耐热性和热传导性优异的银纳米粒子低温烧结型接合材料 FlowMetal™
近年来，电子设备的发热量变得非常高，因此热量控制不可或缺。在接合材料方面，传统的低熔点焊料难以应对的情况越来越多，要求材料有更高的耐热温度和热传导率。此外，从减少环境负荷的角度来看，也需要无铅并符合RoHS Ⅱ指令等。成本方面也要重视。
阪东化学株式会社的低温烧结纳米银焊浆FlowMetal™是一种接合材料，使用了具有优异耐热性和高热传导性的银纳米粒子。通过应用银纳米粒子技术，可以在低温无加压的情况下进行接合。与高熔点的AuSn焊料相比，可以降低成本。对于逆变器用功率半导体、5G用高频设备、新一代光通信用高输出激光等高发热量设备的接合，发挥出高可靠性。
兼顾200℃以下的低温烧结和高耐热性
FlowMetal™是一种使用银纳米粒子的低温烧结型接合材料，可以同时实现低接合温度和高耐热性。以往用作接合材料的焊料会在熔点熔化进行接合。使用低熔点焊料接合发热量大的设备时，存在接合部温度达到焊料熔点以上并熔化的危险性。像AuSn焊料这样的高熔点材料具有较高的耐热温度，但接合温度必须是高温，因此制约了可以使用的构件。而且因为含金，所以成本较高。
由于纳米粒子的低温烧结性这一特点，FlowMetal™可在最低150°C的低温（注1）下烧结并接合。烧结后又会恢复到银固有的熔点（约961℃），发挥出高耐热性。关于热传导率，也通过银烧结接合实现了高热传导性。价格比含金焊料更低廉，并且不含铅，因此既能降低成本又能减少环境负荷。也支持RoHS Ⅱ指令下的使用限制。
近年来，电子设备的高速、高输出化不断推进，发热量也急剧增加。FPGA、GPU等小型高输出IC、GaN、SiC等新一代化合物半导体、大功率LED、5G用高频设备等虽具有高性能，但容易达到高温，导致热控制的难度增加。
为了在高使用温度下还能保证稳定的动作，接合材料也需要具有高耐热性和高热传导性。FlowMetal™具有在高温下运行的各种电子设备所需的足够性能，有助于延长设备的寿命，提高可靠性。
同时实现高耐热性和高热传导性，低温无加压接合
FlowMetal™用表面吸附了分散剂的银纳米粒子和溶剂制成膏状。金属微粒子具有熔点随尺寸变小而降低的特性，而在粒子的烧结进程中，熔点会再次上升。当粒子减小到纳米尺寸时，其特性表现得更加显著，正是利用这一特性，实现了低温烧结和烧结后的高耐热性。
Ph. Buffat, J-P. Borel, Phys. Rev. A 1976, 13, 2287.
图1 银纳米粒子的尺寸效应
使用含银树脂制成的普通导电膏有望具有与含银量相符的热传导性，但由于是通过树脂进行硬化接合，因此可能会因受热而劣化，无法确保耐热性。由于焊料是在熔点进行熔化并接合，耐热性取决于熔点，接合时的温度要高于熔点，因此对待接合的设备产生了制约。如果使用银纳米粒子进行低温烧结接合，对材料的制约就会很少，可以同时实现高耐热性和高热传导性，获得高剪切强度。
此外，纳米尺寸的粒子会因为表面积的增加而更活跃，导致烧结性变差，分散性也有所下降。FlowMetal™通过使用最适合的分散剂，具有优异的分散稳定性，可以在溶剂中以分散稳定化的状态提供高浓度（85-97wt%）的银粒子。由于可以低温无加压接合，因此无需准备加压调整的大型设备。点胶机涂布或金属掩模印刷后，进行模具装配，在现有的热风循环炉或回流炉中烧成即可接合。不需要额外的设备投资。还能对铜进行无加压接合（注2）。
为新一代电子设备的接合作出贡献
FlowMetal™具有优异的耐热性和热传导性，可以在最低150°C的低温（注1）下无加压烧结，可广泛用于新一代电子设备的接合。
