烧结材料、连接结构体、复合粒子、接合用组合物以及烧结材料的制造方法技术

技术编号:22268411 阅读:88 留言:0更新日期:2019-10-10 17:54
本发明专利技术提供一种热应力和接合强度均优异的烧结材料、具有该烧结材料的连接结构体、能够制造烧结材料的接合用组合物以及烧结材料的制造方法。本发明专利技术提供一种烧结材料,其具有基部(1)、缓冲部(2)以及填充部(3)。缓冲部(2)以及填充部(3)分散存在于基部(1)中。基部(1)是金属的烧结体,缓冲部(2)由空孔以及不同于所述烧结体的材料中的至少一种形成,填充部(3)由粒子以及纤维中的至少一种形成。将烧结材料的三维图像中所述缓冲部的体积分布的峰度设为A,将除去填充部后的所述烧结材料的三维图像中缓冲部的体积分布的峰度设为B时,满足A>B。

Sintered materials, connection structures, composite particles, bonding compositions and manufacturing methods of sintered materials

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】烧结材料、连接结构体、复合粒子、接合用组合物以及烧结材料的制造方法
本专利技术涉及烧结材料以及在连接部具有该烧结材料的连接结构体、复合粒子、接合用组合物以及烧结材料的制造方法。
技术介绍
众所周知,以往,在作为用于逆变器等的功率半导体装置(功率器件)中的一种的非绝缘型半导体装置(连接结构体)中,为了固定半导体元件,使用连接部件。该连接部件例如可由固化性的粘接剂或烧结性材料等形成,根据粘接部件的材料种类,也可成为半导体装置的电极之一。例如,专利文献1、2公开了,利用调整了空孔率的烧结材料作为用于固定半导体元件的连接部件。通过将该烧结材料用作半导体元件的连接部件,而可确保散热性以及接合强度。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2011-77225号公报专利文献2:日本特开2014-96545号公报
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题但是,在使用对比文件1、2等所公开的具有空孔的烧结材料作为连接部件的情况下,空孔具有缓和热应力的作用,但也成为强度降低的主要原因。因此,例如,如专利文献2所公开的(第[0012]段),有此外设置空孔率低的致密层的必要,因此,得到连接部件的工序变得复杂,此外,由于存在空孔率低的致密层,因此存在造成缓和热应力的作用降低的问题。由此,在作为现有的连接部件的烧结材料中,难以兼具缓和热应力的作用以及接合强度,在需要高输出特性的半导体装置的使用中,依然存在改善的余地。本专利技术是鉴于上述情况而完成的,本专利技术的目的在于,提供兼具优异的缓和热应力的作用以及接合强度的烧结材料、具备该烧结材料的连接结构体、复合粒子、用于制造烧结材料的接合用组合物以及烧结材料的制造方法。解决技术问题的技术手段本专利技术人为达成上述目的而进行了深入研究,结果发现,通过控制烧结材料中具有应力缓和作用的缓和部(空孔等)的分布状态,可以达成上述目的,从而完成了本专利技术。即,本专利技术例如包含以下项所记载的专利技术。项1、一种烧结材料,其具有基部、缓冲部以及填充部,其中,所述基部为金属的烧结体,所述缓冲部以及填充部分散存在于所述基部中,所述缓冲部由空孔以及不同于所述烧结体的材料中的至少一种形成,所述填充部由粒子以及纤维中的至少一种形成,将所述烧结材料的三维图像中所述基部的体积分布的峰度设为A,将除去所述填充部后的所述烧结材料的三维图像中基部的体积分布的峰度设为B时,满足A>B。项2、一种烧结材料,其具有基部、缓冲部以及填充部,其中,所述基部为金属的烧结体,所述缓冲部以及填充部分散存在于所述基部中,所述缓冲部由空孔以及不同于所述烧结体的材料中的至少一种形成,所述填充部由粒子以及纤维中的至少一种形成,将所述烧结材料的三维图像中所述基部的体积分布的峰度设为A时,A的值为0.2以上。项3、根据项1所述的烧结材料,其中,A-B的值为0.1以上。项4、根据项1~3中任一项所述的烧结材料,其中,所述填充部的含量为0.01重量%以上且10重量%以下。项5、根据项1~4中任一项所述的烧结材料,其中,所述填充部之间的最近距离为1μm以上且10μm以下。项6、根据项1~5中任一项所述的烧结材料,其中,所述基部以在一维方向上具有取向性的形式分布并存在。项7、一种连接结构体,其在连接部具有项1~6中任一项所述的烧结材料。项8、一种复合粒子,其用于形成项1~7中任一项所述的烧结材料的填充部,所述复合粒子具有在基材粒子上设置胶体催化剂或烧结促进剂而成的结构,或者具有基材粒子被金属部包覆而成的结构。项9、一种接合用组合物,其含有复合体和金属粒子,所述复合体具有在基材上设置胶体催化剂或烧结促进剂而成的结构,或者具有基材被金属部包覆而成的结构,其中,将所述接合用组合物的烧结材料的三维图像中基部的体积分布的峰度设为A,将除去所述复合体后的接合用组合物的烧结材料的三维图像中基部的体积分布的峰度设为B时,满足A>B。项10、一种接合用组合物,其含有复合体和金属粒子,所述复合体具有在基材上设置胶体催化剂或烧结促进剂而成的结构,或者具有基材被金属部包覆而成的结构,其中,将所述接合用组合物的烧结材料的三维图像中基部的体积分布的峰度设为A时,A的值为0.2以上。项11、一种烧结材料的制造方法,其包含对项9或10所述的接合用组合物进行烧结的工序。专利技术效果根据本专利技术的烧结材料,其兼具优异的缓和热应力的作用以及接合强度。因此,本专利技术的烧结材料,例如适用作用于接合半导体元件的接合部件。本专利技术的复合粒子,可适用作用于得到所述烧结材料的原料,特别适用作用于形成所述烧结材料的填充部的原料。附图说明图1是表示本专利技术的烧结材料的实施方式的一个实例并且表示其截面的示意图。图2(a)是说明实施例1中得到的三维图像的图,图2(b)是说明将烧结材料划分为125个区块中的一个区块的图。图3是用于测定热应力的缓和作用以及接合强度的测定装置的示意图。具体实施方式以下,对本专利技术的实施方式进行详细说明。图1是表示本专利技术的烧结材料的截面的示意图。需要说明的是,在本专利技术中,烧结材料是指通过烧结形成的生成物。本实施方式的烧结材料具备基部1、缓冲部2以及填充部3。如图1所示,缓冲部2以及填充部3分散存在于基部1中。需要说明的是,虽仅为明确起见的注释,但也可表达为缓冲部2以及填充部3分散存在于烧结材料中。基部1是金属的烧结体,是成为烧结材料的母体的部分。缓冲部2由空孔以及不同于所述烧结体的材料中的至少一种形成。一般而言,烧结材料具有空孔,但本专利技术的烧结材料既存在具有空孔的情况,也存在该空孔的一部分或全部被不同于所述烧结体的材料填充的情况。烧结材料中存在的缓冲部2可仅由空孔形成。或者,烧结材料中存在的缓冲部2可仅由不同于所述烧结体的材料形成。此外,烧结材料也可具有由空孔形成的缓冲部2以及由不同于所述烧结体的材料形成的缓冲部2这两者。缓冲部2在烧结材料中形成多个,多个缓冲部2可互不凝聚而独立存在。或者,多个缓冲部2的一部分或全部也可在烧结材料中相连(连通)存在。填充部3由粒子以及纤维中的至少一种形成。填充部3在烧结材料中形成多个。也可存在多个填充部3中的一部分由粒子形成而剩余部分由纤维形成的情况。多个填充部3可互不凝聚而独立散布于烧结材料中,也可一部分凝聚并存在。就缓冲部2容易分散并存在的观点而言,填充部3优选不凝聚而均匀分散并存在于烧结材料中。填充部3以其表面的一部分或整体与基部1(烧结体)接触的方式存在。填充部3与基部1的烧结体例如可进行化学键合而接触。该化学键合的种类并无限定。例如,当形成填充部3的粒子和/或纤维如下所述在填充部3的表面具有金属时,所述化学键合可为金属键合。在该情况下,该金属也可与构成基部1的金属形成固溶体。由此,填充部3变得易于不凝聚并均匀分散存在于烧结材料中。本专利技术的烧结材料可具有如图1所示的结构。特别是,本专利技术的烧结材料可分为下述两种形态。以下,将两种形态的烧结材料分别称为第一实施方式、第二实施方式。第一实施方式的烧结材料中,当将该烧结材料的三维图像中所述基部1的体积分布的峰度设为A,将除去所述填充部3后的所述烧结材料的三维图像中基部1的体积分布的峰度设为B时,满足A>B。第二实施方式的烧结材料中,当将该烧结材料的三维图像中所述基部1的体积分布的峰度设为A时,A的值为0.2以上。烧结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种烧结材料,其具有基部、缓冲部以及填充部,其中,所述基部是金属的烧结体,所述缓冲部以及填充部分散存在于所述基部中,所述缓冲部由空孔以及不同于所述烧结体的材料中的至少一种形成,所述填充部由粒子以及纤维中的至少一种形成,将所述烧结材料的三维图像中所述基部的体积分布的峰度设为A,将除去所述填充部后的所述烧结材料的三维图像中基部的体积分布的峰度设为B时,满足A>B。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.20 JP 2017-0291431.一种烧结材料,其具有基部、缓冲部以及填充部,其中,所述基部是金属的烧结体,所述缓冲部以及填充部分散存在于所述基部中,所述缓冲部由空孔以及不同于所述烧结体的材料中的至少一种形成,所述填充部由粒子以及纤维中的至少一种形成,将所述烧结材料的三维图像中所述基部的体积分布的峰度设为A,将除去所述填充部后的所述烧结材料的三维图像中基部的体积分布的峰度设为B时,满足A>B。2.一种烧结材料,其具有基部、缓冲部以及填充部,其中,所述基部是金属的烧结体,所述缓冲部以及填充部分散存在于所述基部中,所述缓冲部由空孔以及不同于所述烧结体的材料中的至少一种形成,所述填充部由粒子以及纤维中的至少一种形成,将所述烧结材料的三维图像中所述基部的体积分布的峰度设为A时,A的值为0.2以上。3.根据权利要求1所述的烧结材料,其中,A-B的值为0.1以上。4.根据权利要求1~3中任一项所述的烧结材料,其中,所述填充部的含量为0.01重量%以上且10重量%以下。5.根据权利要求1~4中任一项所述的烧结材料,其中,所述填充部之间的最近距离为1...

【专利技术属性】
技术研发人员:野本博之笹平昌男
申请(专利权)人:积水化学工业株式会社
类型:发明
国别省市:日本,JP

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