金属粒子制造技术

本发明专利技术提供即使是对于极高温至极低温环境的严苛的温度变动也能够维持无论在怎样的接合部界面均可抑制过剩的Sn扩散现象而克服金属间化合物的脆性的优异的接合强度及机械强度的金属粒子。通过一种金属粒子来解决上述课题，该金属粒子在包含Sn及Sn

【技术实现步骤摘要】
金属粒子


[0001]本专利技术涉及金属粒子。

技术介绍

[0002]在要求IoT(Internet of Things，物联网)的进展、进一步节能的过程中，担负其技术核心的功率半导体的重要性日益提高。然而，对于其有效利用存在许多的课题。功率半导体由于处理高电压、大电流的大功率和超高速传送，因此产生大量的热而变成高温。对现行的Si功率半导体所要求的耐热性为对约175℃左右的应对，但开展了可耐受约200℃的温度的Si功率半导体的开发，另外，SiC或GaN那样的下一代的功率半导体为了高速通信传送而在设备的表背面使用金来维持传送特性，要求可耐受极高温耐热性250～500℃。
[0003]另一方面，如果关于接合材而言，则不存在具有对于上述那样的SiC或GaN那样的下一代的功率半导体所要求的高耐热性的接合材。
[0004]例如，就专利文献1中公开的SnAgCu系接合材(粉末软钎料材料)而言，不过是可应用于应对约125℃左右的功率半导体，无法应用于下一代的功率半导体。
[0005]另一方面，本申请人在专利文献2中提出了一种金属粒子，其由外壳和芯部制成，上述芯部包含金属或合金，上述外壳由金属间化合物的网眼状制成，覆盖上述芯部，上述芯部包含Sn或Sn合金，上述外壳包含Sn与Cu的金属间化合物。由该金属粒子形成的接合部即使是长时间持续高温动作状态的情况下，另外，即使是在伴随从高温动作状态向低温停止状态的大的温度变动等严苛的环境下使用的情况下，也能够长期维持高的耐热性、接合强度及机械强度。
[0006]但是，金属间化合物存在较脆的弱点，如果解决该问题，则变得能够提供具有更高的耐热性、接合强度及机械强度的接合材。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1：日本特开2007
‑
268569号公报
[0010]专利文献2：日本专利第6029222号公报

