特許7531238接着剤転写フィルムおよびこれを用いたパワーモジュール用基板の製造方法
(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】
(24)【登録日】2024-08-01
(45)【発行日】2024-08-09
(54)【発明の名称】接着剤転写フィルムおよびこれを用いたパワーモジュール用基板の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/52 20060101AFI20240802BHJP
H01L 25/07 20060101ALI20240802BHJP
H01L 25/18 20230101ALI20240802BHJP
C09J 7/38 20180101ALI20240802BHJP
C09J 201/00 20060101ALI20240802BHJP
C09J 11/04 20060101ALI20240802BHJP
H01L 21/60 20060101ALI20240802BHJP
【ＦＩ】
H01L21/52 E
H01L25/04 C
C09J7/38
C09J201/00
C09J11/04
H01L21/60 311S
【請求項の数】
16
(21)【出願番号】P 2022565929
(86)(22)【出願日】2021-04-28
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-06-08
(86)【国際出願番号】 KR2021005373
(87)【国際公開番号】W WO2021221460
(87)【国際公開日】2021-11-04
【審査請求日】2022-10-27
(31)【優先権主張番号】10-2020-0051778
(32)【優先日】2020-04-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2020-0053136
(32)【優先日】2020-05-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2020-0053480
(32)【優先日】2020-05-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】504394744
【氏名又は名称】アモセンス・カンパニー・リミテッド
【氏名又は名称原語表記】ＡＭＯＳＥＮＳＥ ＣＯ．， ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】（Ｃｈｅｏｎａｎ ｔｈｅ ｆｏｕｒｔｈ Ｌｏｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃｏｍｐｌｅｘ） １９－１ Ｂｌｏｃｋ， ９０， ４ｓａｎｄａｎ ５－ｇｉｌ， ｊｉｋｓａｎ－ｅｕｐ， Ｓｅｏｂｕｋ－ｇｕ Ｃｈｅｏｎａｎ－ｓｉ， Ｃｈｕｎｇｃｈｅｏｎｇｎａｍ－ｄｏ ３１０４０， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(74)【代理人】
【識別番号】110000051
【氏名又は名称】弁理士法人共生国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ジュン，ヨンファン
(72)【発明者】
【氏名】ウ，ギョンファン
(72)【発明者】
【氏名】ソン，ヨンスル
【審査官】堀江 義隆
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－０５２３６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】韓国公開特許第１０－２０１９－０１１０３７６（ＫＲ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／１７９７９６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１９／２２０５４０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１４／０２１４５０（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／５２
Ｈ０１Ｌ ２１／５８
Ｈ０１Ｌ ２１／６０
Ｈ０１Ｌ ２５／０７
Ｃ０９Ｊ ７／３８
Ｃ０９Ｊ ２０１／００
Ｃ０９Ｊ １１／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ベースフィルムと、前記ベースフィルム上に形成された粘着層と、
前記粘着層上に形成された接着層と、
を含み、
前記接着層は、前記粘着層上に多層構造に形成され、
前記接着層は、
前記粘着層の上面に積層された第１接着層と、
前記第１接着層の上面に積層された第２接着層と、
前記第２接着層の上面に積層された第３接着層とを含み、
前記第１接着層ないし前記第３接着層は、フレーク状ナノ粒子からなるＡｇ粉末を含み、
前記第２接着層に含まれたＡｇ粉末の平均粒径は、前記第１接着層と前記第３接着層に含まれたＡｇ粉末の平均粒径に比べて相対的に小さいことを特徴とする接着剤転写フィルム。
【請求項2】
前記接着層は、Ａｇ接着層であり、前記Ａｇ接着層は、Ａｇ粉末９７～９９重量％とバインダー１～３重量％とを含むことを特徴とする請求項１に記載の接着剤転写フィルム。
【請求項3】
前記ベースフィルムは、ＰＥＴフィルムであり、前記粘着層は、ＯＣＡであることを特徴とする請求項１に記載の接着剤転写フィルム。
【請求項4】
前記接着層は、前記粘着層上にパターン形状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の接着剤転写フィルム。
【請求項5】
接着剤転写フィルムを準備する準備ステップと、前記接着剤転写フィルム上の接着層を対象物に転写させ、前記接着層が転写された対象物を前記接着層を介して下部基板に仮接合させる仮接合ステップと、
前記下部基板上に仮接合された前記対象物の上部に上部基板を接合し焼結して、前記下部基板と前記上部基板との間に前記対象物を本接合させる本接合ステップと、
を含み、
前記仮接合ステップは、
ダイに前記接着剤転写フィルムを固定させ、真空を利用して対象物を吸着および固定する上部チャックに対象物を固定させるステップと、
前記上部チャックと前記ダイをそれぞれ加熱しながら前記上部チャックに固定された前記対象物を前記接着剤転写フィルム側に加圧して、前記接着剤転写フィルム上の接着層を前記対象物に転写させるステップと、
真空を維持しながら前記上部チャックを上昇させて、前記接着層が付着した対象物を上昇させるステップと、
前記上部チャックを下部基板の上部に搬送させるステップと、
前記上部チャックに固定された対象物を前記下部基板側に加圧して、前記対象物を前記下部基板に仮接合させるステップと、
真空を解除し、前記上部チャックを上昇させるステップと、含むことを特徴とするパワーモジュール用基板の製造方法。
【請求項6】
前記準備ステップは、ベースフィルムを準備するステップと、
前記ベースフィルム上に粘着層を形成するステップと、
前記粘着層上に接着層を形成するステップと、
を含むことを特徴とする請求項５に記載のパワーモジュール用基板の製造方法。
【請求項7】
前記準備ステップは、ＰＥＴフィルム上にＯＣＡフィルムを付着させるステップと、
前記ＯＣＡフィルム上にＡｇ焼結ペーストを塗布または印刷し乾燥して、Ａｇ接着層を形成するステップと、
を含むことを特徴とする請求項５に記載のパワーモジュール用基板の製造方法。
【請求項8】
前記準備ステップにおいて、前記対象物の位置に対応するパターン形状の接着層が形成されるように接着剤転写フィルムを準備することを特徴とする請求項５に記載のパワーモジュール用基板の製造方法。
【請求項9】
前記準備ステップは、ＰＥＴフィルム上にＯＣＡフィルムを付着させるステップと、
前記ＯＣＡフィルム上にＡｇ焼結ペーストをメッシュスクリーン印刷またはステンシル印刷し乾燥して、パターン形状のＡｇ接着層を形成するステップと、
を含むことを特徴とする請求項５に記載のパワーモジュール用基板の製造方法。
【請求項10】
前記準備ステップは、ベースフィルムを準備するステップと、
前記ベースフィルム上に粘着層を形成するステップと、
前記粘着層上にＡｇ焼結ペーストをコーティングし乾燥する過程を３回以上行って、多層構造の接着層を形成するステップと、
を含むことを特徴とする請求項５に記載のパワーモジュール用基板の製造方法。
【請求項11】
前記ダイは、８０～１００℃の温度に加熱し、前記上部チャックは、１００～１７０℃の温度に加熱することを特徴とする請求項５に記載のパワーモジュール用基板の製造方法。
【請求項12】
前記焼結は、２４０～３００℃で加熱加圧しながら２分～５分間行うことを特徴とする請求項５に記載のパワーモジュール用基板の製造方法。
【請求項13】
前記仮接合ステップにおいて、前記対象物は、半導体チップ、第１導電性スペーサおよび第２導電性スペーサを含み、
前記仮接合ステップは、
前記接着剤転写フィルム上の接着層を半導体チップの下面に転写させ、前記接着層が転写された半導体チップを前記接着層を介して下部基板の上面に仮接合させる第１仮接合ステップと、
前記接着剤転写フィルム上の接着層を第１導電性スペーサの下面に転写させ、前記接着層が転写された第１導電性スペーサを前記接着層を介して前記半導体チップの上面に仮接合させる第２仮接合ステップと、
前記接着剤転写フィルム上の接着層を第２導電性スペーサの下面に転写させ、前記接着層が転写された第２導電性スペーサを前記接着層を介して前記下部基板の上面に仮接合させる第３仮接合ステップと、
を含むことを特徴とする請求項５に記載のパワーモジュール用基板の製造方法。
【請求項14】
前記第２導電性スペーサの高さは、前記半導体チップ、前記接着層、前記第１導電性スペーサの高さを合わせた高さと等しい高さであることを特徴とする請求項１３に記載のパワーモジュール用基板の製造方法。
【請求項15】
前記本接合ステップは、前記下部基板上に仮接合された前記第１導電性スペーサおよび前記第２導電性スペーサに対応して位置するように、上部基板の下面に接着層を形成するステップと、
前記上部基板を上部チャックに固定し、前記上部チャックに固定された上部基板を前記下部基板側に加熱加圧して、前記半導体チップと前記第１導電性スペーサとの仮接合体および前記第２導電性スペーサを前記上部基板と前記下部基板との間に本接合させるステップと、
を含むことを特徴とする請求項１３に記載のパワーモジュール用基板の製造方法。
【請求項16】
前記上部基板と前記下部基板は、ＡＭＢ基板またはＤＢＣ基板を用いることを特徴とする請求項５に記載のパワーモジュール用基板の製造方法。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、接着剤転写フィルムおよびこれを用いたパワーモジュール用基板の製造方法に関し、より詳しくは、半導体チップおよびスペーサを基板に接合するために作製された接着剤転写フィルムおよびこれを用いたパワーモジュール用基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
パワーモジュールは、電気車に用いられる電圧を直流から交流に変更してモータに供給する。電気車の高性能化によってパワーモジュールに実装される半導体チップは、既存のシリコン（Ｓｉ）から性能に優れた炭化ケイ素（ＳｉＣ）に変化している。ところが、炭化ケイ素半導体を用いるパワーモジュールは、高電圧によって高い発熱が発生するため、放熱が重要である。
【0003】
パワーモジュールは、２枚の基板の間に半導体チップが実装され、半導体チップの放熱特性を良好にするために、Ａｇ焼結ペースト（Ａｇ Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ Ｐａｓｔｅ）を用いた接合方式を使用する。ところが、Ａｇ焼結ペーストを用いた接合は、半導体チップまたはスペーサにＡｇ焼結ペーストを均一に塗布しにくく、半導体チップにスペーサが載せられる形態の場合、追加的に接着剤塗布および２次焼結が要求されるので、工程時間が長く、高価な装置が必要という問題点がある。
【0004】
また、パワーモジュールは、各構成を接合させる時、半導体チップの破損を防止するために、はんだ付け接合方式を使用したりするが、はんだ付け接合は接合強度が低く、接合が分離される問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の目的は、半導体チップおよびスペーサを基板に接合するための接合工程において、Ａｇ焼結ペースト（Ａｇ Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ Ｐａｓｔｅ）をフィルム状に作製して均一な厚さおよびボイドのない接合を可能にし、これとともに、焼結工程を最少化して工程時間を短縮させ、設備投資費が減少するようにした接着剤転写フィルムおよびこれを用いたパワーモジュール用基板の製造方法を提供することにある。
【0006】
本発明の他の目的は、Ａｇ焼結ペースト（Ａｇ Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ Ｐａｓｔｅ）からなる接着層をフィルムにパターン状に作製して、接合工程における残留物（ｂｕｒｒ）の発生頻度を低減し、単価を減少させるようにした接着剤転写フィルムおよびこれを用いたパワーモジュール用基板の製造方法を提供することにある。
【0007】
本発明のさらに他の目的は、高い熱伝導率の確保と焼結後に高い破壊強度を有し、割れによる不良を最少化できる接着剤転写フィルムおよびこれを用いたパワーモジュール用基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による接着剤転写フィルムは、ベースフィルムと、ベースフィルム上に形成された粘着層と、粘着層上に形成された接着層と、を含むことを特徴とする。
【0009】
接着層は、Ａｇ接着層であり、Ａｇ接着層は、Ａｇ粉末９７～９９重量％とバインダー１～３重量％とを含むことが好ましい。
【0010】
ベースフィルムは、ＰＥＴフィルムであり、粘着層は、ＯＣＡであってもよい。
【0011】
接着層は、粘着層上にパターン形状に形成され得る。
【0012】
また、接着層は、粘着層上に多層構造に形成され得る。
【0013】
接着層は、粘着層の上面に積層された第１接着層と、第１接着層の上面に積層された第２接着層と、第２接着層の上面に積層された第３接着層とを含み、第１接着層および第３接着層は、ナノ粒子からなるＡｇ粉末を含み、第１接着層ないし第３接着層は、フレーク状ナノ粒子からなるＡｇ粉末を含み、第２接着層に含まれたＡｇ粉末粒子の平均粒径は、第１接着層と第３接着層に含まれたＡｇ粉末粒子の平均粒径に比べて相対的に小さいことが好ましい。
【0014】
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様によるパワーモジュール用基板の製造方法は、接着剤転写フィルムを準備する準備ステップと、接着剤転写フィルム上の接着層を対象物に転写させ、接着層が転写された対象物を接着層を介して下部基板に仮接合させる仮接合ステップと、下部基板上に仮接合された対象物の上部に上部基板を接合し焼結して、下部基板と上部基板との間に前記対象物を本接合させる本接合ステップと、を含むことを特徴とする。
【0015】
準備ステップは、ベースフィルムを準備するステップと、ベースフィルム上に粘着層を形成するステップと、粘着層上に接着層を形成するステップと、を含むことが好ましい。
【0016】
準備ステップは、ＰＥＴフィルム上にＯＣＡフィルムを付着させるステップと、ＯＣＡフィルム上にＡｇ焼結ペーストを塗布または印刷し乾燥して、Ａｇ接着層を形成するステップとを含み得る。
【0017】
準備ステップにおいて、対象物の位置に対応するパターン形状の接着層が形成されるように接着剤転写フィルムを準備することが好ましい。
【0018】
準備ステップは、ＰＥＴフィルム上にＯＣＡフィルムを付着させるステップと、ＯＣＡフィルム上にＡｇ焼結ペーストをメッシュスクリーン印刷またはステンシル印刷し乾燥して、パターン形状のＡｇ接着層を形成するステップとを含み得る。
【0019】
また、準備ステップは、ベースフィルムを準備するステップと、ベースフィルム上に粘着層を形成するステップと、粘着層上にＡｇ焼結ペーストをコーティングし乾燥する過程を３回以上行って、多層構造の接着層を形成するステップとを含み得る。
【0020】
仮接合ステップは、ダイに接着剤転写フィルムを固定させ、真空を利用して対象物を吸着および固定する上部チャックに対象物を固定させるステップと、上部チャックとダイをそれぞれ加熱しながら上部チャックに固定された対象物を接着剤転写フィルム側に加圧して、接着剤転写フィルム上の接着層を対象物に転写させるステップと、真空を維持しながら上部チャックを上昇させて、前記接着層が付着した対象物を上昇させるステップと、上部チャックを下部基板の上部に搬送させるステップと、上部チャックに固定された対象物を下部基板側に加圧して、対象物を下部基板に仮接合させるステップと、真空を解除し、上部チャックを上昇させるステップと、を含むことが好ましい。
【0021】
仮接合ステップにおいて、ダイは、８０～１００℃の温度に加熱し、上部チャックは、１００～１７０℃の温度に加熱することが好ましい。
【0022】
本接合ステップにおいて、焼結は、２４０～３００℃で加熱加圧しながら２分～５分間行うことが好ましい。
【0023】
仮接合ステップにおいて、対象物は、半導体チップ、第１導電性スペーサ、および第２導電性スペーサを含み、仮接合ステップは、接着剤転写フィルム上の接着層を半導体チップの下面に転写させ、接着層が転写された半導体チップを接着層を介して下部基板の上面に仮接合させる第１仮接合ステップと、接着剤転写フィルム上の接着層を第１導電性スペーサの下面に転写させ、接着層が転写された第１導電性スペーサを接着層を介して半導体チップの上面に仮接合させる第２仮接合ステップと、接着剤転写フィルム上の接着層を第２導電性スペーサの下面に転写させ、接着層が転写された第２導電性スペーサを接着層を介して下部基板の上面に仮接合させる第３仮接合ステップとを含むことが好ましい。
【0024】
第２導電性スペーサの高さは、半導体チップ、接着層、第１導電性スペーサの高さを合わせた高さと等しい高さであることが好ましい。
【0025】
本接合ステップは、下部基板上に仮接合された第１導電性スペーサおよび第２導電性スペーサに対応して位置するように、上部基板の下面に接着層を形成するステップと、上部基板を上部チャックに固定し、上部チャックに固定された上部基板を下部基板側に加熱加圧して、半導体チップと第１導電性スペーサとの仮接合体および第２導電性スペーサを上部基板と下部基板との間に本接合させるステップと、を含み得る。
【0026】
上部基板と上記下部基板は、ＡＭＢ基板またはＤＢＣ基板を用いることが好ましい。
【発明の効果】
【0027】
本発明は、銀焼結ペーストをフィルム状に作製して半導体チップおよびスペーサを下部基板に接合する用途に用いる。また、本発明は、最終上部基板に接着層を印刷方式で形成し、下部基板のスペーサと接合させながら加熱加圧して焼結する。
【0028】
したがって、本発明は、下部基板をひっくり返す必要がなく下部基板上のスペーサと上部基板との本接合が可能なため、焼結が１回に簡素化され、これによって、工程時間が短縮され、設備投資費も減少させる効果がある。
【0029】
また、本発明は、下部基板と上部基板との間に半導体チップとスペーサとを接合する接着層の下面の平坦度をベースフィルムが抑えてくれ、接着層の上面の平坦度は上部チャックの加圧力で抑えてくれることが可能なため、接着層の厚さを薄くて均一に形成することができる。したがって、本発明は、上部基板と下部基板との均一な接合が可能であり、これはパワーモジュール製品の信頼性を高める効果がある。
【0030】
さらに、本発明は、接着層のパターン化により大量生産が可能であり、１回の転写で半導体チップのような複数の対象物を基板に仮接合可能なため、接着剤転写フィルムの使用量を減少させ、仮接合工程時間を大きく短縮させることができる効果がある。
【0031】
また、本発明は、パターン化した接着層が対象物と１対１に対応して転写されるので、転写時の残留物（ｂｕｒｒ）の発生を大きく低減することができ、接着剤転写フィルムにおいてＡｇを使用する接着層の面積が大きく減少して製品単価を大きく下げることができる効果がある。
【0032】
なお、本発明は、ベースフィルム上にＡｇ焼結ペーストを３回以上コーティングし乾燥して、ベースフィルム上に多層構造のＡｇ接着層を形成した接着剤転写フィルムを作製し、この接着剤転写フィルムを半導体チップおよびスペーサを基板に接合する用途に用いることができる。
【0033】
上記の多層構造のＡｇ接着層は、Ａｇ粉末粒子がフレーク状を有するので、焼結時の収縮率が小さく、Ａｇ接着層が多層構造および異種粉末粒子で構成されるので、クラックの起点になる残留応力の除去に利点があるので、焼結後の割れによる不良が最小化され、５０ＭＰａ以上の高い破壊強度（引張強度）を確保できる効果がある。
【0034】
また、上記の多層構造のＡｇ接着層は、加圧焼結方式を適用して半導体チップおよびスペーサなどを基板に接合する場合、気孔を最小化して高い熱伝導率を確保することができ、焼結時間が短縮可能で工程効率を高められる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0035】
【図1】本発明の第１実施例による接着剤転写フィルムを示す断面図である。
【図2】本発明の第１実施例によるパワーモジュール用基板の製造方法を説明するための図である。
【図3】本発明の第１実施例によるパワーモジュール用基板の例を示す平面図である。
【図5】本発明の第１実施例によるパワーモジュール用基板の他の例を示す平面図である。
【図7】本発明の第２実施例による接着剤転写フィルムを示す断面図である。
【図8】本発明の第２実施例によるパワーモジュール用基板の製造方法を説明するための図である。
【図9A】本発明の第２実施例によるパワーモジュール用基板の製造方法の例を示す図である。
【図9B】本発明の第２実施例によるパワーモジュール用基板の製造方法の例を示す図である。
【図9C】本発明の第２実施例によるパワーモジュール用基板の製造方法の例を示す図である。
【図10A】半導体チップを固定した上部チャックの底面図である。
【図10B】半導体チップを固定した上部チャックに対応する接着剤転写フィルムの平面図である。
【図13】本発明の第３実施例による接着剤転写フィルムの接着層構造と接着層が焼結された状態を示す断面図である。
【図14】本発明の第３実施例による接着剤転写フィルムの接着層の微細構造を示す断面図である。
【図15】本発明の第３実施例による接着剤転写フィルムから対象物を基板に接合した接着層の焼結後の収縮された様子を説明するための図である。
【図16】パワーモジュールの半導体チップにおいて冷却と加熱を繰り返す間に発生する反りを示す図である。
【図17A】本発明のＡｇ接着層（第３実施例）とＳｎ Ｓｏｌｄｅｒ（比較例）をパワーモジュールに適用して割れ特性を比較したＳＥＭ写真である。
【図17B】本発明のＡｇ接着層（第３実施例）とＳｎ Ｓｏｌｄｅｒ（比較例）をパワーモジュールに適用して割れ特性を比較したＳＥＭ写真である。
【図17C】本発明のＡｇ接着層（第３実施例）をパワーモジュールに適用して割れ特性を比較したＳＥＭ写真である。
【図18A】本発明のＡｇ接着層（第３実施例）のバインダーの含有量による微細組織を説明するためのＳＥＭ写真である。
【図18B】本発明のＡｇ接着層（第３実施例）のバインダーの含有量による微細組織を説明するためのグラフである。
【図19A】Ｓｎ Ｓｏｌｄｅｒ（比較例）のバインダーの含有量による微細組織を説明するためのＳＥＭ写真である。
【図19B】Ｓｎ Ｓｏｌｄｅｒ（比較例）のバインダーの含有量による微細組織を説明するためのグラフである。
【図20A】本発明のＡｇ接着層（第３実施例）を２５０℃で３０分間加圧せずに焼結した状態の微細組織を示すＳＥＭ写真である。
【図20B】本発明のＡｇ接着層（第３実施例）を２５０℃で３０分間加圧せずに焼結した状態の微細組織を示すＳＥＭ写真である。
【図21A】本発明のＡｇ接着層（第３実施例）を転写したＳｉ半導体チップを基板に加圧焼結した後、焼結されたＡｇ接着層（Ａｇ焼結層）の組織を撮影した組織写真である。
【図21B】本発明のＡｇ接着層（第３実施例）を転写したＳｉ半導体チップを基板に加圧焼結した後、焼結されたＡｇ接着層（Ａｇ焼結層）の組織を撮影した組織写真である。
【図22】本発明のＡｇ接着層（第３実施例）の接着強度を他社製品（比較例）と比較したグラフである。
【図25】本発明のＡｇ接着層（第３実施例）と比較例（他社製品）の収縮率、反り発生、微細組織を比較した写真である。
【図26】本発明の第３実施例によるＡｇ接着層と比較例（他社製品）の重量減少（Ｗｅｉｇｈｔ ｌｏｓｓ）を比較したグラフである。
【図27】本発明の第３実施例によるＡｇ接着層と比較例（他社製品）の熱量（Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｉｃ）を測定したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0036】
以下、本発明を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0037】
本発明の第１実施例による接着剤転写フィルム１０は、電力半導体チップ（Ｃｈｉｐ）、導電性スペーサ（ＣＱＣ）、絶縁スペーサなどの対象物を基板に接合するための用途に使用できる。
【0038】
図１に示すように、本発明の第１実施例による接着剤転写フィルム１０は、ベースフィルム１１と、ベースフィルム１１上に形成された粘着層（ｓｔｉｃｋｙ ｌａｙｅｒ）１２と、粘着層１２上に形成された接着層（Ａｄｈｅｓｉｖｅ ｌａｙｅｒ）１３とを含む。接着剤転写フィルム１０は、Ａｇ焼結ペーストをフィルム状に作製したものである。ベースフィルム１１には、ＰＥＴフィルムを適用し、粘着層１２には、ＯＣＡ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）フィルムを適用し、接着層１３には、Ａｇ接着層を適用する。Ａｇ接着層１３は、放熱特性を良好にするために用いる。
【0039】
Ａｇ接着層は、Ａｇ粉末９８～９９重量％とバインダー１～２重量％とを含む。Ａｇ接着層は、Ａｇ粉末の含有量を高めて熱伝導度を高める。
【0040】
Ａｇは、高い熱伝導率で放熱特性を良好にし、接着層が伝導性を有するようにする。バインダーは、Ａｇが高い接着力を有して均一に塗布されるようにする。Ａｇ接着層は、均一に塗布可能な範囲でＡｇ粉末の含有量を最大にし、バインダーの含有量を最小にすることで、低温焼結を可能にする。低温焼結温度は、２４０～３００℃の範囲であってもよい。
【0041】
バインダーの含有量が１～２重量％の範囲に低くなると、有機含有量が低くなってＡｇ接着層の熱分解および焼結温度を約６０～１００℃程度低下させる。低い焼結温度は、Ａｇ接着層の迅速な焼結を可能にする。Ａｇ接着層の迅速な焼結は、焼結時の収縮率を低減し、焼結層の割れを防止して不良率を低下させる。
【0042】
Ａｇ接着層は、Ａｇ粉末がナノ粒子形状で含まれる。Ａｇ粉末は、液相になる温度が９００℃以上であるので、２４０～３００℃の範囲で焼結可能であり、Ａｇはんだは、液相になる温度が２００℃以上であるので、２４０～３００℃の範囲では焼結不可能である。したがって、Ａｇ接着層は、Ａｇはんだではなく、Ａｇ粉末がナノ粒子形状で含まれていなければならない。
【0043】
Ａｇ接着層は、熱伝導性（Ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）が２００～３００Ｗ／ｍＫで高い熱伝導率を有し、剪断強度（Ｓｈｅａｒ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）が５０ＭＰａ以上であり、粘度（Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ）が４０～１００ｋｃｐｓで様々な表面に高い接着力を有する。Ａｇの代わりに、Ａｕを使用してもよいが、費用上、Ａｇを使用することが好ましい。
【0044】
接着剤転写フィルム１０は、ベースフィルム１１上にＯＣＡフィルムを付着させ、ＯＣＡフィルム上にＡｇ焼結ペーストを塗布または印刷し乾燥して形成することができる。あるいは、接着剤転写フィルム１０は、ベースフィルム１１上にＡｇ焼結ペーストを塗布または印刷し乾燥して形成することができる。印刷は、スクリーン印刷またはステンシル印刷であってもよい。
【0045】
粘着層１２は、ベースフィルム１１に対する接着層１３の離型性を良くする。Ａｇ焼結ペーストは、Ａｇ接着層と同様に、Ａｇ粉末９７～９９重量％とバインダー１～３重量％とを含む。
【0046】
フィルム状に製造された接着剤転写フィルム１０は、接着層１３の高さを非常に均一にできる。２枚の基板の間に対象物を接合する場合、接着層１３の高さが均一であってこそ、２枚の基板の間に公差が発生せず、最終製品に問題が発生しない。
【0047】
これとともに、２枚の基板の間に対象物を接合する時、接着剤転写フィルム１０を用いると、従来の対象物にペーストを塗布し、基板に接合するペースト（ｐａｓｔｅ）工程に比べてボイド（ｖｏｉｄ）およびスタンドオフ（ｓｔａｎｄ ｏｆｆ）欠陥を低減することができる。ボイド（ｖｏｉｄ）は、焼結後に接着層１３に気孔が発生することであり、スタンドオフ欠陥は、対象物が基板に平らに接合されずにいずれか一側に傾斜したことを意味する。
【0048】
接着剤転写フィルム１０は、ベースフィルム１１の厚さが７５～１００μｍであってもよい。接着層１３の厚さは、４０～６０μｍであってもよいし、好ましくは５０μｍである。接着剤転写フィルム１０は、接着層１３の厚さとボイド（ｖｏｉｄ）の調節が可能である。
【0049】
接着剤転写フィルム１０は、パワーモジュール用基板の製造方法に適用可能である。
【0050】
図２に示すように、本発明の第１実施例による接着剤転写フィルム１０を用いたパワーモジュール用基板の製造方法は、接着剤転写フィルム１０を用いて対象物４０に接着層を転写し、接着層１３が転写された対象物４０を下部基板２０の上面に仮接合する。
【0051】
パワーモジュール用基板の製造方法は、接着剤転写フィルム１０を準備する準備ステップと、接着剤転写フィルム上の接着層を対象物に転写させ、接着層が転写された対象物を上記接着層を介して下部基板に仮接合させる仮接合ステップと、下部基板２０上に仮接合された対象物４０の上部に上部基板３０を接合し焼結して、下部基板と上部基板３０との間に対象物４０を本接合させる本接合ステップとを含む。
【0052】
準備ステップは、ベースフィルムに接着層を予めコーティングするステップである。
【0053】
準備ステップは、ベースフィルム１１を準備するステップと、ベースフィルム１１上に粘着層１２を形成するステップと、粘着層１２上に接着層１３を形成するステップとを含む。一例として、準備ステップは、ＰＥＴフィルム上にＯＣＡフィルムを付着させるステップと、ＯＣＡフィルム上にＡｇ焼結ペーストを塗布または印刷し乾燥して、Ａｇ接着層を形成するステップとを含む。ベースフィルム１１は、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）フィルム以外にも、ＰＣ（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）フィルムを用いることができる。しかし、ＰＥＴフィルムは、ＰＣフィルムに比べて接着層１３の下面の平坦度を抑えるのに有利である。接着層１３の上面の平坦度は、上部チャック３の加圧力で抑えることができる。接着層１３の平坦度が良くなければ、焼結時に接着層が反る問題になる。
【0054】
図２に示すように、仮接合ステップは、ダイ１に接着剤転写フィルム１０を固定させ、真空を利用して対象物４０を吸着および固定する上部チャック３に対象物４０を固定させるステップ（ｓ１）と、上部チャック３とダイ１をそれぞれ加熱しながら上部チャック３に固定された対象物４０を接着剤転写フィルム１０側に加圧して、接着剤転写フィルム１０上の接着層１３を対象物４０に転写させるステップ（ｓ２）と、真空を維持しながら上部チャック３を上昇させて、接着層１３が付着した対象物４０を上昇させるステップ（ｓ３）と、上部チャック３を下部基板２０の上部に搬送させるステップ（ｓ４）と、上部チャック３に固定された対象物４０を下部基板２０側に加圧して、対象物４０を下部基板２０に仮接合させるステップ（ｓ５）と、上部チャック３の真空を解除し、上部チャック３を上昇させるステップ（ｓ６）とを含む。（ｓ１）～（ｓ３）ステップは、接着剤転写フィルム１０から対象物４０に接着層１３を転写するステップであり、（ｓ５）～（ｓ６）ステップは、接着層１３が転写された対象物４０を下部基板２０に仮接合するステップである。
【0055】
（ｓ１）ステップは、上部チャック３が真空で対象物４０をピックアップ（ｐｉｃｋ ｕｐ）するステップである。
【0056】
（ｓ２）ステップは、対象物４０の下面に接着層１３を転写するステップである。（ｓ２）ステップにおいて、ダイ１は、８０～１００℃の温度に加熱し、上部チャック３は、１００～１７０℃の温度に加熱する。好ましくは、ダイ１は、８０～１００℃の温度に加熱し、上部チャック３は、１６０℃の温度に加熱する。加圧は、１～４ＭＰａで行う。上部チャック３の加熱温度がダイ１の加熱温度よりも高くてこそ、接着層１３が温度の高い方である対象物４０に強く接着できる。
【0057】
（ｓ３）ステップは、接着層１３を対象物に付着させてピックアップ（ｐｉｃｋ ｕｐ）するステップである。（ｓ３）ステップにおいて、接着層１３は、対象物４０の下面に転写によって付着し、ベースフィルム１１から分離される。この時、粘着層１２は、ベースフィルム１１から分離されないので、接着層１３がきれいに分離できる。
【0058】
（ｓ４）ステップは、対象物４０を下部基板２０上に仮接合するために、対象物４０を下部基板２０の上部に搬送するステップである。下部基板２０は、ＡＭＢ基板またはＤＢＣ基板であってもよい。
【0059】
（ｓ５）ステップは、上部チャック３に固定された対象物４０を下部基板２０側に加圧して、対象物４０を下部基板２０上に仮接合させるステップである。（ｓ５）ステップにおいて、ダイ１は、８０～１００℃の温度に加熱し、上部チャック３は、１００～１７０℃の温度に加熱する。好ましくは、ダイ１は、８０～１００℃の温度に加熱し、上部チャック３は、１６０℃の温度に加熱する。加圧は、１～４ＭＰａの範囲で行う。
【0060】
（ｓ６）ステップは、真空を解除し、上部チャック３を上昇させて仮接合を完了するステップである。このように、８０～１００℃の温度に加熱されたダイ１を用いて接着剤転写フィルム１０を加熱し、１００～１７０℃の温度に加熱された上部チャック３を用いて対象物４０を加熱した後、対象物４０が接着剤転写フィルム１０側に加圧されるように上部チャック３を下降させると、接着剤転写フィルム１０上の接着層１３が温度のより高い対象物４０の下面に転写される。
【0061】
仮接合ステップの後、下部基板２０上に仮接合された対象物４０の上部に上部基板（図４の符号３０参照）を接合し焼結して、下部基板２０と上部基板３０との間に対象物４０を本接合させるステップを行う。焼結は、２４０～３００℃で加熱加圧しながら２分～５分間行う。加圧は、８～１５ＭＰａの範囲で行う。
【0062】
加圧は、ボイド（ｖｏｉｄ）の発生を防止するためのものである。加圧は、密度を高めて焼結工程時間を著しく短縮させる。したがって、加圧焼結すれば、接着層１３が穴なしに密になって、熱伝導が高くなり、放熱特性に優れる。また、加圧は、迅速な焼結を可能にする。
【0063】
本接合時の焼結温度および時間は、量産時間を短縮するために、上述した範囲内で調整可能である。例として、本接合時の焼結は、２５０℃で加圧を５分間行うことが好ましいが、量産性向上のために、３００℃で加圧を２分間行うことができる。焼結は、接合強度を向上させるためのものである。加圧時に均一な圧力で加圧して接着層１３の平坦度を確保する。
【0064】
仮接合ステップと本接合ステップは、それぞれ進行してもよく、同時に進行してもよい。同時に進行、の意味は、仮接合ステップにおける仮接合が省略され、本接合ステップを行うことを意味する。例として、（ｓ５）ステップにおいて、上部チャック３に固定された対象物４０を基板２０側に２４０～３００℃の温度、８～１５ＭＰａの圧力で２分～５分間加熱加圧して、対象物４０を基板２０上に仮接合せずに本接合することができる。
【0065】
図３には、本発明の第１実施例によるパワーモジュール用基板の例が示されている。
【0066】
パワーモジュールは、下部基板２０と上部基板３０との複層構造であり、下部基板２０と上部基板３０との間に半導体チップ４０ａが設けられる。半導体チップは、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＮのような電力半導体チップである。
【0067】
下部基板２０と上部基板３０は、半導体チップ４０ａから発生する熱の放熱効率を高められるように、セラミック基材２１と、セラミック基材２１の少なくとも一面にロウ付け（ｂｒａｚｉｎｇ）接合された金属層２２とを含むセラミック基板である。セラミック基材２１は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ＡｌＮ、ＳｉＮ、Ｓｉ３Ｎ４のいずれか１つであることを一例とする。金属層２２は、セラミック基材２１上にロウ付け接合された金属箔で、半導体チップ４０ａを実装する電極パターンおよび駆動素子を実装する電極パターンにそれぞれ形成される。金属箔は、アルミニウム箔または銅箔であることを一例とする。金属箔は、セラミック基材上に７８０℃～１１００℃で焼成されてセラミック基材とロウ付け接合されたものを一例とする。実施例は、ＡＭＢ基板またはＤＢＣ基板を例として説明するが、ＴＰＣ基板、ＤＢＡ基板を適用してもよい。しかし、耐久性および放熱効率の面でＡＭＢ基板が最も好適である。
【0068】
半導体チップ４０ａ、第１導電性スペーサ４０ｂ、および第２導電性スペーサ４０ｃは、接着剤転写フィルム１０上の接着層１３を転写させ、この接着層１３を用いて下部基板２０と上部基板３０との間に接合される。接着層１３は、高放熱性を有するＡｇ接着層である。
【0069】
上下複層構造の基板を用いる時、下部基板２０と上部基板３０との間の間隔を維持するために絶縁スペーサ（図５の符号４０ｄ参照）を用い、下部基板２０と上部基板３０との間に電気が通らなければならない場合、導電性スペーサ（４０ｂ、４０ｃ）を用いる。この場合、高放熱性を有するＡｇ接着層を用いて、半導体チップ４０ａで発生する熱が下部基板２０を通して上部基板３０に熱拡散することが防止されるようにする。
【0070】
図３にて、下部基板２０の中央に位置した１つが第２導電性スペーサ４０ｃであり、第２導電性スペーサ４０ｃの周りに互いに離隔して配置された４つは第１導電性スペーサ４０ｂである。第１導電性スペーサ４０ｂは、半導体チップ４０ａの上面に接合され、上部基板３０に接合される。本発明の第１実施例によるパワーモジュール用基板の製造方法は、下部基板２０と上部基板３０との間に半導体チップ４０ａと第１導電性スペーサ４０ｂとを積層方式で接合する。また、第２導電性スペーサ４０ｃは、半導体チップ４０ａと第１導電性スペーサ４０ｂの高さを合わせた高さと等しいように、下部基板２０と上部基板３０との間に接合して放熱特性と電気伝導性を確保する。
【0071】
図４には、図３の下部基板に半導体チップ、第１導電性スペーサ、第２導電性スペーサを仮接合し、その上部に上部基板を接合して焼結するステップを含む、本発明の第１実施例によるパワーモジュール用基板の製造方法の例が示されている。
【0072】
図４Ａ～図４Ｃに示すように、パワーモジュール用基板の製造方法は、接着剤転写フィルム１０上の接着層１３を半導体チップ４０ａの下面に転写させ、接着層１３が転写された半導体チップ４０ａを接着層１３を介して下部基板２０の上面に仮接合させる第１仮接合ステップ（ｓ１０）と、接着剤転写フィルム１０上の接着層１３を第１導電性スペーサ４０ｂの下面に転写させ、接着層１３が転写された第１導電性スペーサ４０ｂを接着層１３を介して半導体チップ４０ａの上面に仮接合させる第２仮接合ステップ（ｓ２０）と、接着剤転写フィルム１０上の接着層１３を第２導電性スペーサ４０ｃの下面に転写させ、接着層１３が転写された第２導電性スペーサ４０ｃを接着層１３を介して下部基板２０の上面に仮接合させる第３仮接合ステップ（ｓ３０）とを含む。
【0073】
第１仮接合ステップ（ｓ１０）において、半導体チップ４０ａは、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＮのような電力半導体チップである。
【0074】
第２仮接合ステップ（ｓ２０）において、第１導電性スペーサ４０ｂは、インターコネクションスペーサ（ＣＱＣ）である。また、第３仮接合ステップ（ｓ３０）において、第２導電性スペーサ４０ｃは、インターコネクションスペーサ（ＣＱＣ）である。インターコネクションスペーサ（ＣＱＣ）は、下部基板２０と上部基板３０との間に電気が通らなければならない場合に用いる。インターコネクションスペーサ（ＣＱＣ）は、導電性金属ブロック形状からなるか、射出物の外面に導電性金属がコーティングされたブロック形状からなってもよい。第２導電性スペーサ４０ｃの高さは、半導体チップ４０ａ、接着層１３、第１導電性スペーサ４０ｂの高さを合わせた高さと等しい高さに形成される。
【0075】
下部基板２０は、ＡＭＢ基板またはＤＢＣ基板であってもよい。第１仮接合ステップから第３仮接合ステップにおいて、上部チャック３は、真空吸着により上部チャック３に半導体チップ４０ａ、第１導電性スペーサ４０ｂ、および第２導電性スペーサ４０ｃなどを固定する。
【0076】
第１仮接合ステップ（ｓ１０）から第３仮接合ステップ（ｓ３０）において、上部チャック３による加熱加圧は、１００～１７０℃の温度、１～４ＭＰａの圧力で２０秒程度行う。この時、ダイ１は、８０～１００℃の温度に加熱されて維持される。
【0077】
第３仮接合ステップ（ｓ３０）の後、下部基板２０上に仮接合された第１導電性スペーサ４０ｂと第２導電性スペーサ４０ｃの上部に上部基板３０を接合し焼結して、下部基板２０と上部基板３０との間に半導体チップ４０ａ、第１導電性スペーサ４０ｂ、第２導電性スペーサ４０ｃを本接合させる本接合ステップを行う。
【0078】
図４Ｄに示すように、本接合ステップは、下部基板２０上に仮接合された第１導電性スペーサ４０ｂおよび第２導電性スペーサ４０ｃに対応して位置するように、上部基板３０の下面に接着層１３を形成するステップ（ｓ４０）と、上部基板３０を上部チャック３に固定し、上部チャック３に固定された上部基板３０を下部基板２０側に加熱加圧して、半導体チップ４０ａと第１導電性スペーサ４０ｂとの仮接合体４０’および第２導電性スペーサ４０ｃを上部基板３０と下部基板２０との間に本接合させるステップ（ｓ５０）とを含む。本接合ステップにおいて、加熱加圧は、２４０～３００℃の温度、８～１５ＭＰａの圧力で２分～５分間行う。
【0079】
仮接合ステップの接着層（Ａｄｈｅｓｉｖｅ ｌａｙｅｒ）１３は、本接合ステップを行った後、焼結された接着層（Ｂｏｎｄｉｎｇ ｌａｙｅｒ）１３’になる。焼結された接着層１３’は、加圧焼結によってボイド（ｖｏｉｄ）なしに密になるので、接合強度が向上し、優れた放熱電極の機能をする。
【0080】
図５には、本発明の第１実施例によるパワーモジュール用基板の他の例が示されている。
【0081】
図５に示すパワーモジュール用基板は下部基板２０であり、下部基板２０の中央に位置した２つは第２導電性スペーサ４０ｃであり、第１導電性スペーサ４０ｂは第２導電性スペーサ４０ｃの両側にそれぞれ４つが配置され、半導体チップ４０ａと接合される。そして、下部基板２０の角に位置した４つは絶縁スペーサ４０ｄである。
【0082】
第１導電性スペーサ４０ｂと第２導電性スペーサ４０ｃは、インターコネクションスペーサ（ＣＱＣ）であり、絶縁スペーサ４０ｄは、下部基板２０と上部基板３０との間に放熱空間を形成する機能をする。絶縁スペーサ４０ｄは、セラミック材質で形成される。第１導電性スペーサ４０ｂと第２導電性スペーサ４０ｃは、放熱と電気的導通という３つの機能を行う。絶縁スペーサ４０ｄは、２枚の基板の間に空間を形成して放熱機能を行う。
【0083】
図５に示すパワーモジュール用基板の場合も、図４に示したような工程過程により、下部基板２０に半導体チップ４０ａ、第１導電性スペーサ４０ｂ、第２導電性スペーサ４０ｃ、および絶縁スペーサ４０ｄを均一な高さで接合する。
【0084】
図６に示すパワーモジュール用基板の製造方法は、接着剤転写フィルム上の接着層１３が転写された半導体チップ４０ａ、第１導電性スペーサ４０ｂ、第２導電性スペーサ４０ｃ、および絶縁スペーサ４０ｄを接着層１３を介して下部基板２０に仮接合させる仮接合ステップ（ｓ１００）と、下部基板２０上に半導体チップ４０ａ、第１導電性スペーサ４０ｂおよび第２導電性スペーサ４０ｃ、絶縁スペーサ４０ｄが仮接合された状態を焼結して、下部基板２０上に半導体チップ４０ａ、第１導電性スペーサ４０ｂおよび第２導電性スペーサ４０ｃ、絶縁スペーサ４０ｄを本接合させる本接合ステップ（ｓ２００）とを行う。
【0085】
仮接合ステップ（ｓ１００）において、下部基板２０が載置されるダイ１は、８０～１００℃に加熱し、下部基板２０に各対象物４０を仮接合するための上部チャックは、１００～１７０℃の温度に加熱する。
【0086】
本接合ステップ（ｓ２００）において、下部基板２０が載置されるダイ１’は、２４０～３００℃に加熱し、下部基板２０に各対象物４０を本接合するための加熱加圧プレス５は、２４０～３００℃の温度に加熱しながら８～１５ＭＰａの圧力で加圧する。
【0087】
一方、図６に示す例は、下部基板２０にのみ対象物４０を仮接合し、焼結すると説明したが、下部基板２０に対象物４０が仮接合された状態で、対象物４０に上部基板３０を接合および焼結する本接合ステップが行われてもよい。
【0088】
上述した本発明の第１実施例によるパワーモジュール用基板の製造方法は、接着層１３の下面の平坦度をベースフィルム１１が抑えてくれ、接着層１３の上面の平坦度は上部チャック３の加圧力で抑えてくれることが可能なため、接着層１３の厚さを薄くて均一に形成することができる。
【0089】
また、上述した本発明の第１実施例によるパワーモジュール用基板の製造方法は、フィルム状に作製された接着剤転写フィルム１０を用いて下部基板２０に半導体チップ４０ａと第１導電性スペーサ４０ｂとを積層方式で接合した後、最終１回の焼結で接合工程が完了するので、工程が最少化されて工程時間を短縮させることができ、設備投資費も減少する。
【0090】
もし、下部基板２０に半導体チップ４０ａを仮接合し、半導体チップ４０ａに第１導電性スペーサ４０ｂを仮接合する作業をＡｇ焼結ペーストを用いて行うと、下部基板２０に半導体チップ４０ａと第１導電性スペーサ４０ｂとを仮接合してから１次焼結し、第１導電性スペーサ４０ｂに上部基板３０を接合するために、第１導電性スペーサ４０ｂ上に追加的にＡｇ焼結ペーストを塗布し２次焼結しなければならないという煩わしさがあり、Ａｇ焼結ペーストを均一に塗布しにくい。また、各焼結工程ごとに加圧が行われるため、工程時間が長くなり、Ａｇ焼結ペーストの塗布のために高価な装置が必要になるので、設備投資費が増加する。したがって、Ａｇ焼結ペーストをフィルム状に作製してパワーモジュール用基板の製造方法に適用することが、工程時間を短縮させ、設備投資費も減少させることができるという点で効果的である。
【0091】
以下、図７～図１２を参照して、本発明の第２実施例による接着剤転写フィルムおよびこれを用いたパワーモジュール用基板の製造方法を説明する。説明の便宜上、図１～図６に示された第１実施例と同一の構成要素に関する説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。
【0092】
図７に示すように、本発明の第２実施例による接着剤転写フィルム１０は、Ａｇ焼結ペーストをフィルムにパターン状に作製したものである。
【0093】
接着剤転写フィルム１０は、ベースフィルム１１上にＯＣＡフィルムを付着させ、ＯＣＡフィルム上にＡｇ焼結ペーストをパターン状に印刷し乾燥して形成する。あるいは、接着剤転写フィルム１０は、ベースフィルム１１上にＡｇ焼結ペーストをパターン状に印刷し乾燥して形成する。接着層１３をパターン状に印刷する方法は、接着層１３の高さを均一に制御するために、メッシュスクリーン印刷、ステンシル印刷を適用することができる。ステンシル印刷は、パターン形状の穴を形成したステンシルメタルマスクをベースフィルム１１の上面に配置し、スクリーン印刷して、一定の厚さの接着層パターンが形成されるようにするものである。メッシュスクリーン印刷は、スクリーンメッシュを用いてベースフィルム上に接着層パターンを転写する印刷方法である。メッシュスクリーンは、精巧に織り込まれた布種類の一定の領域を化学的処理（コーティング）してペーストが通過できないようにメッシュに膜を形成し、所望する一部のイメージ部位のみ現像作業でペーストが透過されるようにスクリーンメッシュを作製して用いる。
【0094】
図８には、本発明の第２実施例による接着剤転写フィルムを用いたパワーモジュール用基板の製造方法が示されている。
【0095】
図８に示すように、本発明の第２実施例によるパワーモジュール用基板の製造方法は、接着剤転写フィルム１０を用いて対象物４０に接着層１３を転写し、接着層１３が転写された対象物４０を下部基板２０の上面に仮接合する。接着層１３は、対象物４０と対応する位置に対応するパターン形状でベースフィルム１１に形成される。このように、ベースフィルム１１に接着層１３を対象物４０と対応する位置に対応するパターン形状に形成することは、接着剤転写フィルム１０の使用量を減少させ、残留物（ｂｕｒｒ）による不良要因も低減することができる。
【0096】
パワーモジュール用基板の製造方法は、接着剤転写フィルム１０を準備する準備ステップと、接着剤転写フィルム上の接着層を対象物に転写させ、接着層が転写された対象物を上記接着層を介して下部基板に仮接合させる仮接合ステップと、下部基板２０上に仮接合された対象物４０の上部に上部基板３０を接合し焼結して、下部基板と上部基板３０との間に対象物４０を本接合させる本接合ステップとを含む。
【0097】
準備ステップは、ベースフィルム１１に接着層１３を対象物と対応する位置に対応するパターン形状に予めコーティングするステップである。
【0098】
準備ステップは、ベースフィルム１１を準備するステップと、ベースフィルム１１上に粘着層１２を形成するステップと、粘着層１２上にステンシル印刷またはメッシュスクリーン印刷方法でパターン形状の接着層１３を形成するステップとを含む。一例として、準備ステップは、ＰＥＴフィルム上にＯＣＡフィルムを付着させるステップと、ＯＣＡフィルム上にＡｇ焼結ペーストを塗布または印刷し乾燥して、Ａｇ接着層を形成するステップとを含む。ベースフィルム１１は、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）フィルム以外にも、ＰＣ（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）フィルムを用いることができる。しかし、ＰＥＴフィルムは、ＰＣフィルムに比べて接着層１３の下面の平坦度を抑えるのに有利である。接着層１３の上面の平坦度は、上部チャック３の加圧力で抑えることができる。接着層１３の平坦度が良くなければ、焼結時に接着層が反る問題になる。
【0099】
図８に示すように、仮接合ステップは、ダイ１に接着剤転写フィルム１０を固定させ、真空を利用して対象物４０を吸着および固定する上部チャック３に対象物４０を固定させるステップ（ｓ１）と、上部チャック３とダイ１をそれぞれ加熱しながら上部チャック３に固定された対象物４０を接着剤転写フィルム１０側に加圧して、接着剤転写フィルム１０上の接着層１３を対象物４０に転写させるステップ（ｓ２）と、真空を維持しながら上部チャック３を上昇させて、接着層１３が付着した対象物４０を上昇させるステップ（ｓ３）と、上部チャック３を下部基板２０の上部に搬送させるステップ（ｓ４）と、上部チャック３に固定された対象物４０を下部基板２０側に加圧して、対象物４０を下部基板２０に仮接合させるステップ（ｓ５）と、上部チャック３の真空を解除し、上部チャック３を上昇させるステップ（ｓ６）とを含む。（ｓ１）～（ｓ３）ステップは、接着剤転写フィルム１０から対象物４０に接着層１３を転写するステップであり、（ｓ５）～（ｓ６）ステップは、接着層１３が転写された対象物４０を下部基板２０に仮接合するステップである。
【0100】
仮接合ステップの後、下部基板２０上に仮接合された対象物４０の上部に上部基板（図４の符号３０参照）を接合し焼結して、下部基板２０と上部基板３０との間に対象物４０を本接合させるステップを行う。焼結は、２４０～３００℃で加熱加圧しながら２分～５分間行う。加圧は、８～１５ＭＰａの範囲で行う。
【0101】
図９には、下部基板に半導体チップ、第１導電性スペーサ、第２導電性スペーサを仮接合し、その上部に上部基板を接合して焼結するステップを含むパワーモジュール用基板の製造方法の実施例が示されている。
【0102】
図９Ａおよび図９Ｂに示すように、パワーモジュール用基板の製造方法は、接着剤転写フィルム１０上の接着層１３を半導体チップ４０ａの下面に転写させ、接着層１３が転写された半導体チップ４０ａを接着層１３を介して下部基板２０の上面に仮接合させる第１仮接合ステップ（ｓ１０）と、接着剤転写フィルム１０上の接着層１３を第１導電性スペーサ４０ｂの下面と第２導電性スペーサ４０ｃの下面にそれぞれ転写させ、接着層１３が転写された第１導電性スペーサ４０ｂと第２導電性スペーサ４０ｃを接着層１３を介して半導体チップ４０ａの上面と下部基板２０の上面にそれぞれ仮接合させる第２仮接合ステップ（ｓ２０）とを含む。
【0103】
第１仮接合ステップ（ｓ１０）において、接着層１３は、半導体チップ４０ａと対応する位置に対応する形状でベースフィルム１１上に形成されるので、残留物（ｂｕｒｒ）が発生しないきれいな転写が可能である。
【0104】
第２仮接合ステップ（ｓ２０）において、第１導電性スペーサ４０ｂと第２導電性スペーサ４０ｃは、インターコネクションスペーサ（ＣＱＣ）である。第２導電性スペーサ４０ｃの高さは、半導体チップ４０ａ、接着層１３、第１導電性スペーサ４０ｂの高さを合わせた高さと等しい高さに形成される。
【0105】
下部基板２０は、ＡＭＢ基板またはＤＢＣ基板であってもよい。第１仮接合ステップ（ｓ１０）および第２仮接合ステップ（ｓ２０）において、上部チャック３は、真空吸着により上部チャック３に半導体チップ４０ａ、第１導電性スペーサ４０ｂ、および第２導電性スペーサ４０ｃなどを固定する。
【0106】
第２仮接合ステップ（ｓ２０）の後、下部基板２０上に仮接合された第１導電性スペーサ４０ｂと第２導電性スペーサ４０ｃの上部に上部基板３０を接合し焼結して、下部基板２０と上部基板３０との間に半導体チップ４０ａ、第１導電性スペーサ４０ｂ、第２導電性スペーサ４０ｃを本接合させる本接合ステップを行う。
【0107】
図９Ｃに示すように、本接合ステップは、下部基板２０上に仮接合された第１導電性スペーサ４０ｂおよび第２導電性スペーサ４０ｃに対応して位置するように、上部基板３０の下面に接着層１３を形成するステップ（ｓ３０）と、上部基板３０を上部チャック３に固定し、上部チャック３に固定された上部基板３０を下部基板２０側に加熱加圧して、半導体チップ４０ａと第１導電性スペーサ４０ｂとの仮接合体４０’および第２導電性スペーサ４０ｃを上部基板３０と下部基板２０との間に本接合させるステップ（ｓ４０）とを含む。本接合ステップにおいて、加熱加圧は、２４０～３００℃の温度、８～１５ＭＰａの圧力で２分～５分間行う。
【0108】
仮接合ステップの接着層（Ａｄｈｅｓｉｖｅ ｌａｙｅｒ）１３は、本接合ステップを行った後、焼結された接着層（Ｂｏｎｄｉｎｇ ｌａｙｅｒ）１３’になる。焼結された接着層１３’は、加圧焼結によってボイド（ｖｏｉｄ）なしに密になるので、接合強度が向上し、優れた放熱電極の機能をする。
【0109】
図１０には、本発明の第２実施例によるパワーモジュール用基板の製造方法の他の例が示されている。
【0110】
パワーモジュール用基板の製造方法は、パターン化した接着層を活用して大量生産が可能である。
【0111】
図１０Ａに示すように、複数の半導体チップ４０ａを固定できるようにジグ状に作製した上部チャック３に複数の半導体チップ４０ａを固定できるようにし、図１０Ｂに示すように、半導体チップ４０ａと対応する位置に対応するパターン形状で接着層１３が形成されるように接着剤転写フィルム１０を作製する。この場合、半導体チップ４０ａを位置ごとに固定し、１回の加熱加圧工程で半導体チップ４０ａに一度に接着層１３を転写可能で、仮接合工程時間を著しく短縮させることができる。
【0112】
図１１に示すように、上部チャック３は、真空吸着ラインＳが備えられて、設定位置に半導体チップ４０ａが真空吸着で固定できる。接着剤転写フィルム１０は、半導体チップ４０ａと対応する位置に対応するパターン形状に接着層１３が形成される。接着層１３は、ベースフィルム１１に予め印刷され乾燥した形態である。
【0113】
図１２に示すように、大量生産が可能なパワーモジュール用基板の製造方法は、ダイ１にパターン化された接着層１３が形成された接着剤転写フィルム１０を固定させ、真空吸着ラインＳを用いて上部チャック３に半導体チップ４０ａを固定させる。次に、加熱加圧プレス５で上部チャック３を加熱し、ヒータでダイ１を加熱しながら上部チャック３に固定された半導体チップ４０ａを接着剤転写フィルム１０側に加圧して、接着剤転写フィルム１０上の接着層１３を半導体チップ４０ａに転写させる。次に、真空を維持しながら上部チャック３を上昇させて、接着層１３が付着した半導体チップ４０ａを上昇させる。
【0114】
ダイ１は、内部ヒータを用いて８０～１００℃の温度に加熱し、上部チャック３は、加熱加圧プレス５を用いて１００～１７０℃の温度に加熱する。好ましくは、ダイは、８０～１００℃の温度に加熱し、加熱加圧プレス５は、１６０℃の温度に加熱する。加圧は、１～４ＭＰａで行う。加熱加圧プレス５の加熱温度がダイ１の加熱温度より高くてこそ、接着層１３が温度の高い方である半導体チップ４０ａに強く接着できる。
【0115】
図１２によれば、半導体チップ４０ａに付着した接着層１３は、転写工程の温度によって末端が収縮するが、パターン化された接着層１３を半導体チップ４０ａに転写するので、転写時に発生しうる残留物（ｂｕｒｒ）要因を著しく低減することができる。
【0116】
もし、ベースフィルム１１の全面に接着層１３を形成し、半導体チップに接着層１３を転写すれば、上部チャック３が上昇する過程で半導体チップ４０ａに転写された接着層１３の末端が破れながら残留物（ｂｕｒｒ）が発生しうる。
【0117】
上述した本発明の第２実施例によるパワーモジュール用基板の製造方法は、接着層１３をパターン化して大量生産が可能である。すなわち、ジグ状に作製した上部チャック３を用いてパワーモジュールに装着される位置に対応するように半導体チップ４０ａを予め配列し、上部チャック３上の半導体チップ４０ａの位置に接着層が転写されるようにパターン化した接着層１３を備えた接着剤転写フィルム１０を準備した後、加熱加圧して、半導体チップ４０ａの下面に接着層１３を転写することができる。これは１回の転写で半導体チップをＤＢＣ基板またはＡＭＢ基板に仮接合可能なため、接着剤転写フィルムの使用量を減少させ、仮接合工程時間を大きく短縮することができる。また、パターン化した接着層は、半導体チップと１対１に対応して付着するので、転写時の残留物の発生を大きく低減できるという点で効果的であり、Ａｇを使用する接着層の面積が大きく減少して製品単価を大きく減少させることができる。
【0118】
以下、図１３～図１５を参照して、本発明の第３実施例による接着剤転写フィルムおよびこれを用いたパワーモジュール用基板の製造方法を説明する。説明の便宜上、図１～図６に示す第１実施例と同一の構成要素に関する説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。
【0119】
図１３に示すように、本発明の第３実施例による接着剤転写フィルム１０は、ＰＥＴフィルム上にＡｇ焼結ペーストをコーティングして乾燥したＡｇコーティング乾燥フィルムであり、接着層１３が多層構造になる。接着層１３は、３層以上であってもよい。接着層１３は、粘着層１２の上面に積層された第１接着層１３ａと、第１接着層１３ａの上面に積層された第２接着層１３ｂと、第２接着層１３ｂの上面に積層された第３接着層１３ｃとを含む。
【0120】
第１接着層１３ａと第３接着層１３ｃに含まれたＡｇ粉末粒子の平均粒径は、第２接着層１３ｂに含まれたＡｇ粉末粒子の平均粒径とは異なる。好ましくは、第１接着層１３ａと第３接着層１３ｃに含まれたＡｇ粉末粒子の平均粒径に比べて、第２接着層１３ｂに含まれたＡｇ粉末粒子の平均粒径が相対的に小さい。接着層１３を多層構造に形成し、各層に含まれるＡｇ粉末粒子の平均粒径の大きさが異なると、焼結時の収縮率が異なって発生する。
【0121】
本実施例のように、中間層である第２接着層１３ｂに含まれたＡｇ粉末粒子の平均粒径を、第２接着層１３ｂの上下層である第３接着層１３ｃと第１接着層１３ａに含まれたＡｇ粉末粒子の平均粒径に比べて相対的に小さいものを適用すると、焼結時に平均粒径が相対的に小さい第２接着層１３ｂの収縮率が第１接着層１３ａおよび第３接着層１３ｃに比べてより大きくなって、接着層１３の両末端の形状を凹状に制御することができる。接着層１３の両末端の形状を凹状に制御すれば、接着層１３の中心部の応力を緩和して破壊強度（引張強度）を高めることができる。
【0122】
さらに、接着層１３は、中心部に平均粒径が小さいＡｇ粉末粒子を適用して、全厚が厚い接着層１３を適用しても緻密な焼結を可能にする。
【0123】
熱応力による反りによる破壊現象において、大部分は異種界面の接合面に沿ってクラックが発生しながら破壊が進行する。ところが、接着層１３を多層構造にすれば、単一素材の焼結時に接合強度がより高くなって、異種界面の接合面よりも焼結された接着層１３の中心部がクラックの起点になる可能性が高くなる。
【0124】
すなわち、Ａｇ粒子の大きさが確実に区分されるＡｇ焼結ペーストを用いて多層構造の接着層１３を形成することにより、異種界面のクラック発生を防止することができる。また、接着層１３の中心部でクラック発生が防止されるように、Ａｇ粒子の大きさによって収縮率が異なって発生するように各層を異なって構成して接着層１３の両末端の形状を制御することができる。これは接着層１３の中心部の応力を緩和して破壊強度を高める。
【0125】
図１３に示すように、接着剤転写フィルム１０上の多層構造である接着層１３は、対象物４０に転写された後、対象物４０を固定した上部チャック３が対象物４０を基板２０側に加熱加圧することにより、対象物４０と基板２０との間を焼結接合する。焼結された接着層１３”の両末端の形状は、第１接着層１３ａと第３接着層１３ｃに比べて相対的な収縮がより多く発生する第２接着層１３ｂによって凹んだ形状になり、中心部の応力緩和が可能になる。また、焼結された接着層１３”は、中心において他より焼結密度がさらに高いため、熱伝導率が高い。熱伝導率は最小気孔の条件で高くなる。
【0126】
図１４に示すように、接着層１３に含まれるＡｇ粉末粒子は、フレーク状ナノ粒子からなる。具体的には、第１接着層１３ａ～第３接着層１３ｃは、フレーク状ナノ粒子からなるＡｇ粉末粒子を含み、第２接着層１３ｂに含まれたＡｇ粉末粒子の平均粒径は、第１接着層１３ａと第３接着層１３ｃに含まれたＡｇ粉末粒子の平均粒径に比べて相対的に小さい。
【0127】
フレーク（ｆｌａｋｅ）状からなるＡｇ粉末粒子は、有機物であるバインダーの量を最小化しながら焼結性を向上させる。さらに、フレーク状からなるＡｇ粉末粒子は、ナノサイズの球（ｓｐａｒｅ）状のＡｇ粉末粒子に比べて焼結時の収縮率が小さく、接合力が良く、剪断強度が高い。接着層１３に有機物であるバインダーの量が多ければ、過電圧による３５０～４００℃の温度上昇時にガスが発生し、接着層の割れが発生しうる。したがって、実施例は、有機物であるバインダーの含有量が最小化され、Ａｇ粉末粒子の含有量が最大となるように、フレーク状ナノ粒子からなるＡｇ粉末粒子を含む。実施例において、フレーク状は、厚さが数ナノメートルと平らな楕円形状を有する。
【0128】
このように、接着剤転写フィルム１０は、ＰＥＴフィルム上にＡｇ焼結ペーストを３回以上コーティングし乾燥して、ベースフィルム上に多層構造のＡｇ接着層を形成したＡｇコーティング乾燥フィルムである。
【0129】
本発明の第３実施例による接着剤転写フィルム１０を用いたパワーモジュール用基板の製造方法は、接着剤転写フィルム１０を準備する準備ステップと、接着剤転写フィルム上の接着層を対象物に転写させ、接着層が転写された対象物を前記接着層を介して下部基板に仮接合させる仮接合ステップと、下部基板２０上に仮接合された対象物４０の上部に上部基板３０を接合し焼結して、下部基板と上部基板３０との間に対象物４０を本接合させる本接合ステップとを含む。
【0130】
ここで、準備ステップは、ベースフィルム１１に接着層１３を予めコーティングするステップである。
【0131】
準備ステップは、ベースフィルム１１を準備するステップと、ベースフィルム１１上に粘着層１２を形成するステップと、粘着層１２上にＡｇ焼結ペーストをコーティングし乾燥する過程を３回以上行って、多層構造の接着層１３を形成するステップとを含む。
【0132】
一例として、準備ステップは、ＰＥＴフィルム上にＯＣＡフィルムを付着させるステップと、ＯＣＡフィルム上にＡｇ焼結ペーストを塗布または印刷し乾燥する過程を３回行って、３層からなるＡｇ接着層を形成するステップとを含む。
【0133】
Ａｇ接着層は、中間層を構成する第２接着層１３のＡｇ粉末粒子の平均粒径が、中間層の上下部に形成された第３接着層１３と第２接着層１３のＡｇ粉末粒子の平均粒径に比べて相対的に小さいものを採用して、焼結時にＡｇ接着層の両末端の形状が中間層の応力を除去する方向に制御されるようにする。また、Ａｇ接着層は、Ａｇ粉末粒子がフレーク状のものを用いる。
【0134】
図１５に示すように、仮接合ステップと本接合ステップを経て焼結された多層構造の焼結された接着層１３”は収縮が発生するが、その収縮率は約６％程度と小さい。さらに、接着層１３は上下に収縮しにくく、両側に小さい収縮が発生するが、これは接着層１３を構成するＡｇがフレーク状であるからである。フレーク状は、接着層１３”の結合力を高めて破壊強度を向上させる。
【0135】
下記表１は、純Ａｇに比べて、本発明の第３実施例による接着層を焼結したＡｇ接着層（実施例）とＳｎ－Ａｇはんだ層（比較例）の特性を示した。第３実施例のＡｇ接着層は、Ａｇ粉末９８～９９重量％とバインダー１～２重量％とを含む。
【0136】
【表1】
【0137】
表１によれば、本発明の第３実施例によるＡｇ接着層は、熱伝導率（Ｔｈｅｒｍａ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）が２００Ｗ／ｍＫで高い熱伝導率を有し、引張強度（Ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）が５０ＭＰａ以上で、Ｓｎ－Ａｇはんだ層に比べて高い。これから、本発明の第３実施例によるＡｇ接着層の熱伝導率と引張強度がＳｎ－Ａｇはんだ層に比べてより優れていることが分かる。
【0138】
図１６は、パワーモジュールの半導体チップにおいて冷却と加熱を繰り返す間に発生する反りを示す図であり、図１７は、本発明のＡｇ接着層（第３実施例）とＳｎ Ｓｏｌｄｅｒ（比較例）をパワーモジュールに適用して割れ特性を比較したＳＥＭ写真である。
【0139】
図１６に示すように、パワーモジュールの半導体チップの作動温度は１５０～２５０℃であり、冷却と加熱を繰り返す間に反りが発生する。
【0140】
図１７Ａおよび図１７Ｂに示すように、基板に半導体チップをＳｎ Ｓｏｌｄｅｒ（ＳＡＣ３０５、ＳＮ１００Ｃ）で接合した場合、作動温度－４０～１２５℃で８００回試験した結果、ＳＥＭ写真から確認したＳｎ Ｓｏｌｄｅｒ接合面でクラックが発生した。
【0141】
これに対し、図１７Ｃに示すように、本発明の第３実施例によるＡｇ接着層は、作動温度－４０～１２５℃で８００回試験した結果、クラックが確認されなかった。
【0142】
図１８は、本発明のＡｇ接着層（第３実施例）のバインダーの含有量による微細組織を説明するためのＳＥＭ写真およびグラフであり、図１９は、Ｓｎ Ｓｏｌｄｅｒ（比較例）のバインダーの含有量による微細組織を説明するためのＳＥＭ写真およびグラフである。
【0143】
具体的には、図１８Ａは、本発明のＡｇ接着層（第３実施例）を２５０℃で１０分間焼結したもののＳＥＭ写真であり、図１８Ｂは、図１８Ａの実施例のバインダーの含有量による重量減少（Ｗｅｉｇｈｔ ｌｏｓｓ）および熱量（Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｉｃ）を測定したグラフである。
【0144】
図１９Ａは、Ｓｎ Ｓｏｌｄｅｒを２５０℃で１０分間焼結したもののＳＥＭ写真であり、図１９Ｂは、図１９Ａの実施例のバインダーの含有量による重量減少（Ｗｅｉｇｈｔ ｌｏｓｓ）および熱量（Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｉｃ）を測定したグラフである。
【0145】
図１８および図１９に示すように、有機物であるバインダーの含有量が最小化されるほど気孔が最小化されることを確認することができる。これにより、不必要な有機物を最小化することが、優れた焼結性を確保し、焼結層の割れを防止することが分かる。しかし、Ａｇ粉末粒子の均一な拡散のために、有機物であるバインダーの含有量は１～２重量％含むことが好ましい。Ａｇ粉末粒子が均一に拡散されてこそ、均一な接着層１３を形成することができる。
【0146】
図２０は、本発明のＡｇ接着層（第３実施例）を２５０℃で３０分間加圧せずに焼結したものである。
【0147】
図２０Ｂは、図２０Ａを拡大したもので、Ａｇ接着層を２５０℃で３０分間無圧力で焼結した結果、接着強度が６０ＭＰａ以上確保された。また、Ａｇ接着層は、加圧せずに焼結しても有機物が最小化されて、熱伝導率が約１５０Ｗ／ｍＫ以上確保されることを確認することができる。
【0148】
図２１には、Ａｇ接着層を転写したＳｉ半導体チップを基板に加圧焼結した後、焼結されたＡｇ接着層（Ａｇ焼結層）の組織を撮影したものである。ここで、図２１Ａは、ベースフィルムに１５０μｍのマスクステンシル印刷により形成されたＡｇ接着層であり、図２１Ｂは、ベースフィルムに２００μｍのマスクステンシル印刷により形成されたＡｇ接着層である。
【0149】
図２１Ａ、図２１Ｂに示されたＡｇ接着層は、２４０℃で４分間１５ＭＰａで加圧焼結した。加圧焼結後、多孔度が７～８％の密な結合層が確認された。図２１の場合、焼結時間が短くても十分な結合が可能であり、接着強度５０ＭＰａ以上、約３００Ｗ／ｍＫの熱伝導率が確保された。多孔度は焼結後に有機物が最小化されて７～８％確保されたことが確認され、最小気孔の条件によって熱伝導率が高くなったことが確認される。
【0150】
図２１は、接着層を加圧焼結することによって気孔が最小化され、図２０は、無圧力で焼結することによって多い気孔が確認される。これにより、加圧焼結は気孔を最小化させて熱伝導率を高める効果があることが分かる。
【0151】
図２２は、本発明の第３実施例によるＡｇ接着層の接着強度を他社製品（比較例）と比較した。
【0152】
他社製品はＳｅｍｉｐｏｗｅｒｒｅｘ（ｋｏｒｅａ）である。実施例と比較例とも、焼結は２９０℃で１５０ｓｅｃ行った。
【0153】
図２２から確認されるように、実施例は、２９０℃の温度で約２分の短い時間内に十分な結合強度を得ることができ、結合強度が６５ＭＰａ以上と非常に高いことを確認することができる。
【0154】
【0155】
図２３に示すように、実施例は、Ａｇ接着層の一部が剥がれて分離されたのに対し、比較例は、接着層と基板との接合面が破断した。
【0156】
図２４に示すように、破断表面の形状においてＡｇ接着層はＡｇ接着層の中間に破裂が発生し、比較例（他社製品）は、接着層全体が基板から分離された。このような現象は、実施例の場合、Ａｇ接着層の中心部分が他の部分に比べて焼結密度がより高く、Ａｇ粉末粒子がフレーク状であるためと確認される。比較例は、Ａｇ粉末粒子が球状に近い。さらに、実施例は、約６５ＭＰａで破裂し、比較例は、約２３ＭＰａで破裂した。
【0157】
図２５は、本発明の第３実施例によるＡｇ接着層と比較例（他社製品）の収縮率、反り発生、微細組織を比較したものである。
【0158】
実施例と比較例は、無加圧状態で２７０℃の温度で６０分間焼結した。
【0159】
図２５に示すように、実施例は、６％程度収縮が発生し、比較例は、２４％程度収縮が発生した。また、実施例は、焼結後の反りが発生しないのに対し、比較例は、焼結後の反りが発生した。さらに、実施例は、ＳＥＭで測定した微細組織からフレーク（ｆｌａｋｅ）状が確認されたのに対し、比較例は、球（ｓｐｈｅｒｅ）状が確認されている。
【0160】
上記の結果から、実施例のＡｇ接着層は、収縮率が比較例に比べて２０％少ないことが確認され、半導体チップのボンディング後にジグ公差による欠陥を低減するのに寄与できることが分かる。
【0161】
図２６は、本発明の第３実施例によるＡｇ接着層と比較例（他社製品）の重量減少（Ｗｅｉｇｈｔ ｌｏｓｓ）を比較したグラフであり、図２７は、本発明の第３実施例によるＡｇ接着層と比較例（他社製品）の熱量（Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｉｃ）を測定したグラフである。
【0162】
実施例のＡｇ接着層は、比較例（他社製品）に比べて有機含有量１～２ｗｔ％で熱分解および焼結温度が６０～１００℃低いことが確認される。これにより、低い焼結温度は、迅速な焼結を可能にすることを予想することができる。
【0163】
上述した本発明の第３実施例によるＡｇ接着層は、無圧力焼結で１５０Ｗ／ｍＫの熱伝導率を確保することができ、テスト装置を用いた加圧焼結時に２８０Ｗ／ｍＫ以上、公式的な加圧装置の使用時に３００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を確保することができる。
【0164】
また、本発明の第３実施例によるＡｇ接着層は、Ａｇ粉末粒子がフレーク状を有するので、収縮率が小さく、Ａｇ接着層が多層構造および異種粉末粒子で構成されて残留応力の除去に利点があるので、焼結後の割れによる不良が最小化され、５０ＭＰａ以上の高い破壊強度（引張強度）を確保することができる。
【0165】
本発明は、図面と明細書に最適な実施例が開示された。ここで、特定の用語が使われたが、これは単に本発明を説明する目的で使われたものであり、意味の限定や本発明の技術範囲を限定するために使われたものではない。そのため、本発明は当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、これから多様な変形および均等な他の実施例が可能であるという点を理解するであろう。
【符号の説明】
【0166】
１、１’ ダイ
３ 上部チャック
５ 加熱加圧プレス
１０ 接着剤転写フィルム
１１ ベースフィルム
１２ 粘着層
１３、１３’、１３” 接着層
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ （第１～第３）接着層
２０ 下部基板
２１ セラミック基材
２２ 金属層
３０ 上部基板
４０ 対象物
４０’ 仮接合体
４０ａ 半導体チップ
４０ｂ 第１導電性スペーサ
４０ｃ 第２導電性スペーサ
４０ｄ 絶縁スペーサ
３ 上部チャック
５ 加熱加圧プレス
１０ 接着剤転写フィルム
１１ ベースフィルム
１２ 粘着層
１３、１３’、１３” 接着層
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ （第１～第３）接着層
２０ 下部基板
２１ セラミック基材
２２ 金属層
３０ 上部基板
４０ 対象物
４０’ 仮接合体
４０ａ 半導体チップ
４０ｂ 第１導電性スペーサ
４０ｃ 第２導電性スペーサ
４０ｄ 絶縁スペーサ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図10A】
【図10B】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17A】
【図17B】
【図17C】
【図18A】
【図18B】
【図19A】
【図19B】
【図20A】
【図20B】
【図21A】
【図21B】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】