ナノ組織制御により準安定溶融する高融点用鉛フリーはんだの開発

Agナノ粒子の表面を有機シェルをコーティングすることにより、ナノ粒子が凝集することなく室温で安定に取り扱うことができる。このナノ粒子をペースト状にし、目的とする接合のインサート材に用いた。ペーストを300℃程度まで加熱することにより、溶剤および有機シェルが分解し、反応性に優れたAgナノ粒子が暴露する。暴露したAgナノ粒子には準安定溶融および多大な表面エネルギーを駆動力とする焼結が生じ、同時に基材とも反応性に優れることから低温短時間での接合が可能となった。従来までエレクトロニクス製品実装に使用されてきた、高温用鉛リッチはんだを用いた場合と比較して、本接合法を用いたCuやNiとの接合においては、接合温度および加圧力の最適化により、継手強度を向上することができ、これまで開発が困難とされてきた鉛フリー高温用はんだ代替材料として有用であることを示した。ダイボンディングを想定したAlやSiとの接合においても、Al表面にNi/Agめっきを施すことにより対応可能で、特に高温はんだの融点近傍の使用環境下においてはより優れた接合部特性を示すことが明らかとなった。また、銀ナノ粒子だけではなく、炭酸銀と銀との複合ナノ粒子を用いることにより、炭酸銀と銀との間で酸素の授受が行われ、表面の有機シェルをより低温での急速な分解が可能となることを見出した。この結果、炭酸銀を用いない場合よりもより低温短時間での接合が可能となり、新たな接合用材料としての可能性を示した。

Agナノ粒子の表面を有機シェルをコーティングすることにより、ナノ粒子が凝集することなく室温で安定に取り扱うことができる。このナノ粒子をペースト状にし、目的とする接合のインサート材に用いた。ペーストを300℃程度まで加熱することにより、溶剤および有機シェルが分解し、反応性に優れたAgナノ粒子が暴露する。暴露したAgナノ粒子には準安定溶融および多大な表面エネルギーを駆動力とする焼結が生じ、同時に基材とも反応性に優れることから低温短時間での接合が可能となった。従来までエレクトロニクス製品実装に使用されてきた、高温用鉛リッチはんだを用いた場合と比較して、本接合法を用いたCuやNiとの接合においては、接合温度および加圧力の最適化により、継手強度を向上することができ、これまで開発が困難とされてきた鉛フリー高温用はんだ代替材料として有用であることを示した。ダイボンディングを想定したAlやSiとの接合においても、Al表面にNi/Agめっきを施すことにより対応可能で、特に高温はんだの融点近傍の使用環境下においてはより優れた接合部特性を示すことが明らかとなった。また、銀ナノ粒子だけではなく、炭酸銀と銀との複合ナノ粒子を用いることにより、炭酸銀と銀との間で酸素の授受が行われ、表面の有機シェルをより低温での急速な分解が可能となることを見出した。この結果、炭酸銀を用いない場合よりもより低温短時間での接合が可能となり、新たな接合用材料としての可能性を示した。