丝网印刷用导电性胶粘剂以及无机原材料的接合体及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及能够用于电子部件等的电极或电路的形成、部件间的胶粘等的丝网印 刷用导电性胶粘剂以及使用该胶粘剂的无机原材料的接合体及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 目前，银糊等导电性糊被用于形成电子部件等的电极或电路。另外，导电性糊还用 作导电性胶粘剂而用于部件间的胶粘等。作为导电性胶粘剂所要求的特性，除导电性以外， 还可以列举用于向电子部件的发热向外部释放的热传导性。通常，金属的电阻率与热导率 具有相关关系，根据威德曼-弗朗兹定律，由A =LXT/pv(式中，X为金属的热导率，L 为洛伦兹数，T为绝对温度，pv为金属的电阻率）表示。即，该定律表明，导电膜的电阻率 越低，则热导率越高。因此，银等电阻率低的金属从热传导性的方面考虑是优良的。
[0003] 在专利文献1中，公开了一种导电性糊，其包含粒径为l〇〇nm以下的银纳米粒子、 由具有羧基的有机化合物和高分子分散剂构成的保护胶体以及溶剂。在KKTC以上对该导 电性糊进行煅烧而除去溶剂时，银纳米粒子烧结，形成包含金属键的导电膜，因此能够形成 导电性接近于基体的金属膜。另外，在该文献中记载了 ：在银纳米粒子的被胶粘面为贵金属 的情况下，对被胶粘面也进行烧结而进行金属键合，因此实现包含金属键合的接合，能够飞 跃性地实现低电阻且高散热性的接合。此外，在该文献中，将上述导电性糊涂布于一个被胶 粘物（所谓的基板或引线框架）上后，在该涂布的导电性糊上设置另一个被胶粘物（所谓 的芯片），利用两个被胶粘物夹着该涂布的导电性糊，进行加热而使其胶粘。
[0004] 但是，在使用该导电性糊（胶粘剂）的方法中，生产率低，用途也受限。即，在上 述方法中，在所涂布的导电性糊上安装芯片之前，所涂布的胶粘剂的溶剂挥发而干燥时，即 使安装芯片，也不会与芯片胶粘。对于胶粘剂的干燥而言，涂布面积越小则越快，并且涂布 厚度越薄则越快。芯片安装工序中，在涂布胶粘剂后经过数小时后进行芯片安装的情况很 多，为了应对这样的工序，需要使胶粘剂中使用的溶剂的挥发速度延迟的方法。尤其是，在 LED(发光二极管）芯片的接合中，接合面积为数百ymO (数百ymX数百ym)以下，胶 粘剂的干燥特别快。在利用分配器、针转印的胶粘剂的涂布中，所涂布的胶粘剂以100 um 以上的厚度被涂布或转印，因此胶粘剂的干燥慢，但会发生胶粘剂的涂布厚度的偏差、胶粘 剂的渗出等，因此，在要求高度的位置精度的LED封装中，利用分配器、针转印的胶粘剂的 涂布并不适合。另外，由于涂布了所需以上的多余的胶粘剂，因此导致成本升高。
[0005] 作为高精度且廉价的涂布方法，可以列举丝网印刷。丝网印刷中，能够以约数十 um的厚度涂布胶粘剂，与分配器、针转印相比，也能够以高精度涂布印刷图案。丝网印刷 中，糊的粘度、流变性变得重要。为了控制糊的粘度、流变性，在普通的导电性胶粘剂中使用 兼具胶粘性和粘性的树脂。但是，在使用普通的导电性胶粘剂的情况下，金属纳米粒子与被 胶粘面的界面或金属纳米粒子间因物理性接触而变成导通，电阻值和散热性下降。另一方 面，金属纳米粒子在其表面上化学吸附有由表面活性剂形成的表面保护剂，通过选择表面 保护剂，能够确保印刷性。需要说明的是，印刷性优良的金属纳米粒子糊中，通常相对于金 属纳米粒子吸附有大量表面保护剂。这种情况下，由于金属纳米粒子间的烧结受阻而难以 接合。对于表面保护剂相对于金属纳米粒子较少的糊而言，也可以通过提高金属浓度而得 到适合于丝网印刷的流变性，但这种情况下，涂布胶粘剂后的干燥变得极其迅速。
[0006] 需要说明的是，作为用于形成绝缘保护膜的树脂组合物，在专利文献2中公开了 一种树脂组合物，其包含具有至少一个来源于酸酐基和/或羧基的键的树脂、无机微粒以 及脲改性聚酰胺化合物和/或脲-氨酯。在该文献中记载了：提高丝网印刷等的印刷精度。 在该文献中，记载了：使用脲改性聚酰胺化合物和/或脲-氨酯作为粘度调节剂。在实施例 中，将包含具有碳酸酯骨架的树脂、二氧化硅粒子或硫酸钡粒子等无机粒子和上述粘度调 节剂的树脂组合物进行丝网印刷后，进行加热固化而形成树脂覆膜。
[0007] 但是，在该文献中并没有记载无机微粒与粘度调节剂的相互作用。
[0008] 现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1 :日本特开2010-150653号公报
[0011] 专利文献2 :日本特开2010-31182号公报
【发明内容】
[0012] 发明所要解决的问题
