JP2018138687A - Connection texture, method for manufacturing connection texture, connection structure, and semiconductor device - Google Patents

Connection texture, method for manufacturing connection texture, connection structure, and semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP2018138687A
JP2018138687A JP2017033731A JP2017033731A JP2018138687A JP 2018138687 A JP2018138687 A JP 2018138687A JP 2017033731 A JP2017033731 A JP 2017033731A JP 2017033731 A JP2017033731 A JP 2017033731A JP 2018138687 A JP2018138687 A JP 2018138687A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
palladium
nickel
layer
connection structure
mass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2017033731A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
芳則 江尻
Yoshinori Ejiri
芳則 江尻
祐貴 川名
Yuki Kawana
祐貴 川名
石川 大
Masaru Ishikawa
大 石川
征央 根岸
Motohiro Negishi
征央 根岸
千絵 須鎌
Chie Sugama
千絵 須鎌
偉夫 中子
Takeo Nakako
偉夫 中子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Chemical Co Ltd filed Critical Hitachi Chemical Co Ltd
Priority to JP2017033731A priority Critical patent/JP2018138687A/en
Publication of JP2018138687A publication Critical patent/JP2018138687A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/34Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/39Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
    • H01L2224/40Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
    • H01L2224/401Disposition
    • H01L2224/40151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/40221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/40225Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73201Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73221Strap and wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/91Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92Specific sequence of method steps
    • H01L2224/922Connecting different surfaces of the semiconductor or solid-state body with connectors of different types
    • H01L2224/9222Sequential connecting processes
    • H01L2224/92242Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector
    • H01L2224/92247Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector the second connecting process involving a wire connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181Encapsulation

Landscapes

  • Die Bonding (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a connection texture, connection structure, and semiconductor device having a connection reliability sufficient even in a temperature cycling test including high-temperature conditions.SOLUTION: A connection texture 30a comprises a nickel-containing layer 31, palladium-containing layers 33, 34, and a sintered-metal layer 32 in this order. The palladium-containing layer comprises a palladium layer 33 and an intermetallic compound layer 34 containing palladium and a metal element included in the sintered-metal layer.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、接続構造、接続構造の製造方法、接続構造体及び半導体装置に関する。   The present invention relates to a connection structure, a method for manufacturing the connection structure, a connection structure, and a semiconductor device.

半導体装置を製造する際、半導体素子とリードフレーム等(支持部材)とを接合させるため、さまざまな接合材が用いられている。半導体装置の中でも、150℃以上の高温で動作させるパワー半導体、LSI等の接合には、接合材として高融点鉛はんだが用いられてきた。近年、半導体素子の高容量化及び省スペース化により、175℃以上の高温で動作させる要求が高まっており、高融点鉛はんだ層からなる接合部では耐熱性及び熱伝導率が不充分であり、接続信頼性を確保することが難しくなってきている。一方で、RoHS規制強化に伴い、鉛を含有しない接合材が求められている。   When manufacturing a semiconductor device, various bonding materials are used for bonding a semiconductor element and a lead frame (support member). Among semiconductor devices, high melting point lead solder has been used as a bonding material for bonding power semiconductors, LSIs, and the like that are operated at a high temperature of 150 ° C. or higher. In recent years, the demand for operating at a high temperature of 175 ° C. or more has been increased due to the increase in capacity and space saving of semiconductor elements, and the heat resistance and thermal conductivity are insufficient in the joint made of a high melting point lead solder layer, It has become difficult to ensure connection reliability. On the other hand, with the strengthening of RoHS regulations, a bonding material not containing lead is required.

これまでにも、鉛はんだ以外の材料を用いた半導体素子の接合が検討されている。例えば、下記特許文献1には、銀ナノ粒子を低温焼結させ、焼結銀層を形成する技術が提案されている。このような焼結銀はパワーサイクルに対する接続信頼性が高いことが知られている。   So far, joining of semiconductor elements using materials other than lead solder has been studied. For example, Patent Document 1 below proposes a technique for sintering silver nanoparticles at a low temperature to form a sintered silver layer. Such sintered silver is known to have high connection reliability with respect to the power cycle.

さらに別の材料として、銅粒子を焼結させ、焼結銅層を形成する技術も提案されている。例えば、下記特許文献2には、半導体素子と電極とを接合するための接合材として、酸化第二銅粒子及び還元剤を含む接合用銅ペーストが開示されている。また、下記特許文献3には、銅ナノ粒子と、銅マイクロ粒子もしくは銅サブマイクロ粒子、あるいはそれら両方とを含む接合材が開示されている。   As another material, a technique for sintering a copper particle to form a sintered copper layer has also been proposed. For example, Patent Document 2 below discloses a bonding copper paste containing cupric oxide particles and a reducing agent as a bonding material for bonding a semiconductor element and an electrode. Patent Document 3 listed below discloses a bonding material including copper nanoparticles and copper microparticles or copper submicroparticles, or both.

特許第4928639号Japanese Patent No. 4928639 特許第5006081号Patent No. 5006081 特開2014−167145号公報JP 2014-167145 A

ところで、半導体素子、半導体素子を実装する基板等の処理方法として、無電解ニッケルめっき処理が行われる場合がある。しかしながら、当該処理により形成された無電解ニッケルめっき表面と、特許文献1に開示されているような焼結銀、あるいは特許文献2及び特許文献3に開示されているような焼結銅と、を接合した場合、十分な接合強度が得られ難い。なお、無電解ニッケルめっき表面にさらに無電解金めっきが施される場合もあるが、無電解ニッケルめっき上の無電解金めっきの表面と、焼結銀又は焼結銅との接合においても、十分な接合強度が得られ難い。半導体装置の高温動作では、半導体素子の接合部における接続信頼性を確保する必要があり、これを解決することが重要な課題である。   By the way, an electroless nickel plating process may be performed as a processing method for a semiconductor element and a substrate on which the semiconductor element is mounted. However, the electroless nickel plating surface formed by the treatment, and sintered silver as disclosed in Patent Document 1, or sintered copper as disclosed in Patent Document 2 and Patent Document 3, When bonded, it is difficult to obtain sufficient bonding strength. In addition, the electroless nickel plating surface may be further subjected to electroless gold plating, but it is sufficient for joining the surface of the electroless gold plating on the electroless nickel plating and sintered silver or sintered copper. It is difficult to obtain a good bonding strength. In high-temperature operation of a semiconductor device, it is necessary to ensure connection reliability at the junction of semiconductor elements, and solving this is an important issue.

本発明は、高温条件を含む温度サイクル試験においても充分な接続信頼性を有する接続構造及びその製造方法、接続構造体並びに半導体装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a connection structure having sufficient connection reliability even in a temperature cycle test including a high temperature condition, a manufacturing method thereof, a connection structure, and a semiconductor device.

上記課題を解決するために本発明者らが鋭意検討した結果、ニッケル被膜の表面にパラジウム被膜を形成し、さらにその上に金属ペーストを塗布した状態の積層体を準備し、これを焼結することで、接