[发明专利]金属粒子

说明书

本发明提供比以往技术具有更高的耐热性、接合强度和机械强度、并且能够将热膨胀率不同的元件和部件彼此之间可靠性良好地接合的金属粒子。本发明通过下述的金属粒子而解决了上述课题，所述金属粒子的特征在于，在含有Sn和Sn‑Cu合金的母相(140)中具有由Sn、Cu和Ni形成的金属间化合物(120)，其中，所述母相和所述金属间化合物的至少一部分进行了内延接合。

技术领域

本发明涉及金属粒子。

背景技术

在IoT(物联网；Internet of Things)的发展和要求进一步节能的过程中，担负其技术核心的功率半导体的重要性日益增加。可是，对其的有效利用还存在许多课题。功率半导体由于要处理高电压、大电流的大电力，所以会发出大量热而变为高温。目前的Si功率半导体所要求的耐热性可应对约175℃左右的温度，能耐受约200℃的温度的Si功率半导体的开发正在进行，另外，SiC和GaN等下一代的功率半导体要求能耐受250～500℃。

为了提高耐热性，在散热性优良的Cu基板上接合元件和部件的方法是最好的，但存在下述问题点：由于热膨胀率的不同，导致元件和部件被破坏、或接合部的接合材发生破损。因此，目前使用的是与元件和部件的热膨胀率相匹配的昂贵的陶瓷基板，需要加以改善。

另一方面，说到接合材，具有上述那样的SiC和GaN等下一代的功率半导体所要求的高耐热性的接合材还不存在。

例如，专利文献1中公开的SnAgCu系接合材(粉末焊锡材料)只不过能够适用于应对大约125℃左右的功率半导体，不能适用于下一代的功率半导体。

为了使功率半导体充分发挥性能，必须防止热膨胀率不同的物质彼此之间接合，防止上述那样的元件和部件的破坏或接合部的接合材的破损。如果投入具有上述那样的高耐热性和高可靠性、并且不使用铅之类环境污染物的接合材，则可以预测使用功率半导体的电力电子产业会飞跃性地发展。

另一方面，本申请人在专利文献2中提出了下述的金属粒子：其由外壳和芯部构成，所述芯部含有金属或合金，所述外壳由金属间化合物的网状构成、并覆盖所述芯部，所述芯部含有Sn或Sn合金，所述外壳含有Sn与Cu的金属间化合物。由该金属粒子形成的接合部即使在长时间内持续高温工作状态的情况下，以及在伴有从高温工作状态向低温停止状态的大的温度变动等严酷环境下使用的情况下，也能够长期维持高的耐热性、接合强度和机械强度。

可是，专利文献2中公开的金属粒子由于具有外壳和芯部这2层结构，并且外壳的金属间化合物介于接合对象物之间，因而能控制与Cu及其它接合对象物的扩散，从而抑制柯肯达尔孔洞的发生，但还没达到能够将热膨胀率不同的元件和部件彼此之间可靠性良好地接合的地步。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-268569号公报

专利文献2：日本特许第6029222号公报

发明内容

发明所要解决的课题

因此，本发明的目的是提供比以往技术具有更高的耐热性、接合强度和机械强度、并且能够将热膨胀率不同的元件和部件彼此之间可靠性良好地接合的金属粒子。

用于解决课题的手段

本发明者反复进行了深入研究，结果发现，通过在特定的母相中具有特定的金属化合物、并且上述母相和上述金属间化合物的至少一部分进行了内延(endotaxial)接合的金属粒子，在金属内能够解决上述课题，从而完成了本发明。

即，本发明如下所述。

1、一种金属粒子，其特征在于，在含有Sn和Sn-Cu合金的母相中具有由Sn、Cu和Ni形成的金属间化合物，其中，所述母相和所述金属间化合物的至少一部分进行了内延接合。