特許第6053360号(P6053360)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6053360
(24)【登録日】2016年12月9日
(45)【発行日】2016年12月27日
(54)【発明の名称】電子部品の接合方法
(51)【国際特許分類】
   H01L 21/52 20060101AFI20161219BHJP
【FI】
   H01L21/52 D
【請求項の数】8
【全頁数】18
(21)【出願番号】特願2012-152195(P2012-152195)
(22)【出願日】2012年7月6日
(65)【公開番号】特開2014-17302(P2014-17302A)
(43)【公開日】2014年1月30日
【審査請求日】2015年5月18日
(73)【特許権者】
【識別番号】000005290
【氏名又は名称】古河電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100161322
【弁理士】
【氏名又は名称】白坂 一
(74)【代理人】
【識別番号】100120570
【弁理士】
【氏名又は名称】中 敦士
(72)【発明者】
【氏名】浅田 敏明
(72)【発明者】
【氏名】藤原 英道
【審査官】 堀江 義隆
(56)【参考文献】
【文献】 特開2008−161907(JP,A)
【文献】 特開2010−141159(JP,A)
【文献】 特開2003−086635(JP,A)
【文献】 特開2009−117435(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01L 21/52
H05K 1/18
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
平均一次粒子径が2〜500nmの金属微粒子(P)と、分子中に2以上の水酸基を有する1種または2種以上の多価アルコールを含む有機分散媒(S)とを含有してなる加熱接合材料(M)を電子部品の被着体間に配置して、加熱、又は加圧下の加熱により接合する、電子部品の接合方法であって、
前記被着体間の接合部から加熱接合材料(M)のはみ出しを防止する手段を用いた接合が、
(i)被着体の接合部から加熱接合材料(M)がはみ出すのを防止する、無機材料で形成されたガイド枠(G1)を配設させた接合(A)、
(ii)被着体の接合部から加熱接合材料(M)がはみ出すのを防止する、型追従性の高い可塑性有機材料で形成されたガイド枠(G2)を配設させた接合(B)、
(iii)被着体の接合部面に加熱接合材料(M)を配置させた後に、型追従性の高い可塑性有機シート状材料(S)で上部被着体と加熱接合材料(M)の全体を覆った状態での接合(C)、
(iv)被着体の接合部面に加熱接合材料(M)を配置させた後に、少なくとも2つの被着体と加熱接合材料(M)をシリコンオイル中に浸漬させて、シリコンオイルに2〜30MPaの静水圧を加えた状態での接合(D)、又は
(v)被着体の接合部面のいずれか一方または双方を粗面化処理して、接合する際に加熱接合材料の接合部からのはみ出しを抑制する接合(E)、
であることを特徴とする、電子部品の接合方法。
【請求項2】
前記加熱接合材料(M)のはみ出しを防止する手段を用いた接合(A)が、はみ出しを防止するガイド枠(G1)の配設により、加熱接合材料(M)が水平方向では、ガイド枠(G1)で覆われ、垂直方向では下部側の被着体と、上部側の被着体又は上部側の被着体と前記ガイド枠の一部で覆われた状態のはみ出しを防止する手段での接合であることを特徴とする、請求項に記載の電子部品の接合方法。
【請求項3】
前記加熱接合材料(M)のはみ出しを防止する手段を用いた接合(A)が、はみ出しを防止するガイド枠(G1)の配設と、下部側の被着体に加熱接合材料(M)を埋設する凹部を設けることにより、加熱接合材料(M)が水平方向では、下部側の被着体の凹部の壁又は下部側の被着体の凹部の壁と前記ガイド枠の一部で覆われ、垂直方向では下部側の被着体の凹部の底部と上部側の被着体、または下部側の被着体の凹部の底部と上部側の被着体と前記ガイド枠の一部で覆われた状態のはみ出しを防止する手段での接合であることを特徴とする、請求項に記載の電子部品の接合方法。
【請求項4】
前記加熱接合材料(M)のはみ出しを防止する手段を用いた接合(A)で使用する、無機材料で形成されたガイド枠(G1)が加熱接合材料(M)から発生するガス状物を通過させ、かつ金属微粒子(P)を通過させない材料から形成されていることを特徴とする、請求項からのいずれかに記載の電子部品の接合方法。
【請求項5】
前記無機材料で形成されたガイド枠(G1)が多孔質のセラミックであることを特徴とする、請求項からのいずれかに記載の電子部品の接合方法。
【請求項6】
前記多孔質のセラミックが多孔質の窒化物セラミックであることを特徴とする、請求項に記載の電子部品の接合方法。
【請求項7】
前記型追従性の高い可塑性有機材料で形成されたガイド枠(G2)、又は型追従性の高い可塑性有機シート状材料(S)が熱可塑性材料、又はシリコン樹脂材料であることを特徴とする、請求項に記載の電子部品の接合方法。
【請求項8】
前記加熱接合材料(M)がシート形状の加熱接合成形体(T1)、又は加熱接合ペースト状物(T2)であることを特徴とする、請求項1からのいずれかに記載の電子部品の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体パッケージ、半導体チップ等の電子部品の被着体を、金属微粒子と有機分散媒を含む加熱接合材料を用いて、加熱、又は加圧下での加熱により接合させる方法に関する。
【背景技術】
【0002】
最近、半導体部品の大電力化、モジュール化、高集積化、高信頼性化等が急速に進んでいる。このような実装機器の大電力化、高集積化等を実現するための電流密度の増大に伴う半導体製品の発熱により半導体の動作温度は高温になる傾向にある。従来は、ダイボンド材料等に高温での使用に耐えうる、高温鉛はんだが使用されてきたが、環境問題から高温鉛はんだの使用が抑制される傾向にあることから、高温での使用に耐えうる、他のダイボンド材料として、鉛を使用せずにバルク態の金属よりも低温の条件下で接合合が可能になる、金属ナノ粒子が配合された導電性ペーストによる接合が着目されてきている。
【0003】
金属粒子を配合した加熱接合用の成形体(またはシート等)を用いて、電子部品(例えば半導体チップ)を加圧下で加熱・焼結して基板等に接合する場合、電子部品の外周部分には十分な圧力がかからないために、充分な接合状態が得られなくなる。そのため、接合方法としてはフリップチップボンダーやプレス等の装置を用いて、電子部品(例えば半導体チップ)のみを加圧・加熱して実装する方法が一般的である。しかし、電子部品(例えば半導体チップ)外周部近傍は該加圧が外側に逸散し易い状態になるため、加熱接合材の材料によっては構造が粗な状態の焼結体となるおそれがある。
また、加圧下で加熱して接合を行う際、加熱接合材が柔らかい場合や加熱したときに加熱接合材が軟化する材料の場合、加熱接合材が電子部品(例えば半導体チップ)の接合部からはみ出して硬化(または焼結)することになり、充分な接合厚さが確保できず、また導電性のダストとなって基板上に残存することが予想される。このような導電性ダストはパワー半導体製品においては、ショート等の不具合を引き起こす可能性がある。
【0004】
例えば、特許文献1には、ICチップをダイボンドする場合、ダイボンドによってICチップの底面全体にエポキシ樹脂が広がるようにするために、エポキ樹脂はダイボンドに必要な量よりも充分に多く使用される。この場合、エポキ樹脂の粘性は低いために、ダイボンドによってICチップに振動を加えるか、または加圧してICチップの底面全体にわたって広げると、多量のエポキ樹脂が端子基板、ICチップ間からはみ出して流出し、端子基板の表面上を流れてこの表面に設けられた第2のボンディングの表面に付着してしまう。このような付着が生ずると第1のボンディングパッドとのワイヤボンディングが不良となり、断線が生じてしまう問題がある。
このような問題を解決するために、ICチップの取り付け部分と第2のボンディングパッドとの間に樹脂流出防止部を設け、該第2のボンディングパッドへの樹脂流出を阻止できることが開示されている。
【0005】
特許文献2には、ダイパッド上にソルダ材を載置して、押圧状態で、ダイパッドの下部からヒータブロックで昇温して接合し、該接合状態にある該ソルダ材を介して半導体チップをダイボンディングする、半導体装置の製造方法が開示されている。該半導体装置の製造方法において、該ソルダ材を平坦な押圧面を有する熱圧着ブロックの該押圧面で押圧することが開示されている。
特許文献3には、基板上にダイパッドを設け、さらにこの上にダイボンド材を介してICチップを固定すると共に、基板側端子と外部端子とを設けたICカードモジュールにおいて、接合力を高めるためにダイパッド表面を粗化処理した、ICカードモジュールが開示されている。
【0006】
特許文献4には、ダイパッドの接合面上に接合材を供給する工程と、上記ダイパッドの接合面に対して半導体チップの接合面が傾斜するように、上記ダイパッド上に上記半導体チップを配置する配置工程と、上記ダイパッドの接合面に対して、上記半導体チップの接合面の傾斜角が小さくなるように上記半導体チップを移動させ、上記接合材を介して上記ダイパッドと上記半導体チップとを接合する接合工程とを含んでいることを特徴とするダイボンド方法が開示されている。上記接合材を介して上記ダイパッドと上記半導体チップとを接合する接合工程とを含んでいるので、接合材中に発生するボンドを低減することができると記載されている。
【0007】
特許文献5には、導電性ペースト組成物中の熱可塑性樹脂の含有量を0.15〜40重量%とすることが記載されており、前記熱可塑性樹脂の含有量を0.15重量%以上とすることにより、分散性等を良好に維持して、熱圧着時の導電性ペースト組成物のはみ出しを防止することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開昭63−34194号公報
【特許文献2】特開平01−289259号公報
【特許文献3】特開平02−127092号公報
【特許文献4】特開2001−223226号公報
【特許文献5】特開2008−159579号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
金属粒子を含む加熱接合材料を被着体間に配置して加熱・加圧して接合部が形成されているが、接合方法としてはフリップチップボンダーやプレスなどの装置を用いて、電子部品(例えば半導体チップ)を加圧加熱して実装する方法が一般的である。
しかし、金属粒子を配合した、シート形状等の成形体やペースト状物からなる加熱接合材料で基板上に電子部品(例えば半導体チップ)を加圧加熱で基板等に接合する場合、電子部品の外周部分には十分な圧力がかからないと接合状態が悪くなる場合があり、一方、電子部品の外周部分には十分な圧力がかかると該加熱接合材料が接合部分からはみ出して焼結すると、充分な接合厚さが確保できなくなったり、導電性のダストとなって基板上に残ることが予想される。この導電性ダストはパワー半導体製品においては、ショート等の不具合を引き起こす可能性がある。
【0010】
上記特許文献1には、ICチップをダイボンドする場合、過剰に使用するエポキシ樹脂の広がりを防止するための樹脂流出防止部を設けることは記載されているが、接合材料として、金属微粒子と有機分散媒からなる加熱接合材料を使用する場合の加熱接合材料の接合部からの流出防止については記載されていない。
特許文献2、3には、ダイパッド上に電子部品を接合する際に、接合強度を向上するために、平坦な押圧面を有する熱圧着ブロックの該押圧面で押圧すること、ダイパッド表面を粗化処理して接合強度を向上することは記載されているが、いずれにも加熱接合材料を使用する場合の加熱接合材料の接合部からの流出防止については記載されていない。
特許文献4には、半導体チップの接合面が傾斜するように、上記ダイパッド上に上記半導体チップを配置することにより、接合材中に発生するボンドを低減することが記載されているが加熱接合材料の流出防止については記載されていない。
特許文献5には、導電性ペースト組成物中の熱可塑性樹脂の含有量一定割合以上にして、導電性ペースト組成物が接合面からはみ出すのを防止することが記載されているが、加熱接合材料を使用する場合の加熱接合材料の流出防止については記載されていない。
上記の通り、従来の加熱接合材料を被着体間に配置して、加熱、又は加圧下の加熱により接合する際に、加熱接合材料が接合面からみ出すのを十分に防止することできず、はみ出た加熱接合材料が被着体の周辺に付着してショート等の不都合を生ずるおそれがあった。
本発明は、ダイパッド上に電子部品を接合する場合等のように、被着体間に加熱接合材料を配置して加熱接合する際に、接合部から加熱接合材料のはみ出しを防止する手段を用いた接合方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ダイパッド上に電子部品を接合する場合等のように、被着体間に加熱接合材料を配置して加熱接合する際に、接合部から加熱接合材料のはみ出しを防止する手段を用いた接合を行うことにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0012】
即ち、本発明は、以下の(1)〜(9)に記載する発明を要旨とする。
(1)平均一次粒子径が2〜500nmの金属微粒子(P)と、分子中に2以上の水酸基を有する1種または2種以上の多価アルコールを含む有機分散媒(S)とを含有してなる加熱接合材料(M)を電子部品の被着体間に配置して、加熱、又は加圧下の加熱により接合する、電子部品の接合方法であって、
前記被着体間の接合部から加熱接合材料(M)のはみ出しを防止する手段を用いた接合を行うことを特徴とする、電子部品の接合方法。
(2)平均一次粒子径が2〜500nmの金属微粒子(P)と、分子中に2以上の水酸基を有する1種または2種以上の多価アルコールを含む有機分散媒(S)とを含有してなる加熱接合材料(M)を電子部品の被着体間に配置して、加熱、又は加圧下の加熱により接合する、電子部品の接合方法であって、
前記被着体間の接合部から加熱接合材料(M)のはみ出しを防止する手段を用いた接合が、
(i)被着体の接合部から加熱接合材料(M)がはみ出すのを防止する、無機材料で形成されたガイド枠(G1)を配設させた接合(A)、
(ii)被着体の接合部から加熱接合材料(M)がはみ出すのを防止する、型追従性の高い可塑性有機材料で形成されたガイド枠(G2)を配設させた接合(B)、
(iii)被着体の接合部面に加熱接合材料(M)を配置させた後に、型追従性の高い可塑性有機シート状材料(S)で上部被着体と加熱接合材料(M)の全体を覆った状態での接合(C)、
(iv)被着体の接合部面に加熱接合材料(M)を配置させた後に、少なくとも2つの被着体と加熱接合材料(M)をシリコンオイル中に浸漬させて、シリコンオイルに2〜30MPaの静水圧を加えた状態での接合(D)、又は
(v)被着体の接合部面のいずれか一方または双方を粗面化処理して、接合する際に加熱接合材料の接合部からのはみ出しを抑制する接合(E)、
であることを特徴とする、電子部品の接合方法。
(3)前記加熱接合材料(M)のはみ出しを防止する手段を用いた接合(A)が、はみ出しを防止するガイド枠(G1)の配設により、加熱接合材料(M)が水平方向では、ガイド枠(G1)で覆われ、垂直方向では下部側の被着体と、上部側の被着体又は上部側の被着体と前記ガイド枠の一部で覆われた状態のはみ出しを防止する手段での接合であることを特徴とする、前記(2)に記載の電子部品の接合方法。
【0013】
(4)前記加熱接合材料(M)のはみ出しを防止する手段を用いた接合(A)が、はみ出しを防止するガイド枠(G1)の配設と、下部側の被着体に加熱接合材料(M)を埋設する凹部を設けることにより、加熱接合材料(M)が水平方向では、下部側の被着体の凹部の壁又は下部側の被着体の凹部の壁と前記ガイド枠の一部で覆われ、垂直方向では下部側の被着体の凹部の底部と上部側の被着体、または下部側の被着体の凹部の底部と上部側の被着体と前記ガイド枠の一部で覆われた状態のはみ出しを防止する手段での接合であることを特徴とする、前記(2)に記載の電子部品の接合方法。
(5)前記はみ出しを防止する手段を用いた接合(A)で使用する、無機材料で形成されたガイド枠(G1)が加熱接合材料(M)から発生するガス状物を通過させ、かつ金属微粒子(P)を通過させない材料から形成されていることを特徴とする、前記(2)から(4)のいずれかに記載の電子部品の接合方法。
(6)前記無機材料で形成されたガイド枠(G1)が多孔質のセラミックであることを特徴とする、前記(2)から(5)のいずれかに記載の電子部品の接合方法。
(7)前記多孔質のセラミックが多孔質の窒化物セラミックであることを特徴とする、前記(6)に記載の電子部品の接合方法。
(8)前記型追従性の高い可塑性有機材料で形成されたガイド枠(G2)、又は型追従性の高い可塑性有機シート状材料(S)が熱可塑性材料、又はシリコン樹脂材料であることを特徴とする、前記(2)に記載の電子部品の接合方法。
(9)前記加熱接合材料(M)がシート形状の加熱接合成形体(T1)、又は加熱接合ペースト状物(T2)であることを特徴とする、前記(1)から(8)のいずれかに記載の電子部品の接合方法。
【発明の効果】
【0014】
加熱接合材料(M)を電子部品の被着体間に配置して、加熱、又は加圧下の加熱により被着体間を接合する際、加熱接合材料(M)にかかる圧力が接合部の外周方向に逸散するのを防止するために、更には加熱接合材料(M)が軟化して被着体の外周部に流れ出すことを防ぐことを防止するために、上記はみ出しを防止する手段を用いた接合を採用することにより、電子部品等の被着体接合部の加熱接合材料(M)が接合部からはみ出しを防止すると共に、接合強度を向上して、加熱接合材料(M)が被着体間の接合部全面でより均一性の高い焼結構造にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
図1】実施例1〜8と、比較例1における、断面観察の評価方法を説明するための断面図、及び平面図である。
図2】実施例1〜8と、比較例1における、加熱接合後の接合部からはみ出した加熱接合材料の領域の測定法を示す平面図である。
図3】実施例1の電子部品の接合において、はみ出しを防止する手段を用いた接合(A)を説明するための断面の概念図である。
図4】実施例2の電子部品の接合において、はみ出しを防止する手段を用いた接合(A)を説明するための断面の概念図である。
図5】実施例3の電子部品の接合において、他のはみ出しを防止する手段を用いた接合(A)を説明するための断面の概念図である。
図6】実施例4の電子部品の接合において、他のはみ出しを防止する手段を用いた接合(B)を説明するための断面の概念図である。
図7】実施例5の電子部品の接合において、他のはみ出しを防止する手段を用いた接合(C)を説明するための断面の概念図である。
図8】実施例6の電子部品の接合において、他のはみ出しを防止する手段を用いた接合(D)を説明するための断面の概念図である。
図9】実施例7の電子部品の接合において、他のはみ出しを防止する手段を用いた接合(E)を説明するための断面の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明の電子部品の接合方法は、平均一次粒子径が2〜500nmの金属微粒子(P)と、分子中に2以上の水酸基を有する1種または2種以上の多価アルコールを含む有機分散媒(S)とを含有してなる加熱接合材料(M)を電子部品の被着体間に配置して、加熱、又は加圧下の加熱により接合する、電子部品の接合方法であって、
前記被着体間の接合部から加熱接合材料(M)のはみ出しを防止する手段を用いた接合を行うことを特徴とする。
上記被着体間の接合部から加熱接合材料(M)のはみ出しを防止する手段を用いた接合としては、下記の接合(A)〜(E)が挙げられる。
(i)被着体の接合部から加熱接合材料(M)がはみ出すのを防止する、無機材料で形成されたガイド枠(G1)を配設させた接合(A)
(ii)被着体の接合部から加熱接合材料(M)がはみ出すのを防止する、型追従性の高い可塑性有機材料で形成されたガイド枠(G2)を配設させた接合(B)
(iii)被着体の接合部面に加熱接合材料(M)を配置させた後に、型追従性の高い可塑性有機シート状材料(S)で上部被着体と加熱接合材料(M)の全体を覆った状態での接合(C)
(iv)被着体の接合部面に加熱接合材料(M)を配置させた後に、少なくとも2つの被着体と加熱接合材料(M)をシリコンオイル中に浸漬させて、シリコンオイルに2〜30MPaの静水圧を加えた状態での接合(D)
(v)被着体の接合部面のいずれか一方または双方を粗面化処理して、接合する際に加熱接合材料の接合部からのはみ出しを抑制する接合(E)
【0017】
以下に本発明について、説明する。
〔1〕加熱接合材料(M)
加熱接合材料(M)は、平均一次粒子径が2〜500nmの金属微粒子(P)と、分子中に2以上の水酸基を有する1種または2種以上の多価アルコールを含む有機分散媒(S)とを含有してなる加熱接合材料である。
加熱接合材料(M)は後述するように、シート形状の加熱接合成形体(T1)、又はシート形状の加熱接合ペースト状物(T2)とすることができる。
(1)金属微粒子(P)
金属微粒子(P)は、焼結性を有する、平均一次粒子径2〜500nmの金属微粒子(P1)のみであってもよく、更に該金属微粒子(P1)に、平均一次粒子径0.5〜50μmの金属微粒子(P2)を併用することができる。金属微粒子としては、特に制限はないが金、銀、銅、白金、パラジウム、タングステン、ニッケル、鉄、コバルト、タンタル、ビスマス、鉛、インジウム、錫、亜鉛、チタン、及びアルミニウムから選択される1種もしくは2種以上の微粒子を使うことができる。
加熱接合材料(M)に使用する金属微粒子(P)は、はんだペーストの場合と異なり、少なくとも1種以上の高純度銅微粒子をそのまま使用することができるので、接合強度と導電性に優れる接合体を得ることが可能になる。一般にはんだペーストの場合、実装対象である基板の銅パッド部分の酸化を取り除くためにフラックス(有機成分)を含有しており、更に金属材料に含まれる不純物として少量ではあるがAl、Zn、Cd、As等の金属が含まれることが多い。
【0018】
(イ)金属微粒子(P1)
金属微粒子(P1)は、一次粒子の平均粒子径が2〜500nmの金属微粒子であれば特に制限されるものではない。金属微粒子(P1)の一次粒子の平均粒子径が2nm未満のものは製造上の困難性を伴い、一方、一次粒子の平均粒子径が500nm以下で精密な導電パターンを形成することができ、焼成も容易になる。
【0019】
(ロ)金属微粒子(P2)
加熱接合材料(M)に、一次粒子の平均粒子径が2〜500nmの金属微粒子(P1)に加えて、一次粒子の平均粒子径0.5〜50μmの金属微粒子(P2)を分散させて使用することもできる。金属微粒子としては、特に制限はないが金、銀、銅、白金、パラジウム、タングステン、ニッケル、鉄、コバルト、タンタル、ビスマス、鉛、インジウム、錫、亜鉛、チタン、及びアルミニウムから選択される1種もしくは2種以上の微粒子を使うことができ、特に銅が好ましい。
特に金属微粒子(P)として、平均一次粒子径が2〜500nmの金属微粒子(P1)に、更に平均一次粒子径が0.5〜50μmの金属微粒子(P2)を使用すると、金属微粒子(P2)間に金属微粒子(P1)が分散して、加熱処理する際に金属微粒子(P1)の自由な移動を効果的に抑制することができ、前述の金属微粒子(P1)の分散性と安定性を向上するのでその結果、加熱焼成でより均質な粒子径と空孔を有する多孔質体を形成することが可能になる。
【0020】
金属微粒子(P2)の平均一次粒子径は、0.5〜50μmが好ましい。金属微粒子(P2)の平均一次粒子径が0.5μm未満では金属微粒子(P2)の添加効果が発現せず、50μmを超えると焼成が困難になるおそれがある。
ここで、一次粒子の平均粒子径とは、二次粒子を構成する個々の銅微粒子の一次粒子の直径の意味である。該一次粒子径は、電子顕微鏡を用いて測定することができる。また、平均粒子径とは、一次粒子の数平均粒子径を意味する。
【0021】
(2)有機分散媒(S)
有機分散媒(S)には、分子中に2以上の水酸基を有する1種または2種以上の多価アルコール(A1)が含まれるが、他の有機溶媒として、アミド基を有する化合物(A2)、アミン化合物(A3)、低沸点有機溶媒(A4)等を含有させることができる。
(イ)多価アルコール(A1)
多価アルコール(A1)としては、分子中に2以上の水酸基を有する、エチレングリコ−ル、ジエチレングリコ−ル、1,2−プロパンジオ−ル、1,3−プロパンジオ−ル、1,2−ブタンジオ−ル、1,3−ブタンジオ−ル、1,4−ブタンジオ−ル、2−ブテン−1,4−ジオール、2,3−ブタンジオ−ル、ペンタンジオ−ル、ヘキサンジオ−ル、オクタンジオ−ル、グリセロール、1,1,1−トリスヒドロキシメチルエタン、2−エチル−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオール、1,2,6−ヘキサントリオール、1,2,3−ヘキサントリオール、1,2,4−ブタントリオール、トレイトール、エリトリト−ル、ペンタエリスリト−ル、ペンチト−ル、1−プロパノール、2−プロパノール、2−ブタノール、2−メチル2−プロパノール、キシリトール、リビトール、アラビトール、ヘキシト−ル、マンニトール、ソルビトール、ズルシトール、グリセリンアルデヒド、ジオキシアセトン、トレオース、エリトルロース、エリトロース、アラビノース、リボース、リブロース、キシロース、キシルロース、リキソース、グルコ−ス、フルクト−ス、マンノース、イドース、ソルボース、グロース、タロース、タガトース、ガラクトース、アロース、アルトロース、ラクト−ス、イソマルト−ス、グルコヘプト−ス、ヘプト−ス、マルトトリオース、ラクツロース、及びトレハロースの中から選択される1種又は2種以上を上げることができる。
これらは還元性を有するので金属微粒子(P)表面が還元され、更に加熱処理を行うことで多価アルコール(A1)が連続的に蒸発して、その液体および蒸気が存在する雰囲気で還元・焼成されると金属微粒子(P)の焼結が促進される。
尚、加熱接合材料(M)の焼結性を考慮すると、多価アルコール(A1)が有機分散媒(S)中に40質量%以上含有されていることが好ましい。
【0022】
(ロ)アミド基を有する化合物(A2)
アミド基を有する化合物(A2)としては、N−メチルアセトアミド、N−メチルホルムアミド、N−メチルプロパンアミド、ホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N,N−ジメチルホルムアミド、1−メチル−2−ピロリドン、ヘキサメチルホスホリックトリアミド、2−ピロリジノン、ε−カプロラクタム、及びアセトアミドの中から選択される1種又は2種以上を例示することができる。
アミド基を有する化合物(A2)は有機分散媒(S)中で10〜80質量%となるように配合することができる。
【0023】
(ハ)アミン化合物(A3)
アミン化合物(A3)としては、脂肪族第一アミン、脂肪族第二アミン、脂肪族第三アミン、脂肪族不飽和アミン、脂環式アミン、芳香族アミン、及びアルカノールアミンの中から選択される1種又は2種以上のアミン化合物が挙げられ、その具体例としてはメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、n−プロピルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリ−n−プロピルアミン、n−ブチルアミン、ジ−n−ブチルアミン、トリ−n−ブチルアミン、t−プロピルアミン、t−ブチルアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、テトラメチレンジアミン、テトラメチルプロピレンジアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、モノ−n−オクチルアミン、モノ−2エチルヘキシルアミン、ジ−n−オクチルアミン、ジ−2エチルヘキシルアミン、トリ−n−オクチルアミン、トリ−2エチルヘキシルアミン、トリイソブチルアミン、トリヘキシルアミン、トリイソオクチルアミン、トリイソノニルアミン、トリフェニルアミン、ジメチルココナットアミン、ジメチルオクチルアミン、ジメチルデシルアミン、ジメチルラウリルアミン、ジメチルミリスチルアミン、ジメチルパルミチルアミン、ジメチルステアリルアミン、ジメチルベヘニルアミン、ジラウリルモノメチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、メタノールアミン、ジメタノールアミン、トリメタノールアミン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、プロパノールアミン、イソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ブタノールアミン、N−メチルエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、N−エチルエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、N−n−ブチルエタノールアミン、N−n−ブチルジエタノールアミン、及び2−(2−アミノエトキシ)エタノールの中から選択される1種又は2種以上を挙げることができる。アミン化合物(A3)は有機分散媒(S)中で0.3〜30質量%となるように配合することができる。
【0024】
(ニ)有機溶媒(A4)
有機溶媒(A4)は、常圧における沸点が60〜120℃(沸点は常圧における沸点をいう。以下同じ)で、比較的沸点の低い有機溶媒である。
有機溶媒(A4)としては、分子中に1つのヒドロキシル基を有するアルコール、エーテル、及びケトンから選択される1種又は2種以上が好ましい。
前記分子中に1つのヒドロキシル基を有するアルコールとしては、メタノール(64.7℃)、エタノール(78.0℃)、1−プロパノール(97.15℃)、2−プロパノール(82.4℃)、2−ブタノール(100℃)、2−メチル2−プロパノール(83℃)の中から選択される1種又は2種以上を例示することができる。前記エーテルとしては、ジエチルエーテル(35℃)、メチルプロピルエーテル(31℃)、ジプロピルエーテル(89℃)、ジイソプロピルエーテル(68℃)、メチル−t−ブチルエーテル(55.3℃)、t−アミルメチルエーテル(85℃)、ジビニルエーテル(28.5℃)、エチルビニルエーテル(36℃)、アリルエーテル(94℃)の中から選択される1種又は2種以上を例示することができる。また、前記ケトンとしては、アセトン(56.5℃)、メチルエチルケトン(79.5℃)、ジエチルケトン(100℃)の中から選択される1種又は2種以上を例示することができる。
有機分散媒(S)中に低沸点有機溶媒である有機溶媒(A4)が含まれることで、有機分散媒(S)の粘度を調整してパターン形成の精度を向上することができる。
有機分散媒(S)中の有機溶媒(A4)の含有割合は1〜30質量%程度配合することができる。
【0025】
(3)加熱接合材料(M)
本発明の加熱接合材料(M)は、金属微粒子(P)が有機分散媒(S)中に分散している、常温でシート形状の加熱接合成形体(T1)、又は加熱接合ペースト状物(T2)とすることができる。加熱接合材料(M)は、被接合面(例えば、セラミック板(C)表面)に、加熱接合材料(M)からなるパターン化物を配置し、更に該パターン化物上に導電性金属板(K)を配置して、金属微粒子(P)が焼結する温度の範囲で加熱すると多価アルコール(A1)が銅微粒子(P)表面を還元して活性化し、金属微粒子(P)同士の焼結を促進する。その結果、ナノサイズの金属微粒子を含むペーストを用いた場合と同様に、電極と基板を電気的、機械的に接合することが可能になる。尚、加熱接合材料(M)を加熱焼結する際に有機分散媒(S)は分解、蒸発等により除去される。
加熱接合材料(M)における、有機分散媒(S)/金属微粒子(P)の割合(質量比)は、パターニングと焼結性を考慮し、安定した接合力を得るためには10/90〜70/30が望ましいが、シート形状の加熱接合成形体(T1)、又は加熱接合ペースト状物(T2)のいずれを選択するかによって、その割合も決められる。
加熱接合材料(M)は、公知の混合機、捏和機等を使用して、金属微粒子(P)を有機分散媒(S)に分散させることにより得ることができる。加熱接合材料(M)は、はんだペーストに含まれるような不純物を含まない、高純度の金属微粒子(P)を使用することが可能であるので、接合強度と導電率を向上することが可能になる。
【0026】
〔2〕はみ出しを防止する手段を用いた接合
(1)はみ出しを防止する手段
上記被着体間の接合部から加熱接合材料(M)のはみ出しを防止する手段を用いた接合として、下記の接合(A)〜(E)を図3〜9を用いて説明する。尚、本発明の接合(A)〜(E)を説明するための図3〜9は例示であり、本発明は図3〜9に示す態様に限定されるものではない。
(イ)接合(A)
接合(A)は、図3〜5に例示するように、被着体の接合部から加熱接合材料(M)がはみ出すのを防止する、無機材料で形成されたガイド枠(G1)を配設させた接合である。
具体的な態様としては、図3に示すように基板上に被着体11、12の接合部から加熱接合材料(M)13がはみ出すのを防止可能なように、無機材料で形成されたガイド枠(G1)14を配設させる態様がある。
図3において、はみ出しを防止するガイド枠(G1)の配設により、加熱接合材料(M)が水平方向では、ガイド枠(G1)の壁で覆われ、垂直方向では下部側の被着体と、上部側の被着体又は上部側の被着体と前記ガイド枠の一部で覆われた状態ではみ出しを防止可能としている。
【0027】
また、図4に示すように一方の被着体に加熱接合材料(M)が埋め込み可能なように凹部15が形成されて、下部側の被着体11に加熱接合材料(M)13を埋設することにより、加熱接合材料(M)13が水平方向では、下部側の被着体の凹部の壁15で覆われ、垂直方向では下部側の被着体の凹部の底部と、上部側の被着体と前記ガイド枠(G1)の一部で覆われた状態ではみ出しを防止可能としている。
更に、図5に示すように、図4に示すガイド枠(G1)に突出部16を儲け、該突出部に対応する加熱接合材料(M)の外周部に薄肉部17を設けて、水平方向の一部はガイド枠(G1)で覆われ、残りの部分は下部側の被着体の凹部の壁で覆われる態様とすることもできる。
【0028】
前記はみ出しを防止する手段を用いた接合(A)で使用する、無機材料で形成されたガイド枠(G1)は、加熱接合材料(M)から発生するガス状物を通過させ、かつ金属微粒子(P)を通過させない材料から形成されていることが好ましい。
このような性質を有する無機材料で形成されたガイド枠(G1)は、多孔質のセラミックが好ましく、多孔質のセラミックの中でも窒化物セラミックがより好ましい。
【0029】
(ロ)接合(B)
接合(B)は、図6に示すように、被着体の接合部から加熱接合材料(M)がはみ出すのを防止する、型追従性の高い可塑性有機材料で形成されたガイド枠(G2)を配設させた接合である。このような型追従性の高い可塑性有機材料で形成されたガイド枠(G2)の材質として、熱可塑性樹脂であるPPS系、フッ素系、ポリウレタン系、ポリアミド系、ポリカーボネート系、アクリル系等やシリコン樹脂が例示できる。
ガイド枠(G2)として、特に断面形状に制限はないが、図6(A)に示すような断面が円筒形状物を上部被着体と加熱接合材料(M)の外周部近傍に配置してフリップチップボンダーにより上部側から加圧すると、ガイド枠(G2)は型追従性の高い可塑性有機材料で形成されているので、図6(B)に示すように上部被着体と加熱接合材料(M)が、型追従性の高い可塑性有機材料で覆われた構造になり、接合の際に加熱接合材料のはみ出しが防止可能となる。
【0030】
(ハ)接合(C)
接合(C)は、図7に例示するように、被着体の接合部面に加熱接合材料(M)を配置させた後に、型追従性の高い可塑性有機シート状材料(S)で上部被着体と加熱接合材料(M)の全体を覆った状態での接合である。
このような型追従性の高い可塑性有機シート状材料(S)として、PPS系、フッ素系(テフロン(登録商標)フィルム)、ポリウレタン系、ポリアミド系、ポリカーボネート系、アクリル系のフィルム等やシリコン樹脂フィルムが挙げられる。
図7に示すように、被着体の接合部面に加熱接合材料(M)を配置させた後に、型追従性の高い可塑性有機シート状材料(S)で上部被着体と加熱接合材料(M)の全体を覆った後に、フリップチップボンダーにより上部側から加圧すると、型追従性の高い可塑性有機シート状材料(S)は、図7に示すように上部被着体と加熱接合材料(M)が可塑性有機シート状材料(S)で覆われた構造になり、接合の際に加熱接合材料のはみ出しが防止可能となる。
【0031】
(ニ)接合(D)
接合(D)は、図8に例示するように、少なくとも2つの被着体とその間に配置された加熱接合材料(M)をシリコンオイル中に浸漬させて、シリコンオイルに2〜30MPaの静水圧を加えた状態での接合である。シリコンオイルとしては粘度に特に制限はないが、加熱するために耐熱性の高いメチルフェニルシリコンオイルが望ましく、信越シリコーン(株)製、商品名:HVAC−F−5を使うことができる。
【0032】
(ホ)接合(E)
接合(E)は、図9に例示するように、被着体の接合部面のいずれか一方または双方を粗面化処理して、接合する際に加熱接合材料の接合部からのはみ出しを抑制する接合である。被着体の接合部面のいずれか一方または双方を粗面化処理する手段としては、その表面をブラスト処理が挙げられる。
被着体にこのような粗面化処理された接合面を設けることにより、接合時に加熱接合材料(M)が流動して、接合部からはみ出すときに、溶融樹脂の流れに抵抗を与えるので、その結果、接合部からのはみ出しが抑制される。
【0033】
(2)加熱接合材料(M)からなるパターン化物の配置
加熱接合材料(M)からなるパターン化物を被着体間に配置する場合、加熱接合材料(M)がシート形状の加熱接合成形体(T1)の場合にはシリコンチップ等の被着体面に加熱接合成形体を直接配置させることができる。また、加熱接合材料(M)が加熱接合ペースト状物(T2)の場合には塗布又はパターニングすることにより、パターン化物を得ることができる。該塗布又はパターニング法としては、特に制限されず、グルーガン、ディッピング、スクリーンなどの印刷手段やディスペンサーによる供給手段を用いることができる。
【0034】
(3)加熱・焼結
前記パターン化した後、その後被着体が前記パターン化物を介して接触させた状態で、加熱・焼結を行うことにより、加熱接合材料(M)中の銅微粒子(P)が焼結されて、多孔質状の接合層(L)が形成されるにより、被着体同士が接合される。
加熱・焼結条件は、使用する銅微粒子(P)の粒子径、有機分散媒(S)成分、加熱接合材料(M)の厚みにもよるが例えば焼結温度190〜300℃程度に達したら、10〜40分間程度保持することが好ましく、フリップチップボンダー・加熱プレス・減圧加熱プレス等の装置を用いることができる。
【0035】
(4)接合層(L)
接合層(L)の厚みは、0.005〜0.500mmである。該厚みが0.005mm未満では導電性金属板(K)上に大きな熱を発する部品(パワーデバイス)を実装した場合、部品から発生した熱を下の金属板に伝える際の熱抵抗は小さくなるが接合信頼性が低下する。一方、0.500mmを越えると熱抵抗が大きくなるという不都合を生ずる。
【0036】
(5)その他
本発明の電子部品の接合方法によると、加熱接合材料(M)を電子部品の被着体間に配置して、加熱、又は加圧下の加熱により被着体間を接合する際、加熱接合材料(M)にかかる圧力が接合部の外周方向に逸散するのを防止するために、更には加熱接合材料(M)が軟化して被着体の外周部に流れ出すことを防ぐために、上記はみ出しを防止する手段を用いた接合(A)〜(E)等を採用することにより、電子部品等の被着体接合部の加熱接合材料(M)が接合部からのはみ出しを防止すると共に、接合強度を向上して、加熱接合材料(M)が被着体間の接合部全面で均一性の高い焼結構造にすることが可能となる。
【実施例】
【0037】
次に、実施例により本発明をより具体的に説明する。尚、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。本実施例、比較例において使用した材料、及び評価方法を以下に記載する。
(1)使用した材料
(イ)加熱接合材料の調製
実施例1〜7において、グリセリン20gからなる分散媒に、平均一次粒子径50nmの銅微粒子80gを配合し、乳鉢によって十分混合することで加熱接合材料を得た。
得られた加熱接合材料をプレスして厚み0.5mmの加熱接合シート体を得、該加熱接合シート体を切断して、加熱接合成形体(4×4×0.5mm)と(5×5×0.5mm)を作製した。
【0038】
(ロ)基板と電子部品
(i)基板1
実施例1、4〜9において、基板はアルミ基板(電気化学工業(株)製、商品名:ヒットプレートK−1、アルミ板厚1.5mm上に、厚さ0.075mmの絶縁層が形成され、さらに該絶縁層上に厚さ0.038mmの回路用銅箔が積層されている)を用い、前記銅箔をエッチングによって6×6mmにパターニングしてパッドを形成したものを使用した。
(ii)基板2
実施例2、3において、厚さ1.5mmの基板用材料(日立化成(株)製、商品名:MCL−E700H(R))にルーター加工によって図4、5に示すように5×5×0.5mmの凹部を形成し、その底面に無電解めっき+電気めっきにより厚さ10μmの銅パッドを形成した樹脂基板として使用した。
(iii)電子部品
電子部品はサイズ4×4×0.35(厚)mmのシリコンチップ(スパッタ処理Ti/Au=35/150nm)を用いた。
【0039】
(2)評価方法
(イ)接合強度の評価
作製したシリコンチップ実装サンプルについて、ダイシェア試験により接合強度の評価を実施した。
(ロ)はみ出し量の評価
図2に示すように、実装後にチップからはみ出した加熱接合材料の距離を各辺で測定して得られたはみ出し量25のうちの最大値をはみ出し量とした。
(ハ)断面観察の評価
作製したシリコンチップ実装サンプルについて、チップ中心付近(図1(A))の断面観察により、図1(A)のA部の拡大図である、図1(B)に示すように平均径1μm以上の空隙率が(面積比)20%以上存在する領域である粗空孔部(x)24を測定した。
【0040】
以下の実施例、比較例において、加熱接合材料を用いてアルミ基板又は樹脂基板と、シリコンチップを接合し、接合強度、はみ出し量、及び断面観察評価を行った。
【0041】
[実施例1]
図3に示すように、加熱接合成形体に接する前記アルミ基板のパターニングされたパッド上に、加熱接合成形体(4×4×0.5mm)を配置し、更に更にその上にスパッタ処理面と加熱接合成形体が接するように4×4×0.35(厚)mmのシリコンチップ(スパッタ処理Ti/Au=35/150nm)を配置した。
更に窒化珪素製セラミックで作製したガイド枠(G1)である治具(開口サイズ:4×4×0.85mm)で加熱接合成形体とシリコンチップを被せるように配置して、その後、フリップチップボンダーによりシリコンチップの上面から5MPaの圧力を加えながら300℃で、10分の加熱をすることでアルミ基板上にシリコンチップを実装した。
接合(ダイシェア)強度は55MPa以上であり、はみ出した加熱接合材料の領域はセラミック枠内に抑えることができ、平均径1μm以上の空隙率が20%以上の領域はチップ端面より50μm以下であった。
【0042】
[実施例2]
図4に示すように、前記樹脂基板の凹部に形成した銅パッド上に加熱接合成形体(5×5×0.5mm)を配置し、更に更にその上にスパッタ処理面と加熱接合成形体が接するように4×4×0.35(厚)mmのシリコンチップ(スパッタ処理Ti/Au=35/150nm)を配置した。
更に窒化珪素製セラミックで作製したガイド枠(G1)である治具(開口部サイズ4×4×0.35mm)で加熱接合材料とシリコンチップを被せるように配置して、その後、フリップチップボンダーによりシリコンチップの上面から5MPaの圧力を加えながら300℃で、10分の加熱をすることでアルミ基板上にシリコンチップを実装した。
接合(ダイシェア)強度は53MPa以上であり、はみ出した加熱接合材料の領域は基板に形成した凹部内に抑えることができる。平均径1μm以上の空隙率が20%以上の領域はチップ端面より50μm以下であった。
【0043】
[実施例3]
図5に示すように、窒化珪素製セラミックで作製したガイド枠(G1)である治具の形状が断面形状で図5となるようにした以外は実施例2と同様にして樹脂基板上にシリコンチップを実装した。
尚、基板の開口部サイズは5×5×0.5mmであり、治具の下側の開口部外周に0.5mm幅で高さ0.2mmの枠部(突出部)が設けられている。
接合(ダイシェア)強度は56MPa以上であり、はみ出した加熱接合材料の領域は基板に形成した凹部内に抑えることができる。平均径1μm以上の空隙率が20%以上の領域はチップ端面より50μm以下であった。
【0044】
[実施例4]
図6に示すように、加熱接合材料に接する前記アルミ基板のパターニングされたパッド上に、加熱接合成形体(4×4×0.5mm)を配置し、更に更にその上にスパッタ処理面と加熱接合成形体が接するように4×4×0.35(厚)mmのシリコンチップ(スパッタ処理Ti/Au=35/150nm)を配置した。
