接合材料制造技术

本说明书中公开了一种接合材料，其含有高熔点金属颗粒、低熔点金属颗粒和热固性助熔剂树脂。相对于高熔点金属颗粒与低熔点金属颗粒的总质量，高熔点金属颗粒的质量比例为55％至75％。

【技术实现步骤摘要】
接合材料
本说明书中公开的技术涉及接合材料，特别是不大可能导致晶须发生的接合材料。
技术介绍
已知通过将具有高熔点的金属颗粒如铜(Cu)与具有低熔点的金属颗粒如锡合金(Sn合金)混合所获得的接合材料(焊料材料)(例如，日本未经审查的专利申请公开号2002-254194(JP2002-254194A)和日本未经审查的专利申请公开号2002-261105(JP2002-261105A))。这样的接合材料适合于瞬态液相烧结法(TLPS)。上述接合材料被用于其中需要两次回流工序的安装工序(如在板上安装半导体模块)中的一次回流。
技术实现思路
在使用接合材料时，晶须的抑制是一个问题。本说明书中公开的技术提供了一种接合材料，通过该接合材料，可以通过限制高熔点金属颗粒与低熔点金属颗粒之间的共混比并且共混入热固性助熔剂树脂来抑制晶须的发生。本专利技术的一个方面涉及一种接合材料，其含有高熔点金属颗粒、低熔点金属颗粒和热固性助熔剂树脂。“高熔点金属”是指具有比“低熔点金属”高的熔点的金属。这里，特别地，高熔点金属可具有比Sn-Ag-Cu接合材料高的熔点。“低熔点金属”是指具有比“高熔点金属”低的熔点的金属。相对于高熔点金属颗粒与低熔点金属颗粒的总质量，高熔点金属颗粒的质量比例为55％至75％(因此，低熔点金属颗粒的质量比例为45％至25％)。根据上述质量比例和热固性助熔剂树脂的共混入，所有导致晶须的Sn组分被用于与高熔点金属合金化，在回流后没有剩余的Sn组分。因此，可以抑制晶须的发生。当高熔点金属颗粒的质量比例低于55％时，低熔点金属在烧结后残留。残留的低熔点金属导致晶须的发生。另一方面，当高熔点金属颗粒的质量比例超过75％时，合金化不会在整个接合材料中进行，并且存在接合强度不够的风险。这里，高熔点金属颗粒的质量比例优选为65％至75％。在这样的范围内，晶须抑制效果和接合强度之间的平衡是有利的。在实施例中，示出了其中确认了晶须抑制效果的测试结果。本说明书中公开的技术的细节和进一步改进将在下文“具体实施方式”中描述。附图说明本专利技术的示例性实施方案的特征、优点以及技术和工业重要性将在下文结合附图描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的要素，并且其中：图1为接合材料(烧结前)的图像图；图2为接合材料(烧结后)的图像图；图3A为用于说明使用接合材料的部件安装工序的图并且是用于说明膏状接合材料的印刷工序的图；图3B为用于说明使用接合材料的部件安装工序的图并且是用于说明部件装载工序的图；图3C为用于说明使用接合材料的部件安装工序的图并且是用于说明回流工序的图；图4为示出接合材料评价测试结果的表；和图5为示出接合材料评价测试结果的表。具体实施方式本说明书中公开的接合材料为导电性接合材料，其使用瞬态液相烧结法获得并可通过在260℃以下的温度下进行回流来烧结。在烧结后，接合材料不会在260℃下再熔化并且可抑制晶须的发生。根据本说明书中公开的接合材料，与相关技术相比，可以降低一次回流温度。另外，本说明书中公开的接合材料可抑制晶须的发生。也就是说，即便在烧结后长时间放置，也不会发生导电性晶须。因此，不需要绝缘方法如在烧结后向合金的表面上施加涂布试剂如绝缘树脂。本说明书中公开的接合材料的技术要素如下。这里，以下技术要素是独立的技术要素，并单独地或以不同组合呈现技术有用性。本说明书中公开的复合材料的图像示于图1和图2中。图1为烧结前的接合材料10a的图像图，图2为烧结后的接合材料10b的图像图。烧结前的接合材料10a含有高熔点金属颗粒12、低熔点金属颗粒13a和热固性助熔剂树脂14a。高熔点金属颗粒12为例如粒径为5μm至15μm的Cu颗粒。低熔点金属颗粒13a为例如粒径为20μm至40μm的Sn合金颗粒。相对于高熔点金属颗粒12与低熔点金属颗粒13a的总质量，高熔点金属颗粒12的质量比率为例如65％。助熔剂树脂14a具有流动性，并含有高熔点金属颗粒12和低熔点金属颗粒13a。由于助熔剂树脂14a具有流动性，因而烧结前的接合材料10a是膏状的。在烧结后的接合材料(图2)中，低熔点金属颗粒熔化并与一些高熔点金属颗粒合金化。硬化合金13b覆盖高熔点金属的所有残余颗粒并且烧结后的接合材料10b被烧结。另外，助熔剂树脂14b被热固化。由于会导致晶须的全部低熔点金属(图1中的低熔点金属颗粒13a)都被用于合金，因而不会发生晶须。高熔点金属颗粒可为具有比Sn-Ag-Cu接合材料高的熔点的金属(金属合金)。高熔点金属颗粒可为Cu、Cu合金、Al、Ag和Au中的任何一者，并可具有5μm至35μm的粒径。高熔点金属颗粒特别理想地为Cu颗粒。另外，当粒径小于5μm时，颗粒的聚集力增大，并且在制备接合材料膏时，粘度可能变高。另一方面，当粒径超过30μm时，由于接合材料中的金属密度降低，因而接合强度可能不够。这里，在本说明书中公开的接合材料中，作为高熔点金属颗粒，可仅含有Cu、Cu合金、Al、Ag和Au中任何一种类型的金属或者可含有多种类型的金属。高熔点金属颗粒的表面可镀覆有Sn或Sn合金。低熔点金属颗粒可为Sn合金，并理想地为中温型到低温型焊料材料如Sn-Ag型材料、Sn-Ag-Cu型材料、Sn-In-Ag-Bi型材料、Sn-Zn型材料、Sn-Zn-Bi型材料、Sn-Bi型材料和Sn-In型材料。关于低熔点金属颗粒，本说明书中公开的接合材料可仅含有一种类型的Sn合金或者可含有多种类型的Sn合金。理想地，低熔点金属颗粒为Sn合金并具有20μm至40μm的粒径。当粒径小于20μm时，针对高熔点金属颗粒的湿铺展性(润湿性)将变差，并存在回流后出现在接合材料的表面上的高熔点金属未被覆盖的可能性。结果，可能发生有缺陷的接合。当粒径超过40μm时，在板上印刷接合材料时的精度可能降低。共混到接合材料中的助熔剂树脂可包括热固性环氧树脂。特别地，作为助熔剂树脂，优选使用其中均匀混合环氧树脂、活性剂、松香、触变剂、溶剂等的树脂。另外，除了上述之外，还可包含固化促进剂、抗氧化剂、粉末表面处理剂、偶联剂等，并且它们优选相对于助熔剂树脂的树脂组成在0.01质量％至5.0质量％的范围内。环氧树脂不受特别限制，例如，可使用双酚A型、双酚F型、联苯型、萘型等。环氧树脂在室温下优选为液体。当使用固体环氧树脂时，优选将其与液体环氧树脂相组合。活性剂不受限制，只要其具有除去金属表面上存在的金属氧化物的作用即可。然而，优选有机酸、含有非解离性卤代化合物的非解离性活性剂，和胺类活性剂。作为有机酸，可例举琥珀酸、戊二酸、己二酸、吡啶甲酸、6-甲基吡啶甲酸、3-环丙基吡啶甲酸、5-丁基吡啶甲酸、6-环丁基吡啶甲酸、苯甲酸、1,2-氨基十二烷酸、癸二酸、二苯基乙酸、3,5-二溴水杨酸、对-茴香酸等。作为含有非解离性卤代化合物的非解离性活性剂，例如如日本未经审查的专利申请公开号2015-160234(JP2015-160234A)中所述，可例举其中卤素原子通过共价键键合的非盐型有机化合物。卤代化合物可以是由单一元素如氯、溴和氟的共价键形成的化合物，例如氯化产物、溴化物和氟化物，并且可以是具有氯、溴和氟中任意两者或全部的共价键的化合物。为了改善在水性溶剂中的溶解性，这样的化合物优选具有极性基团如羟基基团或羧基基团本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种接合材料，其特征在于包含：高熔点金属颗粒；低熔点金属颗粒，其熔点低于所述高熔点金属颗粒的熔点；和热固性助熔剂树脂，其中相对于所述高熔点金属颗粒与所述低熔点金属颗粒的总质量，所述高熔点金属颗粒的质量比例为55％至75％。

【技术特征摘要】
2017.09.21 JP 2017-1817021.一种接合材料，其特征在于包含：高熔点金属颗粒；低熔点金属颗粒，其熔点低于所述高熔点金属颗粒的熔点；和热固性助熔剂树脂，其中相对于所述高熔点金属颗粒与所述低熔点金属颗粒的总质量，所述高熔点金属颗粒的质量比例为55％至75％。2.根据权利要求1所述的接合材料，其特征在于所述高熔点金属颗粒的质量比例为65％至75％。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：坂田真浩，山口真树，齐藤晃一，竹内雅记，上野史贵，安克彦，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，日立化成株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP