加热接合用片材、带有切割带的加热接合用片材、及接合体的制造方法、功率半导体装置制造方法及图纸

一种加热接合用片材，其具有含有铜颗粒和聚碳酸酯的烧结前层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】加热接合用片材、带有切割带的加热接合用片材、及接合体的制造方法、功率半导体装置
本专利技术涉及加热接合用片材、带有切割带的加热接合用片材、及接合体的制造方法、功率半导体装置。
技术介绍
在半导体装置的制造中将半导体元件粘接于金属引线框等被粘物的方法(所谓的芯片接合法)起始于以往的金-硅共晶，并发展到采用焊料、树脂糊剂的方法。目前，有时会使用导电性的树脂糊剂。近年来，进行电力的控制、供给的功率半导体装置的普及变得显著。由于功率半导体装置中一直有电流流通，所以发热量大。因此，在功率半导体装置中使用的导电性的粘接剂理想的是具有高散热性和低电阻率。对功率半导体装置要求低损耗且高速运行。以往，功率半导体装置中使用IGBT(绝缘栅双极晶体管；InsulatedGateBipolarTransistor)、MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管，Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor)等使用Si的半导体。近年来，开发出使用SiC、GaN等半导体的装置，预计今后会扩大使用。使用SiC、GaN的半导体具有带隙大、绝缘破坏电场高等特征，能实现低损耗、高速运行、高温运行。在热环境严酷的汽车、小型电力转换设备等中，高温运行成为优点。对于热环境严酷的用途的半导体装置，假设250℃左右的高温运行，作为以往的接合/粘接材料的焊料、导电性粘接剂会在热特性、可靠性方面产生问题。因此，以往提出了含有烧结金属颗粒的糊剂材料(例如参照专利文献1)。含有烧结金属颗粒的糊剂材料包含纳米/微米尺寸的金属颗粒，这些金属颗粒由于纳米尺寸效应而在低于通常熔点的温度下熔解，进行颗粒间的烧结。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2014-111800号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题作为含有烧结金属颗粒的糊剂材料，大多情况下含有以银为主成分的颗粒作为烧结金属颗粒。但是，以银这样的贵金属作为主成分时，存在变得昂贵的问题。另外，含有烧结金属颗粒的糊剂材料为糊剂状态，因此，存在产生涂布时的偏差、制造的接合体的成品率下降这样的问题。本专利技术是鉴于前述问题而完成的，其目的在于，提供廉价且能够提高所制造的接合体的成品率的加热接合用片材、及具有该加热接合用片材的带有切割带的加热接合用片材。另外，在于提供使用该加热接合用片材的接合体的制造方法。另外，在于提供具有该加热接合用片材的功率半导体装置。用于解决问题的方案以往，已知低温烧结性的铜颗粒的烧结温度(烧结加速进行的温度)为260～270℃左右。另外，对含有铜颗粒的加热接合用片材进行了研究，由于铜颗粒不会单独形成片材，因此，考虑在含有粘结剂(例如热解性粘结剂)的基础上进行片材化。但是，粘结剂热解的温度通常接近或高于铜颗粒的烧结温度。因此，在铜颗粒的烧结时，存在粘结剂仍残留、烧结没有适宜地进行这样的问题。本申请专利技术人等为了解决前述问题进行了研究。其结果，对含有铜颗粒和聚碳酸酯的片材进行加热时，惊讶地发现聚碳酸酯的热解温度降低，变得一定程度上低于铜颗粒的烧结温度。而且查明，若使用铜颗粒作为加热接合用片材的烧结金属颗粒、并且使用聚碳酸酯作为粘结剂，则在烧结工序的早期，大部分聚碳酸酯被热解，能够减少铜颗粒对烧结的影响。本专利技术是基于上述发现而完成的。即，本专利技术的加热接合用片材的特征在于，具有含有铜颗粒和聚碳酸酯的烧结前层。根据前述构成，由于烧结前层含有铜颗粒和聚碳酸酯，因此在烧结工序的早期大部分聚碳酸酯被热解。其结果，具有该烧结前层的加热接合用片材能够利用铜颗粒的烧结将2个被接合物接合。特别是在烧结工序的早期，大部分聚碳酸酯被热解，因此烧结适宜地进行。其结果，能够得到成品率高的接合体。另外，根据前述构成，由于为片状而非糊剂，因此能够抑制粘贴时的渗出、向被接合物表面上的附着。另外，由于使用铜颗粒，因此与使用银等贵金属的情况相比能够廉价地制造。前述构成中，前述铜颗粒的平均粒径优选在10～1000nm的范围内。前述铜颗粒的平均粒径为1000nm以下时，能够使烧结温度更适宜地降低。另一方面，前述铜颗粒的平均粒径为10nm以上时，能够使颗粒适宜地分散于片材。前述构成中，前述铜颗粒由多个微晶构成，前述微晶的微晶直径优选为50nm以下。前述微晶的微晶直径为50nm以下时，能够使烧结温度更适宜地降低。另外，本专利技术的带有切割带的加热接合用片材的特征在于，具有：切割带、和层叠在前述切割带上的前述加热接合用片材。根据前述带有切割带的加热接合用片材，由于与切割带为一体型，因此可以省略与切割带粘贴的工序。另外，由于具备前述加热接合用片材，因此能够得到成品率高的接合体。另外，由于前述加热接合用片材是片状而不是糊剂，因此，能够抑制粘贴时的渗出、向被接合物表面上的附着。另外，由于前述加热接合用片材中使用铜颗粒，因此，与使用银等贵金属的情况相比能够廉价地制造。另外，本专利技术的接合体的制造方法的特征在于，包括：准备前述加热接合用片材的工序；和借助前述加热接合用片材将2个被接合物加热接合的工序，前述加热接合的工序中的接合温度为200～400℃的范围内。根据前述构成，由于使用前述加热接合用片材，因此，若以200～400℃进行加热接合(铜颗粒的烧结)，则在烧结工序的早期，大部分聚碳酸酯被热解。因此，烧结适宜地进行。其结果，能够得到成品率高的接合体。前述构成中，前述加热接合的工序优选在氮气气氛下、减压下、或还原气体气氛下的任一种下进行。铜颗粒具有在高温下会氧化的性质。另外，被接合物为铜制的情况下，在高温下会氧化。因此，若在氮气气氛下、减压下、或还原气体气氛下的任一种下进行加热接合的工序，则能够防止由加热导致的铜颗粒等的氧化。另外，本专利技术的功率半导体装置的特征在于，具备：前述加热接合用片材、和功率半导体元件。根据前述构成，由于具备前述加热接合用片材，因此，可以提供例如在250℃左右的高温环境下也能运行的、热特性、可靠性优异的功率半导体装置。附图说明图1是示出本专利技术的一个实施方式的带有切割带的加热接合用片材的截面示意图。图2是示出本专利技术的另一个实施方式的带有切割带的加热接合用片材的截面示意图。图3是示出两面带有隔膜的加热接合用片材的截面示意图。图4是用于说明本实施方式的半导体装置的一个制造方法的截面示意图。具体实施方式(带有切割带的加热接合用片材)以下针对本专利技术的一个实施方式的加热接合用片材及带有切割带的加热接合用片材进行说明。对于本实施方式的加热接合用片材，可以列举在以下说明的带有切割带的加热接合用片材中未贴合切割带的状态的加热接合用片材。因此，以下，对带有切割带的加热接合用片材进行说明，对于加热接合用片材，在其中进行说明。图1是示出本专利技术的一个实施方式的带有切割带的加热接合用片材的截面示意图。图2是示出本专利技术的另一个实施方式的另一种带有切割带的加热接合用片材的截面示意图。如图1所示，带有切割带的加热接合用片材10具有在切割带11上层叠有加热接合用片材3的构成。切割带11以在基材1上层叠粘合剂层2的方式构成，加热接合用片材3设置在粘合剂层2上。另外，如图2所示的带有切割带的加热接合用片材12那样，本专利技术的带有切割带的加热接合用片材也可以为仅在工件粘贴部分形成有加热接合用片材3’的构成。(加热接合用片材)加热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种加热接合用片材，其特征在于，具有含有铜颗粒和聚碳酸酯的烧结前层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.23 JP 2016-0585841.一种加热接合用片材，其特征在于，具有含有铜颗粒和聚碳酸酯的烧结前层。2.根据权利要求1所述的加热接合用片材，其特征在于，所述铜颗粒的平均粒径在10～1000nm的范围内。3.根据权利要求1或2所述的加热接合用片材，其特征在于，所述铜颗粒由多个微晶构成，所述微晶的微晶直径为50nm以下。4.一种带有切割带的加热接合用片材，其特征在于，具有：切割带、和层叠在所述切割带上的权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：菅生悠树，镰仓菜穗，本田哲士，
申请(专利权)人：日东电工株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP