本发明专利技术提供由热循环特性优异的金属多孔质体构成的导电性凸块、导电性芯片焊接部等导电连接部件。所述导电连接部件在半导体元件的电极端子或电路基板的电极端子的接合面形成，其特征在于，该导电连接部件是对包含平均一次粒径为10nm～500nm的金属微粒(P)和有机溶剂(S)或者由有机溶剂(S)与有机粘结剂(R)构成的有机分散介质(D)的导电性糊料进行加热处理而使金属微粒彼此结合所形成的金属多孔质体，该金属多孔质体的空隙率为5体积%～35体积%，构成该金属多孔质体的金属微粒的平均粒径为10nm～500nm的范围，且存在于该金属微粒间的平均空穴直径为1nm～200nm的范围。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在半导体元件的电极端子或电路基板的电极端子的接合面形成的导电连接部件及其制作方法。详细地说，涉及ー种由金属多孔质体构成的导电性凸块、导电性芯片焊接部等导电连接部件及其制作方法，所述金属多孔质体通过对放置于半导体元件的电极端子或电路基板的电极端子的接合面的、含有平均一次粒径为纳米尺寸(纳米尺寸是指小于I y m,以下相同)的金属微粒和有机分散介质的导电性糊料进行加热处理而制作，金属多孔质体中，纳米尺寸的金属微粒结合，在该金属微粒间分布有纳米尺寸的空穴(空隙)。
技术介绍
近年来，为了实现电子设备的高功能、高性能化和小型化，半导体安装技术的高密度化得以推迸。作为半导体元件间的连接、半导体元件与电路基板间的连接方法的代表性 技术，已知引线接合技术(WB)、作为无引线接合技术的卷带式自动接合技术(TAB)和倒装芯片焊接技术(FCB)。这些之中，作为高密度地安装计算机设备等半导体装置的技术，多使用能够最高密度化的倒装芯片焊接技木。倒装芯片焊接将形成于半导体元件等上的凸块(突起状物)接合到电路基板等，该凸块的形成主要采用了镀覆法。在利用镀覆法形成凸块时，能够形成微细的图案，虽然尝试了通过条件设定来控制凸块高度，但存在无法避免凸块的高度多少产生偏差的问题。为了防止电极的接触不良，作为针对这样的凸块高度的偏差的对策，还可以采用通过接合时的加压单元而使全部凸块密合的方法，但若过度加压则凸块内部有可能残存变形、或者耐热应力有可能降低从而导致破损。因此，优选形成具有在加压时容易使金属制的微细图案连接用凸块的结构变形的柔软性和弹性的结构。另外，利用镀覆法形成的凸块存在据认为是在使用过程中因疲劳破坏而引起的裂纹的发生、断裂的问题。在倒装芯片焊接中，若半导体元件的构成材料与安装到半导体元件的电路配线基板之间的构成材料不同，则因热膨胀系数的不同而使焊料凸点电极产生应カ变形。该应カ变形会破坏焊料凸点电极，使可靠性寿命降低。专利文献I公开了ー种用于电连接基板上的导体配线电路和其他基板或者部件的连接用凸块，其通过使用感光性树脂等在基板上设置开ロ部、并在该开ロ部内填充平均粒径为0. I ii m 50 ii m的金属微粒后烧制而形成。专利文献2公开了ー种纳米多孔性焊料，其通过将使用了纳米颗粒的纳米焊料前体和发泡剂混合并放置于模具中，使发泡焊料前体膨胀而形成。专利文献3公开了ー种凸块，其由平均粒径为0. 005 ii m I. 0 ii m的金粉、银粉或钯粉形成的金属粉与有机溶剂构成，通过将不含玻璃粉的金属糊料在200°C 400°C烧结而得到。专利文献3还公开了以下内容若使用这样不含玻璃粉的金属糊料，则能够在半导体晶片上形成比较柔软且具有弹性的烧结体。另外，专利文献4公开了ー种凸块，其在设置于基板上的光致抗蚀剂层的微孔内设置了镀金层(第I凸块层、高度10 Pm)，在其上滴加金糊料作为金属糊料，填充后进行烧结，制成烧结体(第2凸块层)。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2003-174055号公报专利文献2 :日本特表2009-515711号公报专利文献3 :日本特开2005-216508号公报 专利文献4 :日本特开2009-302511号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题上述专利文献1、2具体公开的多孔质体为在微米尺寸(指Ium以上且小于1000 ym，以下相同)的金属颗粒的结合体之间存在微米尺寸的空穴的结构。根据金属材料中的裂纹的传播理论，空穴被认为是龟裂，已知空穴尺寸足够小吋，即使施加较大的应力，空穴(裂纹)也不扩大(參照日本材料学会编、疲劳设计便览、1995年I月20日、养贤堂发行、148页 195页)。这种情况下，推測例如具有纳米尺寸的空穴的凸块与具有微米尺寸的空穴的凸块相比，具有约100倍左右的耐应カ性。上述专利文献3公开了ー种由使用了平均粒径为0. 005 ii m I. 0 ii m的金属粉的金属糊料形成凸块的方法。该凸块的形成方法包括以下エ序在被覆半导体晶片的表面的抗蚀剂中形成贯通孔，向该贯通孔填充金属糊料，在将该糊料干燥后从半导体晶片表面去除抗蚀剂，其后对由金属粉构成的凸状物进行烧结，形成凸块。但是，关于该金属糊料中提高金属颗粒的分散性的有机溶剂的使用、以及由所形成的多孔质体构成的凸块的空隙率和空穴尺寸，没有任何公开，也没有记载导电性凸块的热循环特性提高的内容。为了能够补偿凸块高度的偏差，上述专利文献4所公开的凸块形成了由第I凸块层和第2凸块层构成的2层结构，所述第I凸块层由形成于基板上的导电性金属的块体构成，所述第2凸块层由位于第I凸块层上的第2导电性金属粉末的烧结体构成。该凸块中，将块状金属作为凸块的主要部，配置于由烧结体构成的具有弾性的凸块前端部，其刚性用第I凸块层担保，抑制倒装芯片接合时凸块在横向上的变形并维持间距，同时用第2凸块层的弾性来追随凸块高度的偏差，由于能够变形而能够以低压实现平坦度良好的接合。这种情况下，对于基板，在抗蚀剂膜中设置开ロ，在该开ロ部内设置镀金层等，进而涂布金属糊料后进行干燥、烧制而形成凸块，因此エ序繁杂，而且与专利文献3同样地，在该エ序中并未公开关于使金属糊料中的金属颗粒的分散性良好的有机溶剂的使用、以及由所形成的多孔质体构成的凸块的空隙率和空穴尺寸的任何内容，也没有记载导电性凸块的热循环特性提高的内容。另外，若半导体元件与插入器等的连接结构部即芯片焊接部的粘接性低，则半导体元件的背面或插入器连接端子与导电性芯片焊接部的粘接界面有时会因机械应カ(外部应力、内部应カ)或物理应カ(热应力)而部分剥离或者完全剥离。由于要求实现高性能器件，能够高温操作的器件的开发特别活跃。因此，希望开发所要确保的热循环的温度范围扩大、且耐热循环特性优异的接合部。另外，伴随着半导体元件的高密度化，电极端子的间距和面积变小，与之相伴，关于在安装基板上对半导体元件进行倒装芯片安装时使用的导电性凸块，也希望形成可发挥金属多孔质体的柔软性、弾性、延性且耐热循环优异的导电性凸块、导电性芯片焊接部等导电连接部件。用于解决课题的方案鉴于上述现有技术的问题，本专利技术人发现在由金属多孔质体构成的导电性凸块、导电性芯片焊接部等导电连接部件中，若空隙率为5体积％ 35体积％、且由形成导电连接部件的纳米尺寸的金属微粒所形成的金属多孔质体的空穴尺寸为纳米尺寸，则热循环特性优异，由此完成了本专利技术。S卩，本专利技术的要点在于以下的⑴ (14)中记载的方案。(I) 一种导电连接部件(下文中有时称为“第I方式”)，其是在半导体元件的电极 端子或电路基板的电极端子的接合面形成的导电连接部件，其特征在干，该导电连接部件是对包含平均一次粒径为IOnm 500nm的金属微粒(P)和有机溶剂(S)的导电性糊料、或者包含金属微粒(P)和由有机溶剂(S)与有机粘结剂(R)构成的有机分散介质(D)的导电性糊料进行加热处理而使金属微粒(P)彼此结合所形成的金属多孔质体，该金属多孔质体通过平均粒径为IOnm 500nm的金属微粒彼此结合而形成,空隙率为5体积％ 35体积％、平均空穴直径为Inm 200nm的范围。(2)如上述⑴所述的导电连接部件，其特征在于，所述导电连接部件为用于连接半导体元件间的导电性凸块。(3)如上述(I)所述的导电本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：西久保英郎，增森俊二，原田琢也，石井智纮，藤原英道，
申请(专利权)人：古河电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：
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