电子元器件模块、以及电子元器件模块的制造方法技术

本发明专利技术提供一种电子元器件模块及其制造方法，具备使用到接合材料的内部为止都能切实烧结的铜粒子糊料形成的、铜粒子的耐氧化性优异且接合可靠性高的接合部。使用铜粒子糊料将外部端子与连接对象接合，铜粒子糊料包括：粒度分布的粒径峰值在0.1～5.0μm范围内且烧结前的平均微晶粒径在30～100nm范围内且粒子表面不具有抑制凝集的分散剂的铜粒子、及在铜粒子烧结时的煅烧温度下起到还原作用的有机化合物。在电子元器件(31)具备的外部端子(33)经由接合材料(34)与连接对象(36)电连接以机械连接的电子元器件模块(30)中，上述接合材料为通过上述铜粒子糊料烧结形成的平均微晶粒径在60～150nm范围内的烧结体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用铜粒子糊料制造的电子元器件模块、以及电子元器件模块的制造方法。
技术介绍
随着近些年的电子技术的发展，例如将表面安装型的电子元器件安装在电路基板上来构成的电子元件模块被广泛使用。而且，在将表面安装型的电子元器件(以下，仅称为电子元器件)安装在电路基板上时，使用导电性的接合材料将电子元器件的外部端子与配置在电路基板上的安装用电极(连接对象)进行机械连接、电连接。作为上述的接合材料，在专利文献1中，提出了一种烧结性接合材料，该材料是包含粒径1000nm以下的铜纳米粒子的液体或者糊料，其中，铜纳米粒子的个数基准的粒径分布的粒径峰值在粒径为1～35nm的区间、以及粒径比35nm大且1000nm以下的区间中分别有一个以上，铜纳米粒子包含一次粒子和作为一次粒子的融合物的二次粒子。并且，在专利文献1中，公开了在上述的烧结性接合材料中包含分散剂(分散稳定剂)，此外，公开了氢、甲酸或者乙醇的气氛作为煅烧工序的还原气氛。专利文献1除此以外，还公开了在使用上述烧结性结合材料对电子元器件进行接合的情况下，在接合电子元器件的方向上加压并且实施烧结热处理。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2013－91835号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题然而，在粒径为1～35nm的区间中存在粒径峰值的情况下，存在以下问题：具有上述的粒径的粒子即尺寸较小的粒子容易凝集，此外比表面积较大，容易氧化，因此材料的稳定性较差。此外，在包含分散剂的情况下，在煅烧时容易引起体积收缩，形成空隙，因此存在接合强度降低的问题。并且，在将氢、甲酸或者乙醇的气氛作为煅烧气氛的情况下，例如，存在以下问题：在电子元器件和连接对象的接合区域较大的情况下，还原气氛气体不能提供至接合部的内部区域，难以在期望的还原性气氛下对内部区域进行煅烧。即存在以下问题：在与还原性气氛接触的接合部的外周附近容易进行煅烧，在内部区域难以进行煅烧，因此在内部区域形成未烧结区域，从而降低接合强度。本专利技术是为了解决上述技术问题，其目的是提供一种电子元器件模块、以及电子元器件模块的制造方法，该电子元器件模块使用如下的铜粒子糊料来制造：作为导电成分的铜粒子的稳定性(耐氧化性)优异，并且难以形成空隙，能形成接合可靠性较高的接合部，并且不仅构成接合部的接合材料的表面附近能可靠地烧结，接合材料的内部都能可靠地烧结。解决技术问题的技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术的电子元器件模块具有如下结构：电子元器件具备的外部端子经由接合材料与连接对象电连接以及机械连接，其特征在于，所述接合材料通过使铜粒子糊料烧结来形成，该铜粒子糊料包括：铜粒子，该铜粒子的粒径分布的粒径峰值在0.1～5.0μm范围内，并且烧结前的平均微晶粒径在30～100nm范围内，并且在粒子表面不具有抑制凝集的分散剂；以及有机化合物，该有机化合物在使所述铜粒子烧结时的煅烧温度下起到还原作用。此外，所述接合材料优选为烧结后的铜粒子的平均微晶粒径在60～150nm范围内的铜烧结体。通过使烧结后的平均微晶粒径在60～150nm，从而形成稳定的铜烧结体。此外，在上述的铜粒子糊料中，所述有机化合物优选为具有羟基的有机化合物。通过使用具有羟基的有机化合物作为在用于烧结铜粒子的煅烧温度下起到还原作用的有机化合物，从而能在煅烧工序中去除形成在铜粒子的表面的氧化物膜，在煅烧工序中铜不被氧化而切实地烧结，从而能使本专利技术更具实效性。此外，所述有机化合物优选为包含选自由三乙醇胺、甘油、乙二醇、三甘醇、二乙二醇、二丙二醇构成的群的至少一种。通过使用选自上述群的至少一种，从而能使本专利技术更具实效性。此外，所述连接对象优选为配置在电路基板上的安装用电极。通过以本专利技术的方法将电子元器件的外部端子连接至电路基板上的安装用电极，从而能切实地制造可靠性较高的电子元器件模块，其具有如下结构：例如在电路基板上搭载IC芯片和层叠陶瓷电容器等的表面安装型的电子元器件。此外，所述连接对象优选为安装在所述外部端子的金属端子。通过以本专利技术的方法将电子元器件的外部端子安装到金属端子上，从而能切实地制造可靠性较高的带有端子的电子元器件模块。此外，本专利技术的电子元器件模块的制造方法中，该电子元器件模块具有如下结构：电子元器件具备的外部端子经由接合材料与连接对象电连接以及机械连接，其特征在于，包括如下工序：对所述电子元器件和所述接合对象进行定位，使得所述电子元器件的所述外部端子经由铜粒子糊料与所述连接对象相对的工序，该铜粒子糊料包括：铜粒子，该铜粒子的粒径分布的粒径峰值在0.1～5.0μm范围内，并且烧结前的平均微晶粒径在30～100nm范围内，并且在粒子表面不具有抑制凝集的分散剂；以及有机化合物，该有机化合物在使所述铜粒子烧结时的煅烧温度下起到还原作用；以及通过进行热处理使包含在所述铜粒子糊料中的所述铜粒子烧结，从而形成铜粒子的平均微晶粒径在60～150nm内的铜烧结体，并且将所述电子元器件的所述外部端子和所述连接对象经由所述铜烧结体接合的工序。在本专利技术的电子元器件模块的制造方法中，优选为将所述电子元器件放置在所述接合对象上，以使所述电子元器件的所述外部端子经由所述铜粒子糊料与所述连接对象相对，在该状态下，进行所述热处理而无需从外部施加力。通过使用上述那样的铜粒子糊料，从而能进行热处理而无需从外部施加力，由于没有加压，能减少对电子元器件的损坏，并且能形成微小的接合部。此外，优选为在惰性气氛中实施所述热处理。通过在惰性气氛中进行热处理，从而能进一步切实地使构成铜粒子糊料的铜粒子烧结，从而能使本专利技术更具实效性。专利技术效果用作为构成上述铜粒子糊料的铜粒子的粒度分布的粒径峰值在0.1～5.0μm范围内的铜粒子不会过于微细，因此难以氧化且稳定性优异，另一方面是在烧结性方面，平均微晶粒径为30～100nm的低值，能在300℃以下的低温进行烧结，在烧结后成为平均微晶粒径60～150nm左右的铜烧结体，是会成为稳定的接合材料的铜粒子。此外，铜粒子由于在其表面不具有抑制凝集的分散剂，因此由烧结获得的铜烧结体的密度较高，能获得空隙所占比例较小的烧结体。即，铜粒子的粒径为100nm以下的所谓纳米粒子若不存在分散剂就会凝集，但是在上述的铜粒子糊料中，铜粒子的粒度分布的粒径峰值在0.1～5.0μm的范围内，因此即使不使用分散剂也能抑制凝集。此外，在平均微晶粒径为100nm以下的纳米粒子的情况下，利用其效果(纳米尺寸效果)能在低温下烧结，但是在本专利技术中通过将铜粒子的平均微晶粒径设为30～100nm的范围内，从而能在300℃以下进行低温烧结。即，通过将铜粒子的粒度分布的粒径峰值设为0.1～5.0μm的高值，并且将微晶粒径设为30～100nm的低值，从而可以即使不掺合分散剂也不会凝集，并且能在300℃以下进行低温烧结。此外，上述的铜粒子糊料由于包含有在用于烧结铜粒子的煅烧温度下起还原作用的有机化合物(例如溶剂)，因此通过该有机化合物的还原作用，成为阻碍烧结的主要因素的铜粒子表面的铜氧化物被还原，因此不需要特别在还原性气氛中进行煅烧，能在惰性气氛下进行烧结。此外，若在使用还原气体的还原气氛下进行煅烧，则在将上述的铜粒子糊料作为接合材料使用的情况下，存在以下问题：在接合部的表面和周边部进行烧结，而在接合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子元器件模块，其具有如下结构：电子元器件具备的外部端子经由接合材料与连接对象电连接以及机械连接，其特征在于，所述接合材料通过使铜粒子糊料烧结来形成，该铜粒子糊料包括：铜粒子，该铜粒子的粒径分布的粒径峰值在0.1～5.0μm范围内，并且烧结前的平均微晶粒径在30～100nm范围内，并且在粒子表面不具有抑制凝集的分散剂；以及有机化合物，该有机化合物在使所述铜粒子烧结时的煅烧温度下起到还原作用。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.04 JP 2014-0192121.一种电子元器件模块，其具有如下结构：电子元器件具备的外部端子经由接合材料与连接对象电连接以及机械连接，其特征在于，所述接合材料通过使铜粒子糊料烧结来形成，该铜粒子糊料包括：铜粒子，该铜粒子的粒径分布的粒径峰值在0.1～5.0μm范围内，并且烧结前的平均微晶粒径在30～100nm范围内，并且在粒子表面不具有抑制凝集的分散剂；以及有机化合物，该有机化合物在使所述铜粒子烧结时的煅烧温度下起到还原作用。2.如权利要求1所述的电子元器件模块，其特征在于，所述接合材料是烧结后的铜粒子的平均微晶粒径在60～150nm范围内的铜烧结体。3.如权利要求1或2所述的电子元器件模块，其特征在于，所述有机化合物是具有羟基的有机化合物。4.如权利要求1至3中任意一项所述的电子元器件模块，其特征在于，所述有机化合物包含选自由三乙醇胺、甘油、乙二醇、三甘醇、二乙二醇、二丙二醇构成的群中的至少一种。5.如权利要求1至4中任意一项所述的电子元器件模块，其特征在于，所述连接对象是配置在电路基板上的安装用电极。6.如权利要求1至4中任意一项所述的电子元器件模块，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：清野绅弥，林俊孝，藤田颂，
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