絲網印刷用導電性膠粘劑以及無機原材料的接合體及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及能夠用于電子部件等的電極或電路的形成、部件間的膠粘等的絲網印 刷用導電性膠粘劑以及使用該膠粘劑的無機原材料的接合體及其制造方法。
【背景技術】
[0002] 目前，銀糊等導電性糊被用于形成電子部件等的電極或電路。另外，導電性糊還用 作導電性膠粘劑而用于部件間的膠粘等。作為導電性膠粘劑所要求的特性，除導電性以外， 還可以列舉用于向電子部件的發(fā)熱向外部釋放的熱傳導性。通常，金屬的電阻率與熱導率 具有相關關系，根據威德曼-弗朗茲定律，由A =LXT/pv(式中，X為金屬的熱導率，L 為洛倫茲數(shù)，T為絕對溫度，pv為金屬的電阻率）表示。即，該定律表明，導電膜的電阻率 越低，則熱導率越高。因此，銀等電阻率低的金屬從熱傳導性的方面考慮是優(yōu)良的。
[0003] 在專利文獻1中，公開了一種導電性糊，其包含粒徑為l〇〇nm以下的銀納米粒子、 由具有羧基的有機化合物和高分子分散劑構成的保護膠體以及溶劑。在KKTC以上對該導 電性糊進行煅燒而除去溶劑時，銀納米粒子燒結，形成包含金屬鍵的導電膜，因此能夠形成 導電性接近于基體的金屬膜。另外，在該文獻中記載了 ：在銀納米粒子的被膠粘面為貴金屬 的情況下，對被膠粘面也進行燒結而進行金屬鍵合，因此實現(xiàn)包含金屬鍵合的接合，能夠飛 躍性地實現(xiàn)低電阻且高散熱性的接合。此外，在該文獻中，將上述導電性糊涂布于一個被膠 粘物（所謂的基板或引線框架）上后，在該涂布的導電性糊上設置另一個被膠粘物（所謂 的芯片），利用兩個被膠粘物夾著該涂布的導電性糊，進行加熱而使其膠粘。
[0004] 但是，在使用該導電性糊（膠粘劑）的方法中，生產率低，用途也受限。即，在上 述方法中，在所涂布的導電性糊上安裝芯片之前，所涂布的膠粘劑的溶劑揮發(fā)而干燥時，即 使安裝芯片，也不會與芯片膠粘。對于膠粘劑的干燥而言，涂布面積越小則越快，并且涂布 厚度越薄則越快。芯片安裝工序中，在涂布膠粘劑后經過數(shù)小時后進行芯片安裝的情況很 多，為了應對這樣的工序，需要使膠粘劑中使用的溶劑的揮發(fā)速度延遲的方法。尤其是，在 LED(發(fā)光二極管）芯片的接合中，接合面積為數(shù)百ymO (數(shù)百ymX數(shù)百ym)以下，膠 粘劑的干燥特別快。在利用分配器、針轉印的膠粘劑的涂布中，所涂布的膠粘劑以100 um 以上的厚度被涂布或轉印，因此膠粘劑的干燥慢，但會發(fā)生膠粘劑的涂布厚度的偏差、膠粘 劑的滲出等，因此，在要求高度的位置精度的LED封裝中，利用分配器、針轉印的膠粘劑的 涂布并不適合。另外，由于涂布了所需以上的多余的膠粘劑，因此導致成本升高。
[0005] 作為高精度且廉價的涂布方法，可以列舉絲網印刷。絲網印刷中，能夠以約數(shù)十 um的厚度涂布膠粘劑，與分配器、針轉印相比，也能夠以高精度涂布印刷圖案。絲網印刷 中，糊的粘度、流變性變得重要。為了控制糊的粘度、流變性，在普通的導電性膠粘劑中使用 兼具膠粘性和粘性的樹脂。但是，在使用普通的導電性膠粘劑的情況下，金屬納米粒子與被 膠粘面的界面或金屬納米粒子間因物理性接觸而變成導通，電阻值和散熱性下降。另一方 面，金屬納米粒子在其表面上化學吸附有由表面活性劑形成的表面保護劑，通過選擇表面 保護劑，能夠確保印刷性。需要說明的是，印刷性優(yōu)良的金屬納米粒子糊中，通常相對于金 屬納米粒子吸附有大量表面保護劑。這種情況下，由于金屬納米粒子間的燒結受阻而難以 接合。對于表面保護劑相對于金屬納米粒子較少的糊而言，也可以通過提高金屬濃度而得 到適合于絲網印刷的流變性，但這種情況下，涂布膠粘劑后的干燥變得極其迅速。
[0006] 需要說明的是，作為用于形成絕緣保護膜的樹脂組合物，在專利文獻2中公開了 一種樹脂組合物，其包含具有至少一個來源于酸酐基和/或羧基的鍵的樹脂、無機微粒以 及脲改性聚酰胺化合物和/或脲-氨酯。在該文獻中記載了：提高絲網印刷等的印刷精度。 在該文獻中，記載了：使用脲改性聚酰胺化合物和/或脲-氨酯作為粘度調節(jié)劑。在實施例 中，將包含具有碳酸酯骨架的樹脂、二氧化硅粒子或硫酸鋇粒子等無機粒子和上述粘度調 節(jié)劑的樹脂組合物進行絲網印刷后，進行加熱固化而形成樹脂覆膜。
[0007] 但是，在該文獻中并沒有記載無機微粒與粘度調節(jié)劑的相互作用。
[0008] 現(xiàn)有技術文獻
[0009] 專利文獻
[0010] 專利文獻1 :日本特開2010-150653號公報
[0011] 專利文獻2 :日本特開2010-31182號公報

【發(fā)明內容】

[0012] 發(fā)明所要解決的問題
[0013] 因此，本發(fā)明的目的在于提供通過在絲網印刷后進行加熱而能夠賦予高導電性和 對無機原材料的膠粘性的導電性膠粘劑以及使用該膠粘劑的無機原材料的接合體及其制 造方法。
[0014] 本發(fā)明的另一目的在于提供即使利用絲網印刷形成微細圖案、生產率也高、還能 夠提高散熱性和對無機原材料的膠粘性的導電性膠粘劑以及使用該膠粘劑的無機原材料 的接合體及其制造方法。
[0015] 用于解決問題的方法
[0016] 本發(fā)明人為了完成上述課題而進行了深入研宄，結果發(fā)現(xiàn)，通過將含有金屬納米 粒子（A1)和含有具有羧基的有機化合物和具有羧基的高分子分散劑的保護膠體（A2)的金 屬膠體粒子（A)、具有酰胺鍵和/或脲鍵的粘度調節(jié)劑（B)以及分散溶劑（C)組合，能夠通 過在進行絲網印刷后進行加熱而賦予高導電性和對無機原材料的膠粘性，從而完成了本發(fā) 明。
[0017] 即，本發(fā)明的絲網印刷用導電性膠粘劑包含：
[0018] 含有金屬納米粒子（A1)和保護膠體（A2)的金屬膠體粒子（A)，上述保護膠體 (A2)含有具有羧基的有機化合物和具有羧基的高分子分散劑；
[0019] 具有酰胺鍵和/或脲鍵的粘度調節(jié)劑（B);以及
[0020] 分散溶劑（C)。
[0021] 上述粘度調節(jié)劑（B)可以具有脲改性聚酰胺骨架。
[0022] 上述粘度調節(jié)劑（B)還可以具有聚氧C2_4亞烷基和/或烷基。
[0023] 上述粘度調節(jié)劑（B)的比例相對于100質量份金屬納米粒子（A1)優(yōu)選為約1質 量份~約4質量份。
[0024] 上述保護膠體（A2)的比例相對于100質量份金屬納米粒子（A1)優(yōu)選為約1質量 份~約3質量份。
[0025]上述分散溶劑（C)可以是大氣壓下的沸點為220°C以上且分子內具有多個羥基的 溶劑。
[0026] 此外，本發(fā)明提供一種無機原材料的接合體的制造方法，其包括：
[0027] 印刷工序，將上述絲網印刷用導電性膠粘劑絲網印刷到第一無機原材料的接合面 上；和
[0028] 燒結工序，將第二無機原材料的接合面粘貼到該印刷后的導電性膠粘劑上，利用 兩個無機基材夾著上述導電性膠粘劑，然后，在l〇〇°C以上進行加熱而將上述導電性膠粘劑 燒結。
[0029] 在該制造方法中，第一和第二無機原材料中的至少一個無機原材料的接合面可以 含有貴金屬。
[0030] 另外，本發(fā)明提供通過該制造方法得到的無機原材料的接合體。
[0031] 發(fā)明效果
[0032] 在本發(fā)明中，通過將含有金屬納米粒子（A1)和含有具有羧基的有機化合物和具 有羧基的高分子分散劑的保護膠體（A2)的金屬膠體粒子（A)、具有酰胺鍵和/或脲鍵的粘 度調節(jié)劑（B)以及分散溶劑（C)組合，即使粘度調節(jié)劑（B)的使用量少，也能夠增粘，并且 具有酰胺鍵和/或脲鍵的粘度調節(jié)劑（B)不易滯留于基材表面/金屬納米粒子界面（被 膠粘面），因此，金屬納米粒子（A1)容易與無機原材料接觸，通過在進行絲網印刷后進行加 熱，能夠賦予高導電性和對無機原材料的膠粘性。即，在本發(fā)明中，即使將膠粘劑增粘至絲 網印刷性所需的程度，也能夠對煅燒膜賦予高導電性，能夠兼顧以往作為相反特性的絲網 印刷性和導電性。此外，即使利用絲網印刷形成微細圖案，生產率也高，還能夠提高散熱性 和對無機原材料的膠粘性。
【具體實施方式】
[0033] [絲網印刷用導電性膠粘劑]
[0034] 本發(fā)明的絲網印刷用導電性膠粘劑包含：含有金屬納米粒子（A1)和含有具有羧 基的有機化合物和具有羧基的高分子分散劑的保護膠體（A2)的金屬膠體粒子（A)、具有酰 胺鍵和/或脲鍵的粘度調節(jié)劑（B)以及分散溶劑（C)。
[0035] 作為導電性膠粘劑，理想的是通過金屬納米粒子（A1)之間以及金屬納米粒子 (A1)與基材（無機原材料）的結合來確保導電性（及散熱性）和與基材的膠粘性。但是， 以往的導電性膠粘劑中，對于由金屬粒子與粘結劑樹脂（例如環(huán)氧樹脂）的混合物形成的 導電性膠粘劑而言，利用粘結劑樹脂表現(xiàn)出與基材的膠粘性，但僅通過物理性接觸不發(fā)生 金屬鍵合，因此不能得到充分的導電性。另一方面，對于不使用粘結劑樹脂、僅包含金屬納 米粒子和溶劑的導電性膠粘劑（例如專利文獻1中記載的導電性膠粘劑）而言，通過金屬 鍵合能夠確保導電性、膠粘性，但絲網印刷性（適當?shù)恼扯?、流變性）不充分，因此添加作?增粘劑的高分子成分（例如乙基纖維素）來進行調整，但增粘劑容易滯留于基材表面/金 屬納米粒子界面（被膠粘面），阻礙基于金屬鍵合的膠粘。
[0036] 在本發(fā)明中，通過使用上述粘度調節(jié)劑（B)作為不會滯留于基材表面/金屬納米 粒子界面（被膠粘面）的高分子成分，高分子成分不會滯留于基材表面/金屬納米粒子界 面（被膠粘面），因此容易產生基材與金屬納米粒子（A1)的結合，能夠確保基于金屬鍵合的 膠粘性和導電性。此外，粘度調節(jié)劑（B)在少