverfahren mit RINT-Ultima III, erhältlich von Rigaku Corporation, gemessen. Die Messung erfolgte in dem Bereich, bei dem 2θ 30 bis 80° war, und die halbe Bandbreite bei ungefähr 38° (111 Ebene), die die größte Stärke in dem erhaltenen Beugungsspektrum hatte, wurde in die obige Scherrer-Gleichung eingesetzt, zur Berechnung des Kristallit-Durchmessers (CL). (CS) wurde gemessen durch Synthetisieren eine Metallteilchens ohne Zugabe der Silberteilchen.

(3) Bindezuverlässigkeits-Test

Ein Gold-plattiertes Alumina-Substrat (20 mm Quadrat) wurde mit der Bindezusammensetzung 1 durch Verwendung einer Metallmaske (Plattendicke 70 μm) in der Form eines 5 mm-Quadrates verdichtet, und darauf wurde ein Gold-plattierter Silicium-Chip (Bodenfläche 5 mm × 5 mm) laminiert. Der erhaltene laminierte Gegenstand wurde in einen Muffen-Ofen mit normaler Temperatur gegeben und die Sinterbehandlung durch Erwärmen bei 300°C für 30 Minuten durchgeführt. Während der Sinterbehandlung wurde ein Druck von 0,5 MPa auferlegt. Nach natürlichem Kühlen wurde der laminierte Gegenstand (Metall-gebundener Körper) herausgenommen. Der Metall-gebundene Körper wurde in eine Heiß-Kalt-Einfluß-Testmaschine (JTS-615-64A, erhältlich von FUTEC Inc.) gegeben, der Heiß-Kalt-Test wurde unter der Bedingung durchgeführt, daß ein Zyklus konstituiert war durch Halten bei –40°C und 250°C für jeweils 30 Minuten, und wurde dann nach einer wahlweisen Anzahl von Zyklen herausgenommen. Danach wurde die Bindefestigkeit gemessen unter Verwendung eines Bindetestgerätes (Modell: PTR-1101, erhältlich von RHESCA Corporation), und wenn die Bindefestigkeit nach 500 Zyklen erniedrigt war in bezug auf die Bindefestigkeit bei 0 Zyklus, war die Auswertung (x), und wenn sie sich nicht erniedrigte, war die Auswertung (O). Die Dicke der Bindeschicht war 50 μm.

(4) Messung des Hohlraumverhältnisses

In bezug auf einen Metall-gebundenen Körper, erzeugt unter den gleichen Sinterbedingungen wie oben unter (3), mit der Ausnahme, daß der Druck bei der Sinterbehandlung nicht auferlegt wurde, wurde ein Hohlraumverhältnis ausgewertet unter Verwendung einer Ultraschalltestanlage (μ-SDS), erhältlich von KJTD Co., Ltd. unter den Bedingungen der Probe: 80 MHz, φ 3 mm, PF = 10 mm. Die Messung wurde durchgeführt durch leichtes Einstellen, so daß der Reflexionspeak an der Bindegrenzfläche der höchste war, bei einer Material-Schallgeschwindigkeit = Cu:4800 mm/s. Das Hohlraumverhältnis wird erhalten durch Einstellen eines Schwellenwertes der Reflexionsfestigkeit auf 55 % und wenn die Reflexionsfestigkeit mehr ist als der Schwellenwert, wird dies als Hohlraum bewertet.

<<Beispiel 2>>

8,0 g 3-Ethoxypropylamin (Chemikalie vom speziellen Klassengrad, erhältlich von Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) und 0,40 g Dodecylamin (Chemikalie vom ersten Klassengrad, erhältlich von Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) wurden vermischt und die Mischung ausreichend mit einem Magnetrührer gerührt. Unter weiterem Rühren wurden 6,0 g Silberoxalat und 10 g Silberteilchen (reduziertes Pulver, D50 = 1,5 μm), erhältlich von Mitsui Kinzoku Co., Ltd. zugegeben und die Mischung verdickt. Die erhaltene verdickte Substanz wurde in ein Bad mit konstanter Temperatur bei 120°C gegeben und ungefähr 15 Minuten reagiert. Zum Ersetzen des Dispergiermediums einer Suspension wurden nach Zugabe von 10 ml Methanol und Rühren Silberteilchen, bei denen die Oberfläche mit den feinen Silberteilchen beschichtet war, ausgefällt und durch Zentrifugaltrennung getrennt und dann wurde die überstehende Flüssigkeit entfernt. Nach erneutem Wiederholen der Vorgänge wurde 1 g Tridecanol-Dispersionsmedium zu den 15 g der Silberteilchen, bei denen die Oberfläche mit den feinen Silberteilchen bedeckt war, gegeben und gerührt, unter Erhalt der Bindezusammensetzung 2. Folgende Auswertungstests wurden in bezug auf die Bindezusammensetzung durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

[Auswertungstest](1) Messung der Bindefestigkeit

Ein Gold-plattiertes Kupfer-Substrat (20 mm Quadrat) wurde mit der Bindezusammensetzung 2 unter Verwendung einer Metallmaske in der Form von 5 mm Quadrat beschichtet und darauf wurde ein Gold-plattierter Si-Chip (Bodenfläche 5 mm × 5 mm) laminiert. Der erhaltene laminierte Gegenstand wurde in einen Rückflußofen (erhältlich von Shinapex Co., Ltd.) gegeben und die Sinterbehandlung unter den Bedingungen durchgeführt, daß eine gesamte Zeitperiode von der Temperaturerhöhung bis zur Herausnahme in der Atmosphäre 60 Minuten war, und die höchste Temperatur war 230°C. Die Sinterbehandlung wurde ohne Druck durchgeführt. Nach Herausnehmen des laminierten Gegenstandes wurde der Bindefestigkeitstest bei normaler Temperatur unter Verwendung eines Bindetestgerätes (RHESCA Corporation) durchgeführt.

(2) Messung des Hohlraumverhältnisses

In bezug auf einen laminierten Gegenstand, erzeugt mit der Ausnahme, daß der Druck bei der Sinterbehandlung nicht auferlegt wurde, wurde ein Hohlraum bewertet unter Verwendung einer Ultraschall-Testanlage, erhältlich von KJTD Co., Ltd. (Probe von 80 MHz, φ 3 mm, PF = 10 mm). Die Messung wurde durchgeführt durch leichtes Einstellen, so daß der Reflexionspeak an der Bindegrenzfläche der höchste war, bei einer Materialgeschwindigkeit = Cu:4800 mm/s. Das Hohlraumverhältnis wird erhalten durch Einstellen eines Schwellenwertes der Reflexionsfestigkeit als 55 %, und wenn die Reflexionsfestigkeit größer war als der Schwellenwert, wird dies als Hohlraum bewertet.

(3) Hochtemperatur-Zuverlässigkeit

Der Metall-gebundene Körper, gesintert im obigen Abschnitt (1), wurde in eine Heiß-Kalt-Einfluß-Testmaschine (erhältlich von FUTEC Inc.) gegeben und der Heiß-Kalt-Test unter der Bedingung durchgeführt, daß ein Zyklus konstituiert war durch Halten bei –40°C und 200°C für jeweils 10 Minuten und dann erfolgte die Herausnahme nach einer wahlweisen Anzahl von Zyklen. Wenn das Hohlraumverhältnis nach 20 Zyklen beachtlich erhöht war in bezug auf die Bindefestigkeit bei Zyklus 0, ist die Auswertung x, wenn sie etwas erhöht war, ist die Auswertung Δ und wenn sich nichts änderte, ist die Auswertung O.

(4) Hoch-Temperatur-Zuverlässigkeit von nicht-plattiertem Cu-Substrat

Ein nicht-plattiertes und ein Sauerstoff-freies Kupfersubstrat (20 mm Quadrat) wurde beschichtet mit der Bindezusammensetzung 1 durch Verwendung einer Metallmaske in der Form von 5 mm Quadrat und darauf wurde ein Gold-plattierter Si-Chip (Bodenfläche 5 mm × 5 mm) laminiert. Der erhaltene laminierte Gegenstand wurde in einen Rückflußofen (erhältlich von Shinapex Co., Ltd.) gegeben und die Sinterbehandlung unter der Bedingung durchgeführt, daß eine gesamte Zeitperiode von der Temperaturerhöhung bis zur Herausnahme, während Stickstoffgas durchfloß, 60 Minuten war, und die höchste Temperatur war 250°C. Eine Sauerstoff-Konzentration nach Sintern war 0,1 %. Die Sinterbehandlung wurde ohne Druck durchgeführt. Nach Herausnehmen des laminierten Gegenstandes wurden der Bindefestigkeitstest und der Heiß-Kalt-Einflußtest bei normaler Temperatur unter Verwendung eines Bindetestgerätes (RHESCA Corporation) durchgeführt. Der Heiß-Kalt-Einflußtest wurde durchgeführt durch Verwendung der Heiß-Kalt-Einflußtestmaschine, erhältlich von FUTEC Inc., unter der Bedingung, daß ein Zyklus konstituiert war durch Halten bei –40°C und 200°C für jeweils 10 Minuten und dann erfolgte die Herausnahme nach der wahlweisen Anzahl von Zyklen. Wenn das Hohlraumverhältnis nach 20 Zyklen beachtlich erhöht war in bezug auf die Bindefestigkeit bei Zyklus 0 ist die Auswertung x, wenn sie sich etwas erhöhte, ist die Auswertung Δ, und wenn sich nichts änderte, ist die Auswertung O.

(5) Messung der Rate der Dimensionsänderung

Eine Probe, die erzeugt war durch Einführen von 1 g Bindezusammensetzung 1, die kein Dispergiermedium enthielt, in eine Düse mit 5 × 20 mm und die bei einem Druck von 20 kN gepreßt war, wurde unter Verwendung von THA (TMA8310, erhältlich von Rigaku Corporation) bewertet. Die Messung wurde in der Atmosphäre bei einer Temperaturerhöhungsrate von 5°C/min von Raumtemperatur bis 500°C durchgeführt, und die Rate der Änderung der Länge der Probe von Raumtemperatur wurde als Rate der Dimensionsänderung verwendet.

<<Beispiel 3>>

Eine Bindezusammensetzung 3 wurde auf gleiche Weise wie bei Beispiel 2 hergestellt, mit der Ausnahme, daß 3-Methoxpropylamin (Chemikalie vom ersten Klassengrad, erhältlich von Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) anstelle von 3-Ethoxypropylamin verwendet wurde, und die verschiedenen Auswertungen wurden durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

<<Beispiel 4>>

Eine Bindezusammensetzung 4 wurde auf gleiche Weise wie bei Beispiel 3 hergestellt, mit der Ausnahme, daß Butylcarbitolacetat anstelle von Tridecanol verwendet wurde, und die verschiedenen Auswertungen wurden durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

<<Beispiel 5>>

Eine Bindezusammensetzung 5 wurde auf gleiche Weise wie bei Beispiel 3 hergestellt, mit der Ausnahme, daß Silberteilchen (reduziertes Pulver, D50 = 3,0 μm), erhältlich von Mitsui Konzoku Co., Ltd., anstelle von Silberteilchen mit 1,5 μm verwendet wurde, und die verschiedenen Auswertungen wurden durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

<<Beispiel 6>>

Eine Bindezusammensetzung 6 wurde auf gleiche Weise wie bei Beispiel 3 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Sauerstoff-Konzentration nach Sintern 1 % war, indem die Fließrate von Stickstoffgas bei dem Binden an das Cu-Substrat reguliert wurde, und die verschiedenen Auswertungen wurden durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

<<Beispiel 7>>

Eine Bindezusammensetzung 7 wurde auf gleiche Weise wie bei Beispiel 3 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Sauerstoff-Konzentration nach Sintern 5 % war, indem die Fließrate von Stickstoffgas bei dem Binden an das Cu-Substrat reguliert wurde, und die verschiedenen Auswertungen wurden durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

<<Beispiel 8>>

Eine Bindezusammensetzung 8 wurde auf gleiche Weise wie bei Beispiel 2 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die maximale Temperatur bei der Sinterbehandlung 250°C war, und die verschiedenen Auswertungen wurden durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.

<<Vergleichsbeispiel 1>>

Eine Vergleichs-Bindezusammensetzung wurde auf gleiche Weise wie bei Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß Silberteilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße gemäß Katalogwert von 0,3 μm anstelle der Silberteilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße gemäß Katalogwert von 3 μm verwendet wurden, und die verschiedenen Auswertungen wurden durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

<<Vergleichsbeispiel 2>>

0,40 g SOLSPERSE 16000, das ein Polymer-Dispergiermittel ist, 2,0 g Hexylamin (Chemikalie vom ersten Klassengrad, erhältlich von Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) und 0,40 g Dodecylamin (Chemikalie vom ersten Klassengrad, erhältlich von Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) wurden gemischt und die Mischung ausreichend mit einem Magnetrührer gerührt. Unter weiterem Rühren wurden 6,0 g Silberoxalat zugegeben und die Mischung verdickt. Die erhaltene verdickte Substanz wurde in ein Bad bei konstanter Temperatur von 100°C gegeben und für ungefähr 15 Minuten reagiert.

Zum Ersatz des Dispersionsmediums einer Suspension wurden nach Zugabe von 10 ml Methanol und Rühren Silberteilchen ausgefällt und durch Zentrifugaltrennung getrennt und dann wurde die Überstandlösung entfernt. Zu den erhaltenen feinen Silberteilchen als Dispersionsmedium wurde 1 g Dihydroterpinylacetat gegeben und gerührt, unter Erhalt der Silberkolloid-Dispersion. Zur Entfernung von Verunreinigungen wie organischen und anorganischen Komponenten, die an den Silberteilchen (durchschnittliche Teilchengröße gemäß Katalog: 3 μm) erhältlich von Mitsui Kinzoku Co., Ltd., hafteten, wurden 10 g Silberteilchen gewogen und in eine 50 ml wäßrige Lösung gegossen, die hergestellt war durch Verdünnen von 0,1 ml 35%ige Salpetersäure auf 100 ml durch Ionen-Austauschwasser. Nach Ultraschallbehandlung wurden die Silberteilchen durch Zentrifugalvorgang ausgefällt und dann ein Überstand entfernt. Danach wurde Methanol durch Diphragma-Pumpe entfernt, die somit erhaltenen Silberteilchen und 0,5 g Dihydroterpinylacetat wurden zu der Silberkolloid-Dispersion gegeben, unter Erhalt der Vergleichs-Bindezusammensetzung 2. Die gleichen Auswertungstests wie bei Beispiel 1 wurden durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

<<Vergleichsbeispiel 3>>

Eine Vergleichs-Bindezusammensetzung 3 wurde auf gleiche Weise wie bei Beispiel 2 hergestellt, mit der Ausnahme, daß Silberteilchen (reduziertes Pulver, D50 = 8,5 μm), erhältlich von Mitsui Kinzoku Co., Ltd., anstelle der Silberteilchen mit 1,5 μm verwendet wurden, und die verschiedenen Auswertungen wurden durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. In Tabelle 3 ist der Fall, bei dem die Bindefestigkeit 20 MPa oder mehr ist durch O dargestellt, und der Fall, bei dem weniger als 20 MPa ist, ist durch x dargestellt. [Tabelle 1]

Bindezusammensetzung 1 Vergleichs-Bindezusammensetzung 1 Vergleichs-BindezusammensetzungDurchschnittliche Teilchengröße PL der Silberteilchen in der Bindezusammensetzung (μm) 3,5 0,5 0,05 und 3,2 (zwei Peaks, Verteilung)Durchschnittliche Teilchengröße der Silberteilchen (μm) (Katalogwert) 3,0 0,3 3Kristallit-Durchmesser CL der Silberteilchen inder Bindezusammensetzung (nm) 29 25 29Durchschnittliche Teilchengröße PS derfeinen Silberteilchen in der Bindezusammensetzung (nm) 45 45 50Kristallit-Durchmesser CS der feinen Silberteilchen in der Bindezusammensetzung (nm) 11 11 12Vorhandensein oder Abwesenheit der feinen Silberteilchen, die an der Oberfläche von Silberteilchen haften Vorhandensein Vorhandensein AbwesenheitHochtemperatur-Zuverlässigkeit O X XHohlraumverhältnis (%) 1 50 20

Bei Verwendung der Bindezusammensetzung 1, die die Teilchen enthielt, bei denen die feinen Silberteilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 45 nm an der Oberfläche der Silberteilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 3,0 μm hafteten, ist das Hohlraumverhältnis beachtlich klein und ist 1 %, und eine hohe Bindezuverlässigkeit kann erhalten werden. Im Gegensatz dazu ist bei der Vergleichs-Bindezusammensetzung 1, die die Teilchen, bei denen die feinen Silberteilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 45 nm an der Oberfläche der kleinen Silberteilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,3 μm haften, das Hohlraumverhältnis 50 %, und somit kann eine ausreichende Bindezuverlässigkeit nicht erhalten werden. Bei der Vergleichs-Bindezusammensetzung 2, die die feinen Silberteilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 50 nm und die Silberteilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 3,0 μm enthielt, wobei die feinen Silberteilchen nicht an der Oberfläche des Silberteilchen hafteten, ist das Hohlraumverhältnis 20 %, und somit kann eine genügende Bindezuverlässigkeit nicht erhalten werden.

Durch Verwendung der Bindezusammensetzung 1 wurden die Metall-gebundenen Körper durch Variation der Dicke der Bindeschicht innerhalb des Bereiches von 10 bis 200 μm hergestellt. Der Binde-Zuverlässigkeitstest wurde in bezug auf die erhaltenen Metall-gebundenen Körper durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt. Die Dicke der Bindeschicht wurde durch die Beschichtungsmenge der Bindezusammensetzung 1 gesteuert.

Bei Verwendung der Bindezusammensetzungen 2 bis 7, bei denen die Gewichtszunahme nach dem DTA-Peak beobachtet wurde, ist die Bindefestigkeit 20 MPa, das Hohlraumverhältnis ist niedrig und eine gute Hochtemperaturzuverlässigkeit kann erhalten werden. Solche Eigenschaften können nicht nur dann erhalten werden, wenn das Cu-Substrat mit Gold plattiert war, sondern ebenfalls, wenn das Cu-Substrat nicht mit Gold plattiert war. [Tabelle 3]

Beispiel 2 Beispiel 8 Vergleichsbeispiel 3Sintertemperatur (°C) 230 250 230Rate der Dimensionsänderung (%) 0,13 0,47 1,96Anfängliche Bindefestigkeit O O XAnfängliches Hohlraumverhältnis (%) 0 0 20Hochtemperatur-Zuverlässigkeit O O X

Die Bindezusammensetzung 2 und die Bindezusammensetzung 8, die das Dispergiermedium nicht enthielten, zeigen eine extrem kleine Rate der Dimensionsänderung, und die Beispiele 2 und 8, bei denen die Bindezusammensetzungen 2 bzw. 8 verwendet wurden, und das Verfahren zum Binden des Metall-gebundenen Körpers gemäß dieser Erfindung ergab Metall-gebundene Körper mit hoher Bindefestigkeit und Hochtemperaturzuverlässigkeit. Im Gegensatz dazu ist die Rate der Hohlräume bei Vergleichsbeispiel 3 hoch und somit kann eine genügende Bindefestigkeit und Hochtemperatur-Zuverlässigkeit nicht erhalten werden. [Tabelle 4]

Dicke der Bindeschicht (μm) 10 20 30 50 100 150 200Bindezuverlässigkeit X X O O O O X

Wenn die Dicke der Bindeschicht innerhalb des Bereiches von 30 bis 150 μm liegt, kann eine hohe Bindezuverlässigkeit erhalten werden. Im Gegensatz dazu ist, wenn die Dicke der Bindeschicht weniger als 30 μm (10 oder 20 μm) oder größer als 150 μm (200 μm) ist, die Bindefestigkeit im Hinblick auf den Heiß-Kalt-Einflußtest von 500 Zyklen erniedrigt und somit kann eine ausreichende Bindezuverlässigkeit nicht erhalten werden.