电子元器件及电子元器件的制造方法技术

本发明专利技术中，在成为半导体元件的正面电极的导电部(1)的表面对以铜为主要成分的第1金属膜(2)进行成膜。在第1金属膜(2)的表面对以银为主要成分的第2金属膜(3)进行成膜。在第2金属膜(3)的表面，经由含有银粒子的接合层(4)接合有金属板(5)，该金属板(5)用于电连接导电部(1)与其他构件(例如绝缘基板(23)的电路图案(24))。在第2金属膜(3)中不包含会使第2金属膜(3)与含有银粒子的接合层(4)的接合强度下降的镍。由此，能够提供具有较高的接合强度及优异的耐热性和散热性的电子元器件(10)以及电子元器件(10)的制造方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术中，在成为半导体元件的正面电极的导电部(1)的表面对以铜为主要成分的第1金属膜(2)进行成膜。在第1金属膜(2)的表面对以银为主要成分的第2金属膜(3)进行成膜。在第2金属膜(3)的表面，经由含有银粒子的接合层(4)接合有金属板(5)，该金属板(5)用于电连接导电部(1)与其他构件(例如绝缘基板(23)的电路图案(24))。在第2金属膜(3)中不包含会使第2金属膜(3)与含有银粒子的接合层(4)的接合强度下降的镍。由此，能够提供具有较高的接合强度及优异的耐热性和散热性的电子元器件(10)以及电子元器件(10)的制造方法。【专利说明】
本专利技术涉及。
技术介绍
以往，提出有如下半导体装置，该半导体装置具有在设置于绝缘基板的电路图案上接合半导体元件而成的封装结构。作为将设置于半导体元件正面的电极(以下，称为正面电极)与绝缘基板的电路图案相接合的方法，已知有使用铝(Al)线、焊料来进行接合的方法。图11是表示现有封装结构的半导体装置的主要部分的剖视图。如图11所示，具有半导体元件的半导体芯片101的背面通过焊料接合层102与绝缘基板103的正面的电路图案104相接合。 绝缘基板103的背面与例如由铜(Cu)构成的金属板(以下，称为Cu板)105的正面相接合。Cu板105的背面经由焊料接合层(未图示)与基底构件106的正面相接合。利用热压接或超声波振动将设置于半导体芯片101的正面的未图示的半导体元件的正面电极连接至铝线107，并通过铝线107与电路图案104进行电连接。 图12是表示现有封装结构的半导体装置的另一示例的主要部分的剖视图。如图12所示，半导体芯片101的未图示的正面电极通过金属板108与电路图案104进行电连接。正面电极和电路图案104分别经由焊料接合层102与金属板108相接合。图12所示的半导体装置中除金属板108以外的结构与图11所示的半导体装置相同。此外，在图11、12中，省略对壳体和外部电极用端子的图示。 半导体元件的正面电极例如有铝或铝合金形成。然而，铝与焊料之间的浸润性较差，且无法与焊料牢固地紧密接合。因此，在正面电极与焊料接合层之间，需要形成与正面电极和焊料的密接性较高的凸点下金属膜(under-bump metal film)。作为凸点下金属膜，通常使用无电解Ni/Au镀膜(ENIG)。在半导体元件的正面电极表面，通过实施Ni/Au镀膜，能够使焊料与正面电极牢固地接合。 作为这种实施镀膜的方法，提出了以下方法，即:连续进行使被镀敷材料与去除金离子后的无电解金镀液相接触的工序、以及使被镀敷材料与包含金离子的无电解金镀液相接触的工序(例如，参照下述专利文献I。)。 此外，作为实施镀膜的其他方法，提出了以下方法，即:对形成于基板坯体的表面的导电部实施镀敷处理，依次形成以Ni为主要成分的无电解Ni被膜和以Au为主要成分的置换Au被膜，然后，在进行去除附着于置换Au被膜的Ni化合物的后处理的电子元器件的镀敷方法中，使用从柠檬酸、甘氨酸、乙酸、葡萄糖酸、谷氨酸、酒石酸、乙二胺四乙酸、二乙三安五一酸、苹果酸、丙二酸、亚硫酸、氨基酸、以及氨基磺酸中选择的特定的络合剂作为Ni去除液，在所述后处理中，实施使所述Ni化合物与所述Ni去除液相接触的接触处理，由此从所述置换Au被膜上去除所述Ni化合物(例如，参照下述专利文献2。)。 此外，作为由实施镀膜的其他方法制造得到的电子元器件，提出了如下电子元器件。电子元器件中，在形成于陶瓷坯体的表面的导电部上形成了 2层结构的N1-P被膜，并进一步在该N1-P被膜的表面形成Au被膜。并且，在N1-P被膜中，第I层的P含有率在3重量％以上6重量％以下,第2层的P含有率超过6重量％且在9重量％以下,且该N1-P被膜的厚度在0.1 μπι以上Ι.Ομπι以下(例如，参照下述专利文献3。)。 此外，作为实施镀膜的其他方法，提出了以下方法。在实施镀膜时，经过预处理工序、自催化Ni镀敷工序、置换Au镀敷工序，在形成于陶瓷坯体的表面的Cu电极上依次形成N1-P被膜和Au被膜。然后，在后处理工序中，将形成有Au被膜的陶瓷坯体作为被干燥物，将被干燥物提供到至少减压至13.3Pa以下的真空干燥装置内，实施真空干燥处理，以去除残留在N1-P被膜和Au被膜之间的界面中的水分。也可以使用与Ni相比离子化倾向较小的金属来代替Au被膜,具体而言,可使用Ag、Cu、Pd、以及Pt、或者使用它们的合金(例如，参照下述专利文献4。)。 此外，作为实施镀膜的其他方法，提出了以下方法。连接用端子使用在铜板上实施Ni镀敷并进一步在其表面进行金镀敷后得到的材料，在将半导体元件搭载于绝缘基板的布线上之后，对半导体元件的发射极电极(上侧)涂布含有平均粒径为5nm的Au粒子的溶液。接着，对形成于绝缘基板上的铜布线图案的表面实施Ni镀敷处理，并进一步对经由端子与半导体元件的发射极电极相连接的部分进行Au镀敷处理，然后对进行了 Au镀敷处理的布线的Au镀敷部分涂布含有Au粒子的溶液。对这些半导体元件和绝缘基板上布线中所涂布的含有Au的溶液进行干燥，形成由金粒子形成的电极部分，然后，将连接用端子搭载于该由金粒子形成的电极的上部，并以80°C加热60分钟，由此来连接半导体元件和布线(例如，参照下述专利文献5。)。 此外，作为实施镀膜的其他方法、以及将半导体元件安装于布线电路的方法，提出了以下方法。在半导体元件的基板金属层上利用无电解镀敷法形成镍类薄层，使用各向异性导电性粘接剂来对该镍类薄层与布线电路进行接合。并且，在形成镍类薄层之后，利用无电解镀敷法形成含有0.1?95重量％的钯和铅或锡的钯合金层，并使用各向异性导电粘接剂将其与布线电路相接合。各向异性导电性粘接剂含有具有突起的粒径为20 μ m以下和I μ m以下的金类、白金类，或银类微粉末来作为导电填料，使用混合有作为粘合剂的环氧类树脂的材料(例如，参照下述专利文献6。)。 此外，作为实施镀膜的其他方法，提出了以下方法。在将半导体元件安装到引线框时，在半导体元件和引线框相接合的区域，实施由Ag、或Ag合金形成的镀膜，并且，在使用包含纳米粒子的导电性粘接剂作为安装过程中的接合材料。导电性粘接剂使用以环氧树脂等热固化性树脂作为基底、且混合粒径为I?20 μ m的银粒子和20nm以下的银粒子后得到的材料(例如，参照下述专利文献7。)。 此外，作为实施镀膜的其他方法，提出了以下方法。进行以下工序，即:在被接合构件的接合界面形成含有氧的氧化物层的工序；在接合界面配置接合用材料的工序，该接合用材料包含有平均粒径为Inm以上50 μ m以下的金属化合物粒子和由有机物构成的还原剂；以及通过对被接合构件之间进行加热、加压来接合被接合构件的工序。对于所述被接合构件的接合面，在接合前预先实施以下处理，即:利用无电解镀敷或电镀来析出铜、银或镍之后，使镀敷金属表面氧化(例如，参照下述专利文献8。)。 此外，近年来，作为将半导体元件的正面电极与绝缘基板的电路图案相接合的其他方法，提出了使用含有银(Ag)粒子的接合层来进行接合的方法，以此来取代焊料接合。作为使用含有银粒子的接合层的接合方法，提出了以下方法:使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子元器件，其特征在于，包括：设置于半导体元件的表面的导电部；设置于所述导电部的表面，且由以铜为主要成分的材料形成的第1金属膜；设置于所述第1金属膜的表面，且由以与所述第1金属膜相比离子化倾向较小的金属为主要成分的材料形成的第2金属膜；以及设置于所述第2金属膜的表面，且含有银粒子的接合层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：斋藤隆，西泽龙男，木下庆人，梨子田典弘，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP