接合方法、接合结构体及其制造方法技术

本发明专利技术提供能得到无空隙、致密且耐热性高、可靠性优异的接合部的接合方法和接合部的可靠性高的接合结构体。在将第1接合对象物和第2接合对象物接合时，第1接合对象物具有由Sn或含Sn合金构成的第1金属，第2接合对象物具有由含有选自Ni、Mn、Al及Cr中的至少一种和Cu的合金构成的第2金属，并且在第1接合对象物和第2接合对象物接触的状态下进行热处理，在两者的界面上生成金属间化合物，由此将第1接合对象物和第2接合对象物接合。作为第1金属，使用含Sn 70重量％以上的合金。作为第1金属，使用含Sn 85重量％以上的合金。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供能得到无空隙、致密且耐热性高、可靠性优异的接合部的接合方法和接合部的可靠性高的接合结构体。在将第1接合对象物和第2接合对象物接合时，第1接合对象物具有由Sn或含Sn合金构成的第1金属，第2接合对象物具有由含有选自Ni、Mn、Al及Cr中的至少一种和Cu的合金构成的第2金属，并且在第1接合对象物和第2接合对象物接触的状态下进行热处理，在两者的界面上生成金属间化合物，由此将第1接合对象物和第2接合对象物接合。作为第1金属，使用含Sn 70重量％以上的合金。作为第1金属，使用含Sn 85重量％以上的合金。【专利说明】
本专利技术涉及将一方的接合对象物（第1接合对象物）和另一方的接合对象物（第 2接合对象物）接合的接合方法、使用该接合方法形成的接合结构体及其制造方法。
技术介绍
作为将表面安装型电子部件安装在基板等上时的安装方法，将电子部件的外部电 极焊接到基板上的安装用电极（陆地电极）等上进行安装的方法被广泛使用。 作为在这种通过焊接进行安装的方法中所使用的焊膏，例如有人提出含有（a)由 Cu、Al、Au、Ag等高熔点金属或含有这些金属的高熔点合金构成的第2金属（或合金）球与 (b)由Sn或In构成的第1金属球的混合体的焊膏（可参见专利文献1)。 此外，在该专利文献1中还公开了使用该焊膏的接合方法和电子设备的制造方 法。 然而，在使用该专利文献1的焊膏进行焊接时，如图8(a)示意所示，含有低熔点金 属（例如Sn)球51、高熔点金属（例如Cu)球52和助焊剂53的焊膏被加热而发生反应，焊 接后，如图8 (b)所示，多个高熔点金属球52介由在来自低熔点金属球的低熔点金属和来自 高熔点金属球的高熔点金属之间形成的金属间化合物54而连结，通过该连结体，接合对象 物连接-连结（焊接）在一起。 然而，在该专利文献1的接合方法、电子设备的制造方法中，为了连接接合对象 物，需要另行准备焊膏，存在实施接合方法用的设备、工序等受制约的问题。 此外，在为该专利文献1的焊膏的情况下，通过在焊接工序中对焊膏进行加热，生 成高熔点金属（例如Cu)与低熔点金属（例如Sn)的金属间化合物，但在Cu (高熔点金属） 与Sn(低熔点金属）的组合中，作为低熔点金属的Sn因其扩散速度慢而残留。焊膏中若有 Sn残留，则其高温下的接合强度会大幅降低，根据要接合的产品的种类，有时会无法使用。 此外，会有焊接工序中残留的Sn在之后的其他焊接工序中熔融而流出之虞，作为在温阶连 接中使用的高温焊料，存在可靠性低的问题。 S卩，例如在半导体装置的制造工序中，经过进行焊接的工序制造半导体装置后，想 要用回流焊的方法将该半导体装置安装到基板上时，会有半导体装置制造工序的焊接工序 中残留的Sn在回流焊工序中熔融而流出之虞。 此外，要使低熔点金属完全成为金属间化合物，使Sn不残留，在焊接工序中，需要 高温且长时间的加热，但由于还要兼顾生产效率，因而实际应用上不可行。 为了解决这种问题，有人提出含有由第1金属粉末和熔点高于第1金属粉末的第 2金属粉末构成的金属成分以及助焊剂成分的焊膏，在该焊膏中，使第1金属为Sn或含Sn 合金，使第2金属（Cu-Mn或Cu-Ni)为会与上述第1金属生成显不310°C以上的烙点的金属 间化合物且在第2金属粉末的周围最初生成的金属间化合物的晶格常数与第2金属成分的 晶格常数之差即晶格常数差在50%以上的金属或合金（可参见专利文献2)。 另外，在该专利文献2中，作为第2金属，列举示出了导体图案或Cu-Ni等。 此外，专利文献2中，还提出了使用上述焊膏的接合方法、接合结构以及电子设备 的制造方法。 而且，根据使用该焊膏的接合方法，能够进行可大幅减少Sn残留量、在回流焊时 不发生焊料流出、高温下的接合强度、接合可靠性优异的接合。 然而，在使用专利文献2的焊膏的接合方法中，Cu-Mn、Cu-Ni等第2金属与Sn或 Sn合金等第1金属的扩散反应快速发生，因而Sn呈现液状的时间短，迅速形成熔融温度高 的金属间化合物，因此，视情况，可能会在接合部内产生空隙。因此，期待有一种能够进行接 合可靠性更高的接合的接合方法。 此外，在专利文献2的接合方法中，也需要在接合对象物之外另行准备焊膏，实施 接合方法用的设备、工序等也受制约。 专利文献： 专利文献1 :日本特开2002-254194号公报 专利文献2 :PCT申请公开说明书第2011/027659号
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述问题而作出的，旨在提供在不需要使用焊膏等接合材料的 情况下能够对第1接合对象物和第2接合对象物进行接合部无空隙、耐热性优异、可靠性高 的接合的接合方法、使用该接合方法形成的接合可靠性高的接合结构体及其制造方法。 为了解决上述问题，本专利技术的接合方法是将第1接合对象物和第2接合对象物接 合的方法，其特征在于， 第1接合对象物具有由Sn或含Sn合金构成的第1金属， 第2接合对象物具有由含有选自Ni、Mn、Al及Cr中的至少一种和Cu的合金构成 的第2金属， 在所述第1接合对象物和所述第2接合对象物接触的状态下进行热处理，在两者 的界面上生成金属间化合物，由此将所述第1接合对象物和所述第2接合对象物接合。 另外，在本专利技术中，"第1接合对象物"和"第2接合对象物"是为了区别表示一对 接合对象物中的一方和另一方而使用的称呼，并不是意图按照接合对象物的种类、结构等 进行区分。 例如，在将芯片型电子部件的外部电极接合到电路基板的安装用电极上时，可以 将前者称为第1接合对象物，将后者称为第2接合对象物，也可将后者称为第1接合对象 物，将前者称为第2接合对象物。 此外，作为本专利技术的接合方法中的第1和第2接合对象物，例如像上述那样列举出 芯片型电子部件的外部电极和搭载有芯片型电子部件的电路基板上的安装用电极等，但本 专利技术包括接合对象物的一方例如为"镀有第1金属或第2金属的Cu线"、"镀有第1金属或 第2金属的金属端子"等之类的情况。 此外，在本专利技术中，由Sn或含Sn合金构成的第1金属（熔点低于第2金属的低熔 点金属）例如有以形成在电极表面的由Sn或含Sn合金构成的镀层的方式给出的情况等。 这种情况下，由第1金属形成的镀层优选位于第1或第2接合物的最表面。但是，视情况， 还可在该第1金属镀层表面进一步形成其他层（例如贵金属镀层等）。 此外，上述第2接合对象物具有由含有选自Ni、Μη、Α1及Cr中的至少一种和Cu的 合金（Cu合金）构成的第2金属，关于该第2金属，例如有以形成在电极表面的Cu合金的 镀层的方式给出的情况等。优选由该第2金属形成的镀层也位于第1或第2接合对象物的 最表面，但视情况，也可在其表面形成Sn镀层、Au镀层等抗氧化膜。 在本专利技术中，优选上述第1金属为含Sn 70重量％以上的合金。 第1金属为含Sn 70重量％以上的合金时，能够更切实地得到本专利技术的效果，即能 得到无空隙且耐热性高、可靠性优异的接合部。 此外，更优选上述第1金属为含Sn 85重量％以上的合金。 第1金属为含Sn 85重量％以上的合金时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
接合方法，用于将第1接合对象物和第2接合对象物接合，在该方法中，第1接合对象物具有由Sn或含Sn合金构成的第1金属，第2接合对象物具有由含有选自Ni、Mn、Al及Cr中的至少一种和Cu的合金构成的第2金属，在所述第1接合对象物和所述第2接合对象物接触的状态下进行热处理，在两者的界面上生成金属间化合物，由此将所述第1接合对象物和所述第2接合对象物接合。

【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：中野公介，关本裕之，高冈英清，钓贺大介，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP