微細回路パターン用金属ナノ粒子ペーストの開発及び焼結過程解析

用于精细电路图案的金属纳米颗粒浆料的开发和烧结过程分析

• 批准号: 04F04414
• 负责人: 菅沼 克昭
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04F04414/
• 关键词: 金属ナノ粒子; 焼結; ナノペースト; 微細回路; 電気抵抗; TEM; 分散

本研究では次世代導電性接着剤や電子回路のファインパタニング採用に期待されている貴金属ナノ粒子の中で最も有望な銀ナノ粒子ペーストの開発及び焼結過程を環境調和技術,電子実装技術,ナノ材料合成技術を融合した新しい観点から調べ,新概念の電子実装用ナノペーストの開発を試みた.今年度は,商業用銀ナノペーストの焼結過程と当研究で作製した銀ナノ粒子の基礎特性について調べ,新概念の電子実装用ナノペースト開発の基礎研究を行った.商業用銀ナノペーストは焼結過程の熱分析,電気抵抗測定などを通して,焼結プロセスを把握した.銀ナノペーストは焼結過程を調べるため,180℃から250℃までの温度区間で30分間保持後,焼結程度を走査型電子顕微鏡(SEM)と透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて観察した.電気特性はナノペーストを銅板や基板材上に印刷し,焼結処理を行った後,4端子法で電気抵抗を測定した.直径10nm程度の銀粒子が均一に分散しているペーストを熱分析により調べた結果,200℃で分散剤の分離開始が確認され,200℃以上の温度で焼結可能であることがわかった.180から250℃までの温度で1時間まで保持した後,電気抵抗を測定した.電気抵抗は200〜250℃の温度区間で保持した場合,時間の経過と共に徐々に低下した.特に220℃以上の温度では,1×10^<-5>Ω・cmまで下がった.なお,組織観察でも焼結が進んでいることが確認された.一方,180℃保持では,1時間経過後も比較的に高い抵抗値を示し,より長時間保持でも電気抵抗の低下は見られなかった.組織観察でも微細な銀粒子だけが存在することがわかり,焼結温度としては適切ではないことが明らかになった.これらの結果から,最適な焼結温度範囲は220〜250℃であることがわかった.さらに低温で焼結可能な銀ペーストを作製するため,新しい銀粒子を硝酸銀溶液を化学的処理してコロイド状に析出させる手法で合成した結果,直径1〜30nm程度のナノ粒子の作製に成功した.

In this study, the development and sintering process of silver particles, the most promising among noble metal particles, the development and sintering process of silver particles, the environmental adjustment technology, the electronic assembly technology, the integration of materials synthesis technology, the new point of adjustment, and the development of new concept electronic assembly applications were studied. This year, the sintering process of commercial silver particles and the fundamental characteristics of silver particles were studied. The fundamental research on the development of new concepts for electronic devices was carried out. Thermal analysis of sintering process, electrical resistance measurement, and understanding of sintering process of commercial silver. After the sintering process was adjusted, the sintering degree was observed by SEM and TEM in the temperature range from 180 ℃ to 250℃ for 30 minutes. Electrical properties are measured by the four-terminal method after printing and sintering on copper substrates. Silver particles with diameters of about 10nm were uniformly dispersed. As a result of thermal analysis, the separation of the dispersed particles was confirmed at 200 ℃. The sintering possibility was determined at temperatures above 200 ℃. After the temperature was maintained for 1 time at 180 ℃, the electrical resistance was measured. Electrical resistance is maintained in the temperature range of 200 ~ 250℃. Especially for temperatures above 220℃, 1 ×10^<-5>Ω·cm. The organization is responsible for monitoring the sintering process. One side, 180 ℃ hold, 1 time after the comparison of high resistance value, long time hold, low resistance value. The microstructure is observed to be fine silver particles, and the sintering temperature is appropriate. The optimum sintering temperature range is 220 ~ 250℃. The silver particles were sintered at low temperature, and the silver particles were chemically treated with silver nitrate solution. As a result, the preparation of silver particles with diameters of 1 ~ 30nm was successful.