电子器件用的接合构造和电子器件制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种具有优异的接合强度的电子器件用的接合构造。本发明专利技术的一个侧面所涉及的电子器件用的接合构造（10）具备包含镍的第1金属层（11）、以及形成在第1金属层（11）之上且包含金、锡和镍的第2金属层（12），第2金属层（12）包含AuSn共晶相。

【技术实现步骤摘要】
电子器件用的接合构造和电子器件
本专利技术涉及电子器件用的接合构造和具备该接合构造的电子器件。
技术介绍
将构成电子器件的构件彼此经由AuSn类钎焊材料来接合的方法是众所周知的（例如参照专利文献1）。“钎焊材料（brazematerial）”是指熔点比被接合的构件（基板或者导体层等）低的合金。在使用了AuSn类钎焊材料的接合中，在被接合的一对构件的各表面预先形成Au镀层。然后，通过对夹在一对Au镀层之间的AuSn类钎焊材料进行加热并使其熔融，从而在构件间形成有接合构造，构件彼此被该接合构造电连接。在该接合方法中，Au镀层提高了AuSn类钎焊材料对构件表面的浸润性。[专利文献1]日本特开2005-262317号公报
技术实现思路
在使用了现有的AuSn类钎焊材料的接合方法中，在由AuSn类钎焊材料形成的AuSn层与和其相邻接的Au层（来自于Au镀层的层）的界面（接合界面），容易产生气泡（void）或裂缝（crack）。若对在接合界面上形成有气泡或裂缝的接合构造施加剪切力，则接合构造容易在接合界面上破损。即，在使用现有的AuSn类钎焊材料而形成的接合构造中，难以达到构件间的足够的接合强度。因此，若对具备现有的接合构造的电子器件施加掉落等冲击，则接合构造容易破损，构件间的电连接破断。本专利技术有鉴于上述情况，其目的在于提供具有优异的接合强度的电子器件用的接合构造、以及具备该接合构造的电子器件。本专利技术的一个侧面所涉及的电子器件用的接合构造（接合构造体）具备包含镍（Ni）的第1金属层、以及形成在第1金属层之上并包含金（Au）、锡（Sn）和镍（Ni）的第2金属层，第2金属层包含AuSn共晶相。在本专利技术的一个侧面所涉及的电子器件用的接合构造中，在第2金属层上位于第1金属层一侧的部分可以存在有AuSnNi合金相。在本专利技术的一个侧面所涉及的电子器件用的接合构造中，在第2金属层上位于与第1金属层相反侧的部分，可以存在有AuSn共晶相。在本专利技术的一个侧面所涉及的电子器件用的接合构造中，镍可以在AuSn共晶相内不均匀。在本专利技术的一个侧面所涉及的电子器件用的接合构造中，在AuSn共晶相内不均匀的镍的周围，Sn可以不均匀。在上述样态中，在第2金属层中的位于第1金属层一侧的部分是包含AuSnNi合金相的AuSnNi合金层，AuSnNi合金层内的镍的浓度可以伴随着与第1金属层的距离增加而减小。在本专利技术的一个侧面所涉及的电子器件用的接合构造中，第1金属层内的镍的浓度可以伴随着与第2金属层的距离减小而减小。本专利技术的一个侧面所涉及的电子器件具备上述接合构造（接合构造体）。根据本专利技术，提供具有优异的接合强度的电子器件用的接合构造、以及具备该接合构造的电子器件。附图说明图1是本专利技术所涉及的电子器件的实施方式的截面的示意图。图2是本专利技术所涉及的接合构造的实施方式的截面的示意图。图3（a）和图3（b）是表示本专利技术所涉及的接合构造的制造方法的实施方式的示意图。图4是由扫描电子显微镜（SEM）拍摄的实施例1的接合构造的截面的照片，并且是表示由能量色散X射线光谱仪（EDS）分析的部位的图。图5是由SEM拍摄的实施例2的接合构造的截面的照片，并且是表示由EDS分析的部位的图。图6是由SEM拍摄的实施例4的接合构造的截面的照片，并且是表示由EDS分析的部位的图。图7（a）是由SEM拍摄的实施例5的接合构造的截面的照片，图7（b）是图7（a）的放大图，并且是表示由EDS分析的部位的图。图8是由SEM拍摄的比较例1的接合构造的截面的照片，并且是表示由EDS分析的部位的图。具体实施方式以下，根据情况参照附图并就本专利技术所涉及的优选的实施方式进行说明。但是，本专利技术并不限定于以下所述实施方式。再有，在各个附图中，对相同或者同等的构成要素赋予相同的符号，省略重复的说明。图1～3只不过是示意图，接合构造和电子器件的形状和纵横比不限定于图1～3所示的情况。（接合构造和电子器件）图1是本实施方式的电子器件100（模块）的截面图。在此，截面是指在垂直于第1基板40和第2基板60的表面的方向（基板互相相对的方向）上的截面。本实施方式的电子器件100可以具备第1基板40、第2基板60、芯片90、以及接合构造10。接合构造10位于第1基板40与第2基板60之间，接合第1基板40与第2基板60，并将它们电连接。另外，接合构造10位于第2基板60与芯片90之间，接合第2基板60与芯片90，并将它们电连接。再有，电子器件100可以具备被接合构造10接合的一对电子部件（例如半导体元件）。第1基板40和第2基板60可以是由Si或陶瓷等无机物构成的基板。另外，第1基板40和第2基板60也可以是由树脂等有机化合物构成的基板（例如主机板）。但是，第1基板40和第2基板60可以由具有比接合构造10的形成所需要的加热温度更高的熔点的无机物构成。原因在于，由熔点高的无机物构成的第1基板40和第2基板60难以通过接合构造10的形成所需要的加热而熔融，难以损伤。芯片90只要是半导体元件等电子部件即可。图2是本实施方式所涉及的电子器件用的接合构造10的截面图。在此，截面是指在垂直于第1基板40和第2基板60的表面的方向（基板互相相对的方向）上的截面。在第1基板40上形成有导体层15。接合构造10具备层叠在导体层15上的第1金属层11、以及层叠在第1金属层11上的第2金属层12。第1金属层11包含镍。第2金属层12包含金、锡和镍。第2金属层12还包含AuSn共晶相。在此，共晶是指通过2种以上的熔融的金属的冷却而同时晶析的2种以上的合金的混合物。在AuSn共晶相的一部分中除了金和锡以外还可以包含镍。导体层15对于接合构造10来说并不是必须的，但是通过设置由金、银、铜、或铝等在电传导性上优异的物质所构成的导体层15，能够提高第1基板40与第2基板60之间的电传导性。另外，在导体层15与各基板之间，也可以设置由钛等构成的籽晶（seed）层16,17。通过籽晶层16,17，能够提高导体层15与各基板的密接性。第1金属层11和第2金属层12的组成在含有镍的这点上是连续的，且第2金属层12包含AuSn共晶相。因此，在接合构造10中，在大致平行于第1基板40或第2基板60的表面的方向上的剪切力作用于接合构造10的情况下，第2金属层12的第2基板60侧的界面上的破损、以及第1金属层11与第2金属层12的界面上的破损被抑制。在这点上，本实施方式的接合构造10与现有的接合构造相比在接合强度上优异。换言之，本实施方式的接合构造10在对剪切力的耐久性上优异。因此，即使对电子器件100施加冲击（例如掉落所引起的冲击），接合构造10也难以破损，并且接合构造10上的电连接也难以破断。另外，接合构造10与现有的接合构造相比在耐热性上也优异。AuSn共晶相中的金的浓度并没有特别的限定，相对于AuSn共晶相整体可以为60～80原子%或66～77原子%左右。AuSn共晶相中的锡的浓度并没有特别的限定，相对于AuSn共晶相整体可以为20～40原子%或23～32原子%左右。AuSn共晶相中的镍的浓度并没有特别的限定，相对于AuSn共晶相整体可以为0～10原子%或0～6原子%左右。再有，在本实施方式中元素的浓度与元素含有率同义。在第2金属层12中的位于第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子器件用的接合构造，其特征在于：具备：第1金属层，其包含镍；以及第2金属层，其形成在所述第1金属层之上，并包含金、锡和镍，所述第2金属层包含AuSn共晶相。

【技术特征摘要】
2013.03.28 JP 2013-0698791.一种电子器件用的接合构造，其特征在于：具备：第1金属层，其包含镍；以及第2金属层，其形成在所述第1金属层之上，并包含金、锡和镍，所述第2金属层包含AuSn共晶相，在所述第2金属层中的位于所述第1金属层一侧的部分是包含AuSnNi合金相的AuSnNi合金层，所述AuSnNi合金相抵接于所述第1金属层的表面。2.如权利要求1所述的电子器件用的接合构造，其特征在于：在所述第2金属层中的位于所述第1金属层一侧的部分，存在AuSnNi合金相。3.如权利要求1所述的电子器件用的接合构造，其特征在于：在所述第2金属层中的位于与所述第1金属层相反侧的部分，存在所述AuSn共晶相。4.如权利要求2所述的电子器件用的接合构造，其特征在于：在所述第2金属层中的位于与所述第1金属层相反侧的部分，存在所述AuSn共晶相。5.如权利要求1所述的电子器件用的接合构造，其特征在于：镍在所述AuSn共晶相内不均匀。6.如权利要求2所述的电子器件用的接合构造，其特征在于：镍在所述AuSn共晶相内不均匀。7.如权利要求3所述的电子器件用的接合构造，其特征在于：镍在所述AuSn共晶相内不均匀。8.如权利要求4所述的电子器件用的接合构造，其特征在于：镍在所述AuSn共晶相内不均匀。9.如权利要求5所述的电子器件用的接合构造，其特征在于：在所述AuSn共晶相内不均匀的镍的周围，锡不均匀。10.如权利要求6所述的电子器件用的接合构造，其特征在于：在所述AuSn共晶相内不均匀的镍的周围，锡不均匀。11.如权利要求7所述的电子器件用的接合构造，其特征在于：在所述AuSn共晶相内不均匀的镍的周围，锡不均匀。12.如权利要求8所述的电子器件用的接合构造，其特征在于：在所述AuSn共晶相内不均匀的镍的周围，锡不均匀。13.如权利要求2～12中的任一项所述的电子器件用的接合构造，其特征在于：在所述第2金属层中的位于所述第1金属层一侧的部分是包含所述AuSnNi合金相的AuSnNi合金层，所述AuSnNi合金层内的镍的浓度伴随着与所述第1金属层的距离的增加而减小。14.如权利要求1～12中的任一项所述的电子器件用的接合构造，其特征在于：所述第1金...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉田健一，堀川雄平，阿部寿之，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP