[发明专利]接合用成型体及其制造方法

说明书

本发明为由经压缩的Cu芯Sn壳粉末(2)的聚集体构成的接合用成型体(1)，在该接合用成型体的表面部及内部的开孔中存在活性剂含有物(4)，所述活性剂含有物(4)用于去除所述粉末表面的氧化物，该接合用成型体以55～95质量％的比例含有Cu且以45～5质量％的比例含有Sn，该接合用成型体的厚度为20～400μm。

技术领域

本发明涉及一种介于作为被接合部件的半导体芯片元件、LED芯片元件等的电子组件与基板之间且适合使用于将作为被接合部件的电子组件安装于基板时的接合用成型体及其制造方法。另外，本国际申请主张基于在2017年3月31日申请的日本专利申请第71964号(日本专利申请2017-71964)的优先权，并且将日本专利申请2017-71964的全部内容援用于本国际申请。

背景技术

近年来，在超过200℃的高温下也可工作的如SiC的宽带隙半导体受到关注。作为在高温下工作的半导体芯片元件的接合方法，被称为过渡液相烧结法(Transient LiquidPhase Sintering：TLP法)的接合方法受到关注，该过渡液相烧结法使包含Cu和Sn的接合材料介于半导体芯片元件与基板之间，以高于Sn的熔点的温度加热，并将所述接合材料设为由Cu₆Sn₅和Cu₃Sn构成的组成的金属间化合物(Inter-Metallic Compound：IMC)。公开了一种基于该接合方法的适用于高温用途的Cu芯Sn壳粉末成型体(例如，参考非专利文献1)。

关于非专利文献1的Cu芯Sn壳粉末成型体，将粒径30μm的Cu粒子滴入到无电解Sn镀液并由约2～3μm厚的Sn层包覆之后，将这些粒子冲压而制成适用于以下用途的成型体。成型体中的各Cu粒子被Sn层包覆而形成Cu芯Sn壳粉末结构。若将成型体加热至232℃，则外壳的Sn层熔融并与附近粒子的熔融Sn一体化，存在于粒子间的间隙中的空隙被排出至接合层外而致密化。在该方法中Cu粒子均匀地分布于接合面。若延长回流时间，则因Cu芯和Sn壳的相互扩散而形成Cu₆Sn₅及Cu₃Sn化合物。最终外壳的Sn完全被消耗而成为金属间化合物(IMC)。Cu粒子被Cu-Sn金属间化合物(Cu₆Sn₅和Cu₃Sn)包围，由于Cu₆Sn₅及Cu₃Sn的熔点分别为415℃及676℃，因此，至少能够承受至415℃的高温。

非专利文献1：Tianqi Hu et al.，“Cu@SnCore-Shell Structure PowderPreform for High-Temperature Applications Based on Transient Liquid PhaseBonding”，IEEE Transactions on Power Electronics，February 2016

然而，关于记载于非专利文献1的Cu芯Sn壳粉末成型体，当在成型前的Cu芯Sn壳粉末的表面形成有自然氧化膜时，即使将该成型体配置于作为被接合部件的半导体芯片元件与基板之间并进行回流，外壳的Sn也难以浸润至Cu粒子表面，难以以高强度将半导体芯片元件接合于基板。

发明内容

本发明的目的在于提供一种接合用成型体及其制造方法，该接合用成型体及其制造方法解决上述课题，实现初始接合强度高且在冷热循环试验后也维持高接合强度的接合。