接合材、接合材的制造方法及接合体技术

本发明专利技术的目的是提供一种可靠性优异且能够进行接合的接合材。本发明专利技术提供一种接合材，所述接合材为板状或片状的接合材，包括：平均粒径为300nm以下的铜微粒；平均粒径为3μm以上且11μm以下的铜粗大粒子；以及用于还原铜微粒和铜粗大粒子的还原剂。微粒和铜粗大粒子的还原剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】接合材、接合材的制造方法及接合体


[0001]本专利技术涉及接合材、接合材的制造方法及接合体。

技术介绍

[0002]以往，作为电子部件的接合材广泛使用焊料材料。然而，存在焊料材料缺乏耐热性的问题。因此，例如在使用预计150℃以上的高温的SiC元件(以下，还称为“SiC芯片”)的功率器件(以下，还称为“SiC功率器件”)中，难以使用焊料材料作为接合材。
[0003]于是，作为烧结型接合材，提出了使用银粒子的接合材。另外，作为铜粒子，从成本和离子迁移的观点来看，期待铜纳米粒子。
[0004]作为以铜纳米粒子为原料的片状接合材，在专利文献1中公开了如下的片状接合材：即，该片状接合材在接合材的制作时以及在被接合部件的接合时都不需要还原性气体，能够在惰性气氛中进行稳定的接合。
[0005]专利文献1：日本专利公开2019
‑
203172号公报
[0006]但是，在使用专利文献1所公开的接合材来接合SiC芯片和铜板的情况下，由于被接合部件间的线膨胀系数的差距大，因此如果在SiC芯片与铜板的接合时，对SiC芯片与铜板的接合体施加热冲击(例如，从
‑
40℃到150℃的加热、从150℃到
‑
40度的冷却、或者它们的反复等)，则有可能无法承受应力而在SiC芯片上产生裂纹。另外，如果降低SiC芯片与铜板的接合时的压力，则接合强度下降，存在无法承受热冲击(热循环)而在被接合部件间产生剥离的课题。

技术实现思路

[0007]本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其课题是提供一种可靠性优异且能够进行接合的接合材、接合材的制造方法及接合体。
[0008]为了解决上述课题，本专利技术提供以下的接合材、接合材的制造方法及接合体。
[0009][1]一种接合材，所述接合材为板状或片状的接合材，包括：平均粒径为300nm以下的铜微粒；平均粒径为3μm以上且11μm以下的铜粗大粒子；以及用于还原所述铜微粒和所述铜粗大粒子的还原剂。
[0010][2]根据[1]所述的接合材，其中，所述铜微粒与所述铜粗大粒子的质量比在7.5∶2.5～5∶5的范围内。
[0011][3]根据[1]或[2]所述的接合材，其中，还原剂包括多元醇溶剂和有机酸中的至少一种。
[0012][4]根据[3]所述的接合材，其中，所述还原剂进一步包括氢氧化硼钠和肼中的至少一种。
[0013][5]根据[1]至[4]中任一项所述的接合材，其中，相对于所述铜微粒和所述铜粗大粒子的合计100质量％，所述还原剂的含量为1.52质量％以上且小于11.1质量％。
[0014][6]根据[1]至[5]中任一项所述的接合材，其中，所述铜微粒的质量氧浓度相对于
比表面积的比率为0.1～1.2质量％
·
g/m2。
[0015][7]根据[1]至[6]中任一项所述的接合材，其中，所述铜微粒的质量碳浓度相对于比表面积的比率为0.008～0.3质量％
·
g/m2。
[0016][8]根据[1]至[7]中任一项所述的接合材，其中，所述接合材的厚度为100～1000μm。
[0017][9]根据[1]至[8]中任一项所述的接合材，其中，所述接合材的压入硬度小于900N/mm2。
[0018][10]一种接合材的制造方法，所述接合材的制造方法为板状或片状的接合材的制造方法，具有如下工序：通过将平均粒径为300nm以下的铜微粒、平均粒径为3μm以上且11μm以下的铜粗大粒子和用于还原所述铜微粒和所述铜粗大粒子的还原剂混合而得到混合物；以及对所述混合物进行加压以成型为板状或片状。
[0019][11]一种接合体，具备第一被接合部件、第二被接合部件和[1]至[9]中任一项所述的接合材，所述接合材位于所述第一被接合部件与所述第二被接合部件之间。
[0020][12]根据[11]所述的接合体，其中，所述第一被接合部件的线膨胀系数与所述第二被接合部件的线膨胀系数的差距在2倍以上。
[0021][13]根据[11]或[12]所述的接合体，其中，所述接合体的剪切强度为35MPa以上。
[0022][14]根据[11]至[13]中任一项所述的接合体，其中，当在测量剪切强度时得到的载荷位移曲线(纵轴：kg
‑
横轴：μm)中，用一次函数对从拐点到载荷饱和之前的曲线进行近似时，所述一次函数的直线的斜率小于1。
[0023]本专利技术的接合材能够进行接合面的密接性良好且可靠性优异的接合。特别是，在由线膨胀系数的差距大的材料构成的两个以上的被接合部件的接合中使用本专利技术的接合材时，能够进行接合面的密接性良好且可靠性优异的接合，而在被接合部件的接合时或者在被接合部件向接合体的热冲击时都不会损伤被接合部件。
[0024]本专利技术的接合材的制造方法能够制造上述的接合材。
[0025]本专利技术的接合体的接合面的密接性良好，接合可靠性优异。
附图说明
[0026]图1是表示用于制造在本专利技术的验证试验中使用的接合材的夹具的一例的立体图。
[0027]图2是用于说明在本专利技术的验证试验中使用的接合体的结构的立体图。
[0028]图3是表示在测量第一被接合部件及第二被接合部件的接合面的剪切强度时得到的载荷位移曲线(纵轴：kg
‑
横轴：μm)中用一次函数对从拐点到载荷饱和之前的曲线进行近似时的上述一次函数的直线的斜率的图。
具体实施方式
[0029]下面，参照附图对作为应用本专利技术的一实施方式的接合材及接合体与它们的制造方法一起进行详细说明。此外，在以下的说明中使用的附图中，为了便于理解特征，也为了方便有时会放大表示特征部分，各结构要素的尺寸比率等不一定与实际相同。
[0030]此外，本说明书中的下述用语的意思如下所示。
[0031]关于铜粒子(包括铜微粒和铜粗大粒子。下同)的“平均粒径”，在铜粒子为球形时，是指球的直径。在铜粒子为椭圆球形时，是指长径方向的长度。在铜粒子为板状时，是指长径方向的长度。
[0032]平均粒径是通过SEM(扫描型电子显微镜)测量的值。
[0033]铜粒子的“质量氧浓度”是指通过氧氮分析装置(例如，LECO公司制造的“TC600”)测量的值。
[0034]铜粒子的“质量碳浓度”是指通过碳硫分析装置(例如，株式会社堀场制作所制造的“EMIA
‑
920V”)测量的值。
[0035]“压入硬度”是通过超微小硬度计(例如，株式会社岛津制作所制造的“DUH
‑
211”测量的值。
[0036]“剪切强度”是通过市售的粘合测试装置(例如，Dage公司制造的“4000Plus”)测量的值。
[0037]表示数值范围的“～”是指将其前后记载的数值作为下限值及上限值包含。
[0038]<接合材>
[0039]首先本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种接合材，所述接合材为板状或片状的接合材，包括：平均粒径为300nm以下的铜微粒；平均粒径为3μm以上且11μm以下的铜粗大粒子；以及用于还原所述铜微粒和所述铜粗大粒子的还原剂。2.根据权利要求1所述的接合材，其中，所述铜微粒与所述铜粗大粒子的质量比在7.5∶2.5～5∶5的范围内。3.根据权利要求1或2所述的接合材，其中，还原剂包括多元醇溶剂和有机酸中的任一种或两种。4.根据权利要求3所述的接合材，其中，所述还原剂进一步包括氢氧化硼钠和肼中的任一种或两种。5.根据权利要求1至4中任一项所述的接合材，其中，相对于所述铜微粒和所述铜粗大粒子的合计100质量％，所述还原剂的含量为1.52质量％以上且小于11.1质量％。6.根据权利要求1至5中任一项所述的接合材，其中，所述铜微粒的质量氧浓度相对于比表面积的比率为0.1～1.2质量％
·
g/m2。7.根据权利要求1至6中任一项所述的接合材，其中，所述铜微粒的质量碳浓度相对于比表面积的比率为0.008～0.3质量％
·
g/m2。8.根据权利要求1至7中任一项所述的接合材，其中，所述接合材的厚...

【专利技术属性】
技术研发人员：三好健太朗，五十岚弘，
申请(专利权)人：大阳日酸株式会社，
类型：发明
国别省市：