[0013] 因此，本发明的目的在于提供通过在丝网印刷后进行加热而能够赋予高导电性和 对无机原材料的胶粘性的导电性胶粘剂以及使用该胶粘剂的无机原材料的接合体及其制 造方法。
[0014] 本发明的另一目的在于提供即使利用丝网印刷形成微细图案、生产率也高、还能 够提高散热性和对无机原材料的胶粘性的导电性胶粘剂以及使用该胶粘剂的无机原材料 的接合体及其制造方法。
[0015] 用于解决问题的方法
[0016] 本发明人为了完成上述课题而进行了深入研宄，结果发现，通过将含有金属纳米 粒子（A1)和含有具有羧基的有机化合物和具有羧基的高分子分散剂的保护胶体（A2)的金 属胶体粒子（A)、具有酰胺键和/或脲键的粘度调节剂（B)以及分散溶剂（C)组合，能够通 过在进行丝网印刷后进行加热而赋予高导电性和对无机原材料的胶粘性，从而完成了本发 明。
[0017] 即，本发明的丝网印刷用导电性胶粘剂包含：
[0018] 含有金属纳米粒子（A1)和保护胶体（A2)的金属胶体粒子（A)，上述保护胶体 (A2)含有具有羧基的有机化合物和具有羧基的高分子分散剂；
[0019] 具有酰胺键和/或脲键的粘度调节剂（B);以及
[0020] 分散溶剂（C)。
[0021] 上述粘度调节剂（B)可以具有脲改性聚酰胺骨架。
[0022] 上述粘度调节剂（B)还可以具有聚氧C2_4亚烷基和/或烷基。
[0023] 上述粘度调节剂（B)的比例相对于100质量份金属纳米粒子（A1)优选为约1质 量份~约4质量份。
[0024] 上述保护胶体（A2)的比例相对于100质量份金属纳米粒子（A1)优选为约1质量 份~约3质量份。
[0025]上述分散溶剂（C)可以是大气压下的沸点为220°C以上且分子内具有多个羟基的 溶剂。
[0026] 此外，本发明提供一种无机原材料的接合体的制造方法，其包括：
[0027] 印刷工序，将上述丝网印刷用导电性胶粘剂丝网印刷到第一无机原材料的接合面 上；和
[0028] 烧结工序，将第二无机原材料的接合面粘贴到该印刷后的导电性胶粘剂上，利用 两个无机基材夹着上述导电性胶粘剂，然后，在l〇〇°C以上进行加热而将上述导电性胶粘剂 烧结。
[0029] 在该制造方法中，第一和第二无机原材料中的至少一个无机原材料的接合面可以 含有贵金属。
[0030] 另外，本发明提供通过该制造方法得到的无机原材料的接合体。
[0031] 发明效果
[0032] 在本发明中，通过将含有金属纳米粒子（A1)和含有具有羧基的有机化合物和具 有羧基的高分子分散剂的保护胶体（A2)的金属胶体粒子（A)、具有酰胺键和/或脲键的粘 度调节剂（B)以及分散溶剂（C)组合，即使粘度调节剂（B)的使用量少，也能够增粘，并且 具有酰胺键和/或脲键的粘度调节剂（B)不易滞留于基材表面/金属纳米粒子界面（被 胶粘面），因此，金属纳米粒子（A1)容易与无机原材料接触，通过在进行丝网印刷后进行加 热，能够赋予高导电性和对无机原材料的胶粘性。即，在本发明中，即使将胶粘剂增粘至丝 网印刷性所需的程度，也能够对煅烧膜赋予高导电性，能够兼顾以往作为相反特性的丝网 印刷性和导电性。此外，即使利用丝网印刷形成微细图案，生产率也高，还能够提高散热性 和对无机原材料的胶粘性。
【具体实施方式】
[0033] [丝网印刷用导电性胶粘剂]
[0034] 本发明的丝网印刷用导电性胶粘剂包含：含有金属纳米粒子（A1)和含有具有羧 基的有机化合物和具有羧基的高分子分散剂的保护胶体（A2)的金属胶体粒子（A)、具有酰 胺键和/或脲键的粘度调节剂（B)以及分散溶剂（C)。
[0035] 作为导电性胶粘剂，理想的是通过金属纳米粒子（A1)之间以及金属纳米粒子 (A1)与基材（无机原材料）的结合来确保导电性（及散热性）和与基材的胶粘性。但是， 以往的导电性胶粘剂中，对于由金属粒子与粘结剂树脂（例如环氧树脂）的混合物形成的 导电性胶粘剂而言，利用粘结剂树脂表现出与基材的胶粘性，但仅通过物理性接触不发生 金属键合，因此不能得到充分的导电性。另一方面，对于不使用粘结剂树脂、仅包含金属纳 米粒子和溶剂的导电性胶粘剂（例如专利文献1中记载的导电性胶粘剂）而言，通过金属 键合能够确保导电性、胶粘性，但丝网印刷性（适当的粘度、流变性）不充分，因此添加作为 增粘剂的高分子成分（例如乙基纤维素）来进行调整，但增粘剂容易滞留于基材表面/金 属纳米粒子界面（被胶粘面），阻碍基于金属键合的胶粘。
[0036] 在本发明中，通过使用上述粘度调节剂（B)作为不会滞留于基材表面/金属纳米 粒子界面（被胶粘面）的高分子成分，高分子成分不会滞留于基材表面/金属纳米粒子界 面（被胶粘面），因此容易产生基材与金属纳米粒子（A1)的结合，能够确保基于金属键合的 胶粘性和导电性。此外，粘度调节剂（B)在少