膏组合物、半导体装置、电气部件和电子部件制造方法及图纸

本发明专利技术的膏组合物是含有第一铜粒子的膏组合物，其特征在于，所述第一铜粒子由从(a)胺化合物和(b)羧酸胺盐中选择的至少一种化合物包覆作为母材的铜粒子而成，从膏组合物中检测的所述(a)胺化合物和所述(b)羧酸胺盐的总含量小于膏组合物整体的1质量％。量小于膏组合物整体的1质量％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】膏组合物、半导体装置、电气部件和电子部件


[0001]本专利技术涉及一种膏组合物以及由该膏组合物接合的半导体装置、电气部件和电子部件。

技术介绍

[0002]伴随着半导体产品的大容量、高速处理化和微细布线化，半导体产品在工作中产生大量的热。从半导体产品散热的所谓的热管理变得越来越重要。因此，通常半导体产品采用安装散热器、热沉等散热构件的方法等。期待粘接散热构件的材料具有更高的热传导率。
[0003]另外，半导体元件有时粘接于具有热通孔等散热机构的有机基板等。在这种情况下，也要求粘接半导体元件的材料具有高导热性。另外，由于最近的白色发光LED的高辉度化，粘接半导体元件的材料还广泛用于全彩液晶屏幕的背光照明、吸顶灯、筒灯(down light)等照明装置。由于发光元件的高输出化所引起的高电流输入，发光元件与基板的粘接剂因热和光等变色，电阻值随时间变化。尤其是，在依靠粘接剂接合发光元件与基板的方法中，存在焊接安装电子部件时因接合材料在焊料熔融温度条件下粘接力降低而剥离，从而不亮的情况。另外，对于白色发光LED的高性能化，由于发光元件芯片的发热量增大，因此也需要提高LED的结构及其使用的构件的散热性。
[0004]尤其是，近年来，正在积极开发使用功率损耗少的碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等宽带隙半导体元件的功率半导体装置。这些元件自身的耐热性高，可进行基于大电流的250℃以上的高温工作。但是，为了发挥其特性，需要使工作发热有效地散热，需要除了导电性和导热性之外，还具有长期高温耐热性的接合材料。
[0005]如此地，对用于半导体装置、电气部件和电子部件的各构件的粘接的芯片粘结膏和散热构件粘接用材料等要求高导热性。另外，这些材料同时需要耐受产品的基板搭载时的回流焊接处理。
[0006]作为能够耐受这样的要求的膏材料，着眼于使用能在比块体银更低的温度条件下接合的银纳米粒子的接合方法(例如，参照专利文献1)。
[0007]此外，银粒子虽然导电性非常高，但由于价格高和迁移的问题，因此研究用其他金属代替。因此，比银粒子廉价且具有迁移耐性的铜粒子受到注目。
[0008]提出了包含铜纳米粒子以及铜微粒子或铜亚微粒子，或者包含这两者的接合材料(例如，参照专利文献2)。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1：日本特开2011
‑
240406号公报；
[0012]专利文献2：日本特开2014
‑
167145号公报。

技术实现思路

[0013][1]本专利技术的膏组合物是含有第一铜粒子的膏组合物，其中，
[0014]所述第一铜粒子由从(a)胺化合物和(b)羧酸胺盐中选择的至少一种化合物包覆作为母材的铜粒子而成，从膏组合物中检测的所述(a)胺化合物和所述(b)羧酸胺盐的总含量小于膏组合物整体的1质量％。
[0015][2]本专利技术的半导体装置使用上述[1]所述的膏组合物接合而成。
[0016][3]本专利技术的电气部件使用上述[1]所述的膏组合物接合而成。
[0017][4]本专利技术的电子部件使用上述[1]所述的膏组合物接合而成。
附图说明
[0018]图1是表示本专利技术一实施方式的半导体装置的剖视图。
[0019]图2是表示本专利技术一实施方式的电气部件的剖视图。
具体实施方式
[0020]由于根据接合的原理，使用了烧结性铜纳米粒子的铜膏的固化时间比焊膏长，因此在安装了被粘附体后，产生截至投入固化炉为止的待机时间。使用了烧结性铜纳米粒子的铜膏在该待机时间中，存在铜纳米粒子表面的氧化进行，接合可靠性降低的情况。
[0021]本专利技术提供一种具有耐氧化性、且不受固化前的大气暴露时间影响、保持高烧结性和接合性的膏组合物以及通过使用该膏组合物而可靠性高的半导体装置、电气部件和电子部件。
[0022]以下，参照一实施方式详细说明本专利技术。
[0023]＜膏组合物＞
[0024]本实施方式的膏组合物含有第一铜粒子，该第一铜粒子由从(a)胺化合物和(b)羧酸胺盐中选择的至少一种化合物包覆作为母材的铜粒子而成，从膏组合物中检测的所述(a)胺化合物和所述(b)羧酸胺盐的总含量小于膏组合物整体的1质量％。
[0025]当从本实施方式的膏组合物中检测的所述(a)胺化合物和所述(b)羧酸胺盐的总含量为膏组合物整体的1质量％以上时，所述膏组合物存在烧结性和接合性低，以及大气暴露后的烧结性和接合性降低的风险。从这种观点出发，所述(a)胺化合物和所述(b)羧酸胺盐的总含量可以小于0.8质量％，可以小于0.5质量％，也可以小于0.3质量％。
[0026]所述(a)胺化合物和所述(b)羧酸胺盐在合成第一铜粒子时配合。包覆第一铜粒子表面，但也可以不完全包覆而在膏组合物中游离存在。另外，也可以添加作为还原剂的胺化合物。当所述膏组合物中的所述(a)胺化合物和所述(b)羧酸胺盐的总含量在所述值以上时，在膏组合物固化时，所述(a)胺化合物和所述(b)羧酸胺盐在膏组合物中分布不均，从而使第一铜粒子的烧结性降低。由此，大气暴露后的第一铜粒子的稳定性降低。
[0027]所述膏组合物中的所述(a)胺化合物和所述(b)羧酸胺盐的总含量，能通过以气相色谱和液相色谱等为代表的色谱法或将其与质谱组合的方法来测定。具体而言，能够由实施例中记载的方法来测定。
[0028]〔第一铜粒子〕
[0029]本实施方式中使用的第一铜粒子由从(a)胺化合物和(b)羧酸胺盐中选择的至少一种化合物包覆作为母材的铜粒子而成。从使接合层内部和焊脚部的烧结速度和烧结度均匀化并改善接合特性的观点出发，所述第一铜粒子可以由(b)羧酸胺盐包覆。
[0030]作为所述第一铜粒子的母材的铜粒子源自铜化合物。铜化合物只要包含铜原子就没有特别的限定。作为铜化合物，例如，可举出羧酸铜、氧化铜、氢氧化铜、氮化铜等。作为铜化合物，从反应时均匀性的观点出发，可以为羧酸铜。这些既可以单独使用，又可以联用两种以上。
[0031]作为羧酸铜，可举出甲酸铜(I)、乙酸铜(I)、丙酸铜(I)、丁酸铜(I)、戊酸铜(I)、己酸铜(I)、辛酸铜(I)、癸酸铜(I)、甲酸铜(II)、乙酸铜(II)、丙酸铜(II)、丁酸铜(II)、戊酸铜(II)、己酸铜(II)、辛酸铜(II)、癸酸铜(II)、柠檬酸铜(II)等羧酸铜无水物或水合物。作为羧酸铜，从生产率和获取容易性的观点出发，可以为乙酸铜(II)一水合物。另外，这些既可以单独使用，又可以联用两种以上。
[0032]另外，羧酸铜可以使用市售的羧酸铜，也可以使用通过合成而获得的羧酸铜。
[0033]羧酸铜的合成能够由公知的方法进行，例如，能够通过将氢氧化铜(II)和羧酸化合物混合和/或加热来获得。
[0034]作为氧化铜，可举出氧化铜(II)、氧化铜(I)，从生产率的观点出发，也可以为氧化铜(I)。另外，作为氢氧化铜，可举出氢氧化铜(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】1.一种膏组合物，其是含有第一铜粒子的膏组合物，其特征在于，所述第一铜粒子由从(a)胺化合物和(b)羧酸胺盐中选择的至少一种化合物包覆作为母材的铜粒子而成，从膏组合物中检测的所述(a)胺化合物和所述(b)羧酸胺盐的总含量小于膏组合物整体的1质量％。2.如权利要求1所述的膏组合物，其中，所述第一铜粒子的中值粒径为50nm以上且500nm以下，并且晶粒直径为30nm以上且150nm以下。3.如权利要求1或2所述的膏组合物，其中，所述第一铜粒子的氧化度为0.01％以上且3.0％以下。4.如权利要求1～3中任一项所述的膏组合物，其中，所述膏组合物进一步包含中值粒径为1μm以上且8μm以下且晶粒直...

【专利技术属性】
技术研发人员：菊池知直，野野村航希，
申请(专利权)人：京瓷株式会社，
类型：发明
国别省市：