技术实现思路

[0011]专利技术所要解决的课题
[0012]本专利技术的目的在于提供即使对于极高温至极低温环境的严苛的温度变动也能够维持无论在怎样的接合部界面均可抑制过剩的Sn扩散现象而克服金属间化合物的脆性的优异的接合强度及机械强度的金属粒子。
[0013]用于解决课题的手段
[0014]本专利技术人反复进行了深入研究，结果发现：通过在特定的母相中具有特定的金属化合物的金属粒子，在金属内能够解决上述课题，从而完成本专利技术。
[0015]本专利技术为一种金属粒子，其特征在于，其是在包含Sn及Sn
‑
Cu合金的母相中具有包
含Sn、Cu、Ni及Ge的金属间化合物晶体的金属粒子，上述金属粒子的组成为Cu：0.7～15质量％、Ni：0.1～5质量％、Ge：0.001～0.1质量％、剩余部分为Sn，上述母相的组成为Sn：95～99.9质量％、Cu：5质量％以下及不可避免的杂质0.1质量％以下，在上述母相中包含并存在上述金属间化合物，粒径为1μm～50μm。
[0016]另外，本专利技术为上述金属粒子，其特征在于，上述金属间化合物晶体的组成为Sn：99～60质量％、Cu：0.1～35质量％、Ni：6.5～0.1质量％、Ge：0.001～0.1质量％。
[0017]另外，本专利技术为上述金属粒子，其特征在于，其是上述母相及上述金属间化合物的至少一部分进行内延接合而成的。
[0018]专利技术效果
[0019]根据本专利技术，能够提供即使对于极高温至极低温环境的严苛的温度变动也能够通过利用克服了金属间化合物的脆性的复合结构晶体来抑制接合界面的过剩的Sn扩散现象从而能够维持接合强度及机械强度的金属粒子。
附图说明
[0020]图1是将本专利技术的金属粒子通过FIB(聚焦离子束)较薄地切割而得到的截面的STEM图像。
[0021]图2是用于说明适于制造本专利技术的金属粒子的制造装置的一个例子的图。
[0022]图3是实施例1中得到的金属粒子截面的STEM图像及部分分析结果。
[0023]图4是将实施例1中得到的金属粒子1(IMC)或比较例1的SnAgCu系接合材(SAC)进行干粉压接而制成片材、并将这些片材用于金电极与铜基板的接合部、加热至220℃之后的金电极表面的光学显微镜图像。
[0024]图5是将实施例1中得到的金属粒子1(IMC)或比较例1的SnAgCu系接合材(SAC)进行干粉压接而制成片材、并将这些片材用于金电极与铜基板的接合部、加热至240℃之后的金电极表面的光学显微镜图像。
[0025]图6是将实施例1中得到的金电极
‑
铜基板的接合部供于冷热冲击试验之后的接合部截面的光学显微镜图像。
[0026]图7是将比较例1中得到的金电极
‑
铜基板的接合部供于冷热冲击试验之后的接合部截面的光学显微镜图像。
[0027]图8是表示图1的金属粒子中的进行AES分析的部位的图。
[0028]图9是表示上述AES分析结果的图。
[0029]符号的说明
[0030]1ꢀꢀ
粒状化室
[0031]2ꢀꢀ
盖
[0032]3ꢀꢀ
喷嘴
[0033]4ꢀꢀ
皿形旋转盘
[0034]5ꢀꢀ
旋转盘支撑机构
[0035]6ꢀꢀ
粒子排出管
[0036]7ꢀꢀ
电炉
[0037]8ꢀꢀ
混合气体罐
[0038]9ꢀꢀ
配管
[0039]10 配管
[0040]11 阀
[0041]12
ꢀꢀ
排气装置
[0042]13
ꢀꢀ
阀
[0043]14
ꢀꢀ
排气装置
[0044]15
ꢀꢀ
自动过滤器
[0045]16
ꢀꢀ
微粒回收装置
[0046]120 金属间化合物
[0047]140 母相
具体实施方式
[0048]以下，对本专利技术进一步进行详细说明。
[0049]首先，本说明书中的术语法即使是没有特别说明的情况下，也基于以下。
[0050](1)在所谓金属时，有时不仅包含金属元素单质、而且包含含有多个金属元素的合金、金属间化合物。
[0051](2)在言及某个单质的金属元素的情况下，并不仅仅是指完全纯粹地仅由该金属元素形成的物质，还一并是指包含微量的其他物质的情况。即，当然并不是指排除包含对该金属元素的性质几乎不造成影响的微量的杂质，例如在所谓母相的情况下，并不是指排除Sn的晶体中的原子的一部分被置换成其他的元素(例如Cu)。例如，上述其他的物质或其他的元素有时在金属粒子中包含0～0.1质量％。
[0052](3)所谓内延接合是指在成为金属/合金的物质中(本专利技术中为包含Sn及Sn
‑
Cu合金的母相)析出金属间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种接合材用金属粒子，其特征在于，其在包含Sn及Sn
‑
Cu合金的母相中具有包含Sn、Cu、Ni及Ge的金属间化合物晶体，所述金属粒子的组成为Cu：0.7～15质量％、Ni：0.1～5质量％、Ge：0.001～0.1质量％、剩余部分为Sn，所述母相的组成为Sn：95～99.9质量％、Cu：5质量％以下及不可避免的杂质：0.1质量％以下，...

【专利技术属性】
技术研发人员：关根重信，
申请(专利权)人：纳普拉有限公司，
类型：发明
国别省市：