更に、厚さ1.0mm・サイズ8mm□・開口6mm□のPPS樹脂で作製された枠を配置して、その後、フリップチップボンダー(ヘッド部のサイズをPPSフィルムの枠を押さえることが出来る10mm□)によりシリコンチップの上面から5MPaの圧力を加えながら300℃で、10分の加熱をすることでアルミ基板上にシリコンチップを実装した。
接合(ダイシェア)強度は53MPa以上であり、はみ出した加熱接合材料の領域はチップ端面より0.2mm以下であり、平均径1μm以上の空隙率が20%以上の領域はチップ端面より50μm以下であった。
【0045】
[実施例5]
図7に示すように、加熱接合材料に接する前記アルミ基板のパターニングされたパッド上に、加熱接合成形体(4×4×0.5mm)を配置し、更に更にその上にスパッタ処理面と加熱接合成形体が接するように4×4×0.35(厚)mmのシリコンチップ(スパッタ処理Ti/Au=35/150nm)を配置した。
更に、厚さ0.8mm(サイズ10×10mmに切断した)テフロン(登録商標)フィルムで加熱接合材料とシリコンチップを被せるように配置して、その後、加熱減圧プレスによりシリコンチップの上面から5MPaの圧力を加えながら300℃で、10分の加熱をすることでアルミ基板上にシリコンチップを実装した。
接合(ダイシェア)強度は55MPa以上であり、はみ出した加熱接合材料の領域はチップ端面より0.08mm以下であり、平均径1μm以上の空隙率が20%以上の領域はチップ端面より50μm以下であった。
実装する際に加熱接合材料が電子部品の外周方向にはみ出す量を抑えることができた。
【0046】
[実施例6]
図8に示すように、加熱接合材料に接する前記アルミ基板のパターニングされたパッド上に、加熱接合成形体(4×4×0.5mm)を配置し、更にその上にスパッタ処理面と加熱接合成形体が接するように4×4×0.35(厚)mmのシリコンチップ(スパッタ処理Ti/Au=35/150nm)を配置した。
上記重ねた基板・加熱接合材料・シリコンチップを密封された容器内にあるシリコンオイル(信越シリコーン(株)製、商品名:HVAC−F−5)中に置き、シリコンオイルが加圧5MPa・加熱300℃10分となるように、実装した。
接合(ダイシェア)強度は49MPa以上であり、はみ出した加熱接合材料の領域はチップ端面より0.3mm以下であり、平均径1μm以上の空隙率が20%以上の領域はチップ端面より100μm以下であった。
実装する際に加熱接合材料が電子部品の外周方向にはみ出す量を抑えることができた。
【0047】
[実施例7]
図9(A)に示すように、加熱接合成形体に接する前記アルミ基板のパターニングされたパッド表面を図9(A)のB部の拡大図である図9(B)に示すように、ブラストで粗し、粗面化処理部23をRa=21μmとした。
更に加熱接合成形体が接するシリコンチップ(スパッタ処理Ti/Au=35/150nm)のスパッタ面の表面もブラスト処理によって粗面化処理部22をRa=4μmとした。
パッド上に前記加熱接合成形体を配置し、更にその上にスパッタ処理面と加熱接合成形体が接するようにシリコンチップを配置した。
その後、フリップチップボンダーによりシリコンチップの上面から5MPaの圧力を加えながら300℃で、10分の加熱をすることでアルミ基板上にシリコンチップを実装した。
接合(ダイシェア)強度は44MPa以上であり、はみ出した加熱接合材料の領域はチップ端面より0.7mm以下であり、平均径1μm以上の空隙率が20%以上の領域はチップ端面より110μm以下であった。
加熱接合成形体と接する面を粗化処理することで、実装する際に加熱接合材料が電子部品の外周方向にはみ出す量を抑えることができた。
【0048】
[実施例8]
加熱接合材料として、加熱接合ペースト状物を使用し、該加熱接合ペーストをメタルマスクで印刷塗布した後に、乾燥させてからシリコンチップを実装させた。
(1)加熱接合材料の調製
グリセリン40gからなる分散媒に、平均一次粒子径50nmの銅微粒子60gを配合し、乳鉢によって十分混合することで加熱接合ペースト状物を得た。
(2)加熱接合ペースト状物の供給
アルミ基板のパターニングされたパッド上に、上記加熱接合ペースト状物をメタルマスク(開口部4×4mm、厚さ1mm)を使って印刷塗布し、110℃120分の乾燥を行うこと以外は実施例1と同様にしてアルミ基板上にシリコンチップを実装した。
接合(ダイシェア)強度は51MPa以上であり、はみ出した加熱接合材料の領域はセラミック枠内に抑えることができ、平均径1μm以上の空隙率が20%以上の領域はチップ端面より50μm以下であった。
【0049】
[比較例1]
ガイド枠(G1)を配置しなかった以外は実施例1に記載したと同様に、加熱接合材料に接する前記アルミ基板のパターニングされたパッド上に、加熱接合成形体(4×4×0.5mm)を配置し、更に更にその上にスパッタ処理面と加熱接合成形体が接するように4×4×0.35(厚)mmのシリコンチップ(スパッタ処理Ti/Au=35/150nm)を配置した。
その後、フリップチップボンダーによりシリコンチップの上面から5MPaの圧力を加えながら300℃で、10分の加熱をすることでアルミ基板上にシリコンチップを実装した。
接合(ダイシェア)強度は32MPa以上であり、はみ出した加熱接合材料の領域はチップ端面より1.6mm以下であり、平均径1μm以上の空隙率が15%以上の領域はチップ端面より350μm以下であった。
【0050】
[評価結果]
本発明の電子部品の接合方法において、被着体間の接合部から加熱接合成形体(T1)のはみ出しを防止する手段を用いた接合として、実施例1〜7に示す、前記接合(A)〜(E)のいずれかを採用することにより、電子部品等の被着体接合部の加熱接合材料(M)が接合部からのはみ出しを防止すると共に、接合強度を向上して、加熱接合材料(M)が被着体間の接合部全面で均一性の高い焼結構造にすることが可能となることが確認された。
また、実施例8において、加熱接合ペースト(T2)を使用した場合にも、加熱接合成形体(T1)を使用した場合と同様に、加熱接合材料(M)が接合部からのはみ出しを防止すると共に、接合強度を向上して、加熱接合材料(M)が被着体間の接合部全面で均一性の高い焼結構造にすることが可能となることが確認された。
【符号の説明】
【0051】
11 基板
12 シリコンチップ
13 加熱接合材料
14 ガイド枠(G1)
15 下基板の凹部
16 突出部
17 薄肉部
18 ガイド枠(G2)
19 有機シート材料
21 シリコンオイル
22 粗面化処理部
23 粗面化処理部
24 粗空孔部(x)
25 はみ出し部
31 フリップチップボンダー
図1
図2
図3
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図9