JP2015116574A - 反応性多層膜およびそれを用いたデバイス用接合方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】異種金属をナノメータオーダーの膜厚で交互に積層してなり、その異種金属がTiとSiであり、原子比Ti/Siが2/7〜6/3であり、バイレイヤーの厚さが10nm〜200nmである、反応性多層膜を提供する。
【選択図】図4
Description
すなわち、本発明の反応性多層膜は、異種金属をナノメータオーダーの膜厚で交互に積層してなる反応性多層膜であって、該異種金属がTiとSiであり、原子比Ti/Siが2/7〜6/3であり、バイレイヤーの厚さが10nm〜200nmであることを特徴とする。
(反応性多層膜)
本発明の反応性多層膜(以下、多層膜という)には、異種金属をナノメータオーダーの膜厚で交互に積層して得られた多層膜(積層膜)を用いる。多層膜は、例えばDCスパッタリング装置を用いて異種金属を交互にスパッタリングして積層することにより作製できる。
なお、本明細書で用いる「従来に比べより省エネルギーで低コストの刺激により発熱可能」とは、代表的な反応性多層膜であるAlとNiの多層膜(特に断らない限り原子比が1/1のものを言い、以下Al/Ni多層膜と略す)の場合と比較して、より少ないエネルギーで発熱することを言う。また、本発明におけるバイレイヤーとは、積層された1層のTi層と1層のSi層とからなる層を言う。
200nmより厚いと発熱しにくくなるからである。なお、バイレイヤーの厚さとは、Ti層の厚さとSi層の厚さからなる2層の厚さの合計値である。
本発明のデバイス用接合方法は、第1のハンダ層を有する第1の被接合体と、第2のハンダ層を有する第2の被接合体とを接合するデバイス用接合方法であって、第1のハンダ層と第2のハンダ層の少なくとも一方の表面に、異種金属がTiとSiであり、原子比Ti/Siが2/7〜6/3であり、バイレイヤーの厚さが10nm〜200nmである反応性多層膜を形成し、第1のハンダ層と第2のハンダ層とが対向するように被接合体と第2の被接合体とを積層し、第1の被接合体および/または第2の被接合体を加圧することにより反応性多層膜を発熱せしめ、前記の第1および第2のハンダ層を溶融させて第1の被接合体と第2の被接合体とを接合することを特徴とするものである。
原子比の異なるTi/Siの多層膜を製膜し、それらについて、示差走査熱量(DSC)測定、X線回折(XRD)測定、発熱試験を行った。
DSC測定は、パーキンエルマー製のDSC8500を用いて行った。
XRD測定には、フィリップス社製X‘pertMPDを用いた。
(1)機械的刺激法
カプトンフィルム上に製膜した多層膜を樹脂製のピンセットで突き、発熱するかどうかを調べた。
(2)光学的刺激法
レーザーの出力を変化させて、カプトンフィルム上に製膜した多層膜に照射し、発熱するかどうかを調べた。具体的には、多層膜に直接レーザーを照射した場合のレーザーの最低強度を100%とし、レーザーの強度を下げる時は、多層膜とレーザーの間にフィルターを配置し、そのフィルターを回転させてレーザーの強度を0から100%の間で変化させた。また、レーザーの強度を上げる時は、最低強度から高くしていった。なお、レーザーには、コンティニュアム(Continuum)社製MiniliteII(最大出力0.75W)を用いた。
(3)電気的刺激法
直流電源に接続した一対のマイクロプローブをカプトンフィルム上に製膜した多層膜に接触させてスパークを発生させて、発熱するかどうかを調べた。なお、発熱したかどうかは、発熱色を目視で確認した。
Ti/Si多層膜について、バイレイヤー厚さを100nmとし、組成比を変えた多層膜のDSC測定を行った結果を図1に示す。原子比Ti/Siが1/2、1/1、5/4、5/3、3/1の場合、約550℃前後に大きな発熱ピークが認められた。5/4の時に、最も反応熱量の総量が大きいピークが得られた。
2 第1のハンダ層
3 反応性多層膜
4 第2の接合体
5 第2のハンダ層
6 加圧手段
Claims (5)
- 異種金属をナノメータオーダーの膜厚で交互に積層してなる反応性多層膜であって、
該異種金属がTiとSiであり、原子比Ti/Siが2/7〜6/3であり、バイレイヤーの厚さが10nm〜200nmである、該反応性多層膜。 - 前記反応性多層膜の厚みが、0.2μm〜5μmである請求項1記載の反応性多層膜。
- 基材上に形成されている請求項1記載の反応性多層膜。
- 前記基材が、溶融性材料である請求項3記載の反応性多層膜。
- 第1のハンダ層を有する第1の被接合体と、第2のハンダ層を有する第2の被接合体とを接合するデバイス用接合方法であって、
第1のハンダ層と第2のハンダ層の少なくとも一方の表面に、異種金属がTiとSiであり、原子比Ti/Siが2/7〜6/3であり、バイレイヤーの厚さが10nm〜200nmである反応性多層膜を形成し、
第1のハンダ層と第2のハンダ層とが対向するように被接合体と第2の被接合体とを積層し、第1の被接合体および/または第2の被接合体を加圧することにより反応性多層膜を発熱せしめ、前記の第1および第2のハンダ層を溶融させて第1の被接合体と第2の被接合体とを接合する、該デバイス用接合方法。
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