接合材料、接合材料的制备方法以及接合体技术

在导电体(12)与基板(14)通过接合材料(13)接合的接合体(10)中，作为接合材料(13)，采用含有将银粉末烧结而成的烧结体、该烧结体的气孔率为8～30％、接合面的表面粗糙度Ra为500nm以上且3.3μm以下的接合材料。500nm以上且3.3μm以下的接合材料。500nm以上且3.3μm以下的接合材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】接合材料、接合材料的制备方法以及接合体


[0001]本专利技术涉及接合材料、接合材料的制备方法以及接合体。本申请基于2019年10月15日在日本申请的日本特愿2019
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188913号主张优先权，并将其内容援引于此。

技术介绍

[0002]使用碳化硅(SiC)的功率半导体与以往的使用硅的半导体相比除了尺寸小、能量损耗减少以外，还具有甚至在300℃以上的高温下也可工作的特征。
[0003]在使SiC功率半导体在高温下工作的情况下，工作环境下的耐热温度为约150℃的以往的焊料不适合作为接合材料。作为代替它的接合材料，研究了使用耐热性、电导率优异的、金属微粒分散于溶剂而成的膏(金属微粒膏)。
[0004]但是，在使用所述金属微粒膏在高温下接合基板和芯片的情况下，存在接合时溶剂挥发而在接合部产生大的气孔(空隙)的问题、在得到的接合体中芯片的位置偏离的问题。
[0005]对此，为了抑制接合部中的大的气孔的形成，提出了对银粒子进行加压并成型来制作接合材料，使用该接合材料将基材间接合的方法(参照专利文献1)。
[0006]现有技术文件
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本专利第4876979号公报

技术实现思路

[0009]本专利技术要解决的问题
[0010]然而，在使用专利文献1所记载的接合材料在高温下接合基板和芯片的情况下，存在所得的接合体的接合强度不充分的问题。
[0011]因此，本专利技术的目的在于提供一种能够制作具有比以往更优异的接合强度的接合体的接合材料、该接合材料的制备方法、使用了该接合材料的接合体。
[0012]解决问题的手段
[0013]为了解决上述问题，本专利技术采用以下的构成。
[0014]即，本专利技术的第一方式是一种接合材料，其特征在于，该接合材料含有将银粉末烧结而成的烧结体，所述烧结体的气孔率为8～30％，接合面的表面粗糙度Ra为500nm以上且3.3μm以下。
[0015]另外，本专利技术的第二方式是一种接合材料的制备方法，其特征在于，该方法具有对使用溶剂与银粉末的分散液形成的涂覆膜进行加热而得到烧结体的工序，所述分散液中的所述溶剂的含量为5质量％以上且25质量％以下。
[0016]另外，本专利技术的第三方式是一种接合材料的制备方法，其特征在于，该方法具有对使用溶剂与银粉末的分散液形成的涂覆膜进行加热而得到烧结体的工序，所述银粉末含有平均粒径不同的第一银粒子群和第二银粒子群，所述第一银粒子群的平均粒径为50nm以上
且小于1000nm，所述第二银粒子群的平均粒径为1μm以上且小于20μm。
[0017]在第三方式所涉及的接合材料的制备方法中，优选所述银粉末还含有平均粒径为20μm以上且小于60μm的第三银粒子群。
[0018]另外，第二或第三方式所涉及的接合材料的制备方法优选在得到所述烧结体的工序中，将对所述涂覆膜施加的压力设为5MPa以下，并且加热所述涂覆膜。
[0019]另外，第二或第三方式所涉及的接合材料的制备方法优选还具有：对所述烧结体的表面进行研磨的工序、或者对所述烧结体的表面实施选自银、铜、锡、金和镍中的1种以上的镀敷的工序。
[0020]另外，本专利技术的第四方式是一种接合体，其特征在于，导电体与基板通过所述第1方式的接合材料接合。
[0021]本专利技术的效果
[0022]根据本专利技术，能够提供一种能够制作具有比以往更优异的接合强度的接合体的接合材料、该接合材料的制备方法、使用了该接合材料的接合体。
附图说明
[0023]图1是表示本专利技术的接合体的一个实施方式的截面图。
[0024]图2A是接合材料的截面的基于扫描型电子显微镜的显微镜图像。
[0025]图2B是接合材料的截面的基于扫描型电子显微镜的显微镜图像。
[0026]图2C是接合材料的截面的基于扫描型电子显微镜的显微镜图像。
[0027]图2D是接合材料的截面的基于扫描型电子显微镜的显微镜图像。
[0028]图2E是接合材料的截面的基于扫描型电子显微镜的显微镜图像。
[0029]图3A是本专利技术的接合材料与镀银铜板的接合部附近的显微镜照片。
[0030]图3B是表示本专利技术的接合体的剪切强度与烧结时的温度及压力的关系的图表。
[0031]图4A是本专利技术的接合材料与未实施镀敷的铜板的接合部附近的显微镜照片。
[0032]图4B是表示本专利技术的接合体的剪切强度与烧结时的温度及压力的关系的图表。
具体实施方式
[0033]图1是表示本专利技术的接合体的一个实施方式的截面图。
[0034]图1所示的接合体10为导电体12和基板14通过接合材料13接合的层叠体。
[0035]本实施方式的接合体10的特征在于接合材料13，关于其他的结构，可以适当应用公知的各种接合体。
[0036][接合材料][0037]本实施方式的接合材料含有将银粉末烧结而成的烧结体，所述烧结体的气孔率为8～30％，接合面的表面粗糙度Ra为500nm以上且3.3μm以下。
[0038]在本说明书中，接合材料包括将两个物体贴合的材料，典型地可举出介于导电体与基板之间而将它们贴合的材料。
[0039]本实施方式的接合材料所含有的烧结体的气孔率为8～30％，优选为8～20％，更优选为9～15％。
[0040]如果烧结体的气孔率在上述范围内，则例如能够使导电体与基板的接合强度(接
合体的剪切强度)优异。
[0041]这里，剪切强度是指通过依据JIS Z 3198
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7：2003的方法测定的剪切强度。具体的测定方法在实施例中后述。
[0042]在本说明书中，烧结体的气孔率是如下测定的。
[0043]首先，将烧结体沉入水中，测定烧结体的体积，另外，测定烧结体的质量。并且，基于理论上的密度算出相当于其质量的烧结体不具有气孔时的体积。由测定的体积和不具有气孔时的理论上的体积，算出烧结体的气孔率。
[0044]作为将本实施方式的接合材料所含有的烧结体的气孔率控制在上述范围内的方法，例如可举出适当选择银粉末的种类或粒径的方法、适当设定烧结时的压力条件的方法、在使用银粉末的分散液来制备接合材料时调整该分散液的溶剂量的方法等。
[0045]本实施方式的接合材料只要能够使接合体的剪切强度充分，也可以含有由银粉末形成的烧结体以外的物质。
[0046]作为本实施方式的接合材料的形状，没有特别限定，例如可举出圆板、矩形板等平板形状；圆筒状、圆柱状、多边筒状、多边柱状等棒状、球状等。
[0047]另外，本实施方式的接合材料，为了容易接合，也可以具有1mm以下的厚壁部分。
[0048]接合材料的大小没有特别限定，根据基板以及导电体的规格适当调整即可。在接合材料的形状为圆板状的情况下，圆板的直径优选为0.5～50mm，更优选为2～30mm。在接合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种接合材料，该接合材料含有将银粉末烧结而成的烧结体，所述烧结体的气孔率为8～30％，接合面的表面粗糙度Ra为500nm以上且3.3μm以下。2.一种接合材料的制备方法，其具有对使用溶剂与银粉末的分散液形成的涂覆膜进行加热而得到烧结体的工序，所述分散液中的所述溶剂的含量为5质量％以上且25质量％以下。3.一种接合材料的制备方法，其具有对使用溶剂与银粉末的分散液形成的涂覆膜进行加热而得到烧结体的工序，所述银粉末含有平均粒径不同的第一银粒子群和第二银粒子群，所述第一银粒子群的平均粒径为50nm以上且小于1000nm，所述第二银粒子群的平均粒径为1μm以上且小于20μm。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：酒金婷，
申请(专利权)人：千住金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：