接合体的制造方法及接合材料技术

本发明专利技术提供一种接合体的制造方法，其具备以下工序：第一工序，其中准备具备第一构件、第二构件和接合材料的层叠体，所述第一构件在表面设有金属柱状物，所述第二构件在表面设有电极垫，且按照金属柱状物与电极垫相互间相向的方式配置，所述接合材料设置在金属柱状物与电极垫之间，且含有金属粒子及有机化合物；第二工序，其中加热层叠体，在规定的烧结温度下使接合材料烧结，其中，接合材料满足下述式(I)的条件，(M

Manufacturing method and joint material of joint

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】接合体的制造方法及接合材料
本专利技术涉及接合体的制造方法及接合材料。
技术介绍
电子设备中的电接合一般使用钎焊接合。例如，在微型设备的倒装片接合中，在微型设备与基板上的电极垫的接合中使用钎焊球、钎焊糊料等。近年来，在倒装片接合中，随着端子的窄间距化，使用在微型设备上形成金属柱状物、将该金属柱状物与基板上的电极垫进行钎焊接合的方法。但是，钎焊接合中存在以下问题：(1)在钎焊料与电极垫之间、以及钎焊料与金属柱状物之间产生柯肯达尔空洞、(2)在接合后再次进行回流焊工序时钎焊熔融而发生接合故障、(3)产生因异种金属界面上的阻抗不匹配所导致的信号的反射等。对此，提出了使用混合有铜微米粒子和铜纳米粒子的接合剂(铜糊料)将设置于微型设备上的铜柱状物与基板上的铜垫之间进行接合的方法(专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：美国专利申请公开第2016/0351529号
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题但是，专利文献1等以往的方法中，需要在高加压下(例如1.0Mpa以上的加压下)对待接合的构件彼此进行热压接。因此，会产生需要特殊的制造装置、制作多个接合结构体时需要分别地进行加压等量产性的课题。另外，在高加压下的热压接中，由于会对待接合的构件(例如微型设备)施加负荷，因此有时会发生量产合格率降低、长期可靠性降低等不良情况。另一方面，本专利技术人们的研究结果获知了，当在以往的方法中降低接合时所施加的压力时，易于发生接合故障。于是，本专利技术的目的在于提供即便是在减少了接合时所施加的压力时、接合故障也难以发生的接合体的制造方法及该方法中使用的接合材料。用于解决技术问题的手段本专利技术的一个方面涉及一种接合体的制造方法，其具备以下工序：第一工序，其中准备具备第一构件、第二构件和接合材料的层叠体，所述第一构件在表面设有金属柱状物，所述第二构件在表面设有电极垫，且按照金属柱状物与电极垫相互间相向的方式配置，所述接合材料设置在金属柱状物与电极垫之间，且含有金属粒子及有机化合物；第二工序，其中加热层叠体，在规定的烧结温度下使接合材料烧结。该制造方法中，接合材料满足下述式(I)的条件。(M1-M2)/M1×100≥1.0(I)[式(I)中，M1表示在第二工序中接合材料的温度到达烧结温度时的接合材料的质量，M2表示接合材料中的不挥发成分量。]根据上述接合体的制造方法，即便是在减少了接合时所施加的压力时，也难以发生接合故障。因此，根据上述接合体的制造方法，在接合时不需要施加较高的压力，可以在减少对所接合的构件的伤害的同时，获得工序简化、接合装置简化、制造合格率提高等效果。利用上述制造方法能够减少接合时的压力的原因虽不清楚，但一个原因可举出是因为能够抑制第一构件(例如微型设备)与第二构件(例如基板)之间的热膨胀率差所引起的接合部(由接合材料形成的层)的破坏(断裂、孔隙等)、或能够抑制接合部与第一构件或第二构件的界面处的剥离。即，在将接合材料烧结之前的升温过程中将接合材料中的有机化合物除去时，由于接合力不会作用于残留于接合部的金属粒子之间，因此第一构件与第二构件之间的接合力变得非常弱。其结果是，由于伴随烧结时的升温的第一构件与第二构件的热膨胀差，引起接合部的破坏或剥离。另一方面推测，根据上述制造方法，可以在达到烧结温度之前使一定量的有机化合物残留于接合部中，通过该有机化合物而将金属粒子间接合，因此能够抑制因上述热膨胀率差所引起的接合部的破坏或剥离。接合材料中的有机化合物可以含有选自具有300℃以上沸点的有机溶剂及在还原环境气体下的5％重量减少温度为100℃以上的热分解性树脂中的至少1种。此时，可以容易地满足上述式(I)的条件。本专利技术的另一方面涉及一种接合材料，其用于将金属柱状物与电极垫接合。该接合材料含有金属粒子和有机化合物，该有机化合物含有选自具有300℃以上沸点的有机溶剂及在还原环境气体下的5％重量减少温度为100℃以上的热分解性树脂中的至少1种。根据该接合材料，在上述接合体的制造方法中，可以容易地满足式(I)的条件。因此，根据该接合材料，即便是减少了接合时施加的压力，也难以发生接合故障。上述方面的制造方法及上述方面的接合材料中，热分解性树脂可以含有选自聚碳酸酯、聚(甲基)丙烯酸、聚(甲基)丙烯酸酯及聚酯中的至少1种。通过使用这些热分解性树脂，可以进一步抑制接合故障的发生。上述方面的制造方法及上述方面的接合材料中，上述有机溶剂的含量及上述热分解性树脂的含量的合计量以接合材料的总质量为基准计可以为1.0质量％以上。此时，在能够容易地满足上述式(I)的条件的同时，能够进一步抑制接合故障的发生。上述第二工序中的烧结温度可以为150～300℃。换而言之，上述接合材料可以是被用于通过在150～300℃的烧结温度使其烧结而将金属柱状物与电极垫接合的接合材料。在为这种烧结温度时，则在能够容易地满足上述式(I)的条件的同时，能够进一步抑制接合故障的发生。根据上述制造方法，即便是在无加压或0.1MPa以下的加压下，也可获得难以发生接合故障、良好接合状态的接合体。因此，上述第二工序中，可以在无加压或0.1MPa以下的加压下使接合材料烧结。换而言之，上述接合材料可以用于通过在无加压或0.1MPa以下的加压下使其烧结而将金属柱状物与电极垫接合。此时，更易获得对所接合的构件的伤害的降低效果及量产性的提高效果。接合材料中的金属粒子可以含有体积平均粒径为0.11～0.80μm的亚微米铜粒子、和体积平均粒径为2.0～50μm且长宽比为3.0以上的薄片状微米铜粒子，亚微米铜粒子的含量以金属粒子的总质量为基准计可以为30～90质量％，微米铜粒子的含量以金属粒子的总质量为基准计可以为10～50质量％。此时，具有能够进一步抑制接合故障发生的倾向。获得这种效果的原因虽不清楚，但作为原因之一，可以认为是因为能够抑制因接合时的接合材料的体积收缩所引起的接合故障。即，在接合时，由于接合材料所含的有机化合物因加热而被除去，从而接合材料各向同性地发生体积收缩。特别是，由于在通常的接合材料中，为了制成糊料状而含有以体积分率计为50体积％以上的有机化合物作为分散介质，因此这种接合材料会发生50体积％以上的体积收缩。另外，在接合材料进行烧结时，由于金属粒子间的空隙减少，因此发生进一步的体积收缩。这种体积收缩由于会在接合部与尺寸一定的金属柱状物及电极垫之间产生应力，因此成为接合部的破坏(断裂、孔隙等)或剥离的原因。另一方面，薄片状的微米铜粒子通过接合材料的涂布及构件的层叠时(例如芯片安装时)的剪切力，相对于金属柱状物及电极垫的接合面(被接合面)大致平行地取向。经取向的薄片状微米铜粒子由于形成薄片结构而束缚薄片结构的面方向上的收缩，结果可抑制与接合材料的金属柱状物及电极垫的接合面大致平行的方向上的体积收缩。其结果是，可抑制所述接合部的破坏及剥离的发生。专利技术效果根据本专利技术，可以提供即便在减少了接合时所施加的压力时、也难以发生接合故障的接合体的制造方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种接合体的制造方法，其具备以下工序：/n第一工序，其中准备具备第一构件、第二构件和接合材料的层叠体，所述第1构件在表面设有金属柱状物，所述第二构件在表面设有电极垫，且按照所述金属柱状物与所述电极垫彼此相向的方式配置，所述接合材料设置在所述金属柱状物与所述电极垫之间，且含有金属粒子及有机化合物；/n第二工序，其中加热所述层叠体，在规定的烧结温度下使所述接合材料烧结，/n其中，所述接合材料满足下述式(I)的条件，/n(M

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171108 JP 2017-2157921.一种接合体的制造方法，其具备以下工序：
第一工序，其中准备具备第一构件、第二构件和接合材料的层叠体，所述第1构件在表面设有金属柱状物，所述第二构件在表面设有电极垫，且按照所述金属柱状物与所述电极垫彼此相向的方式配置，所述接合材料设置在所述金属柱状物与所述电极垫之间，且含有金属粒子及有机化合物；
第二工序，其中加热所述层叠体，在规定的烧结温度下使所述接合材料烧结，
其中，所述接合材料满足下述式(I)的条件，
(M1-M2)/M1×100≥1.0(I)
式(I)中，M1表示在所述第二工序中所述接合材料的温度到达所述烧结温度时的所述接合材料的质量，M2表示接合材料中的不挥发成分量。


2.根据权利要求1所述的接合体的制造方法，其中，所述有机化合物含有选自具有300℃以上沸点的有机溶剂及在还原环境气体下的5％重量减少温度为100℃以上的热分解性树脂中的至少1种。


3.根据权利要求2所述的接合体的制造方法，其中，所述热分解性树脂含有选自聚碳酸酯、聚(甲基)丙烯酸、聚(甲基)丙烯酸酯及聚酯中的至少1种。


4.根据权利要求2或3所述的接合体的制造方法，其中，所述有机溶剂的含量及所述热分解性树脂的含量的合计量以所述接合材料的总质量为基准计为1.0质量％以上。


5.根据权利要求1～4中任一项所述的接合体的制造方法，其中，所述烧结温度为150～300℃。


6.根据权利要求1～5中任一项所述的接合体的制造方法，其中，所述第二工序中，在无加压或0.1MPa以下的加压下使所述接合材料烧结。


7.根据权利要求1～6中任一项所述的接合体的制造方法，其中，

【专利技术属性】
技术研发人员：中子伟夫，江尻芳则，石川大，须镰千绘，川名祐贵，根岸征央，谷中勇一，
申请(专利权)人：日立化成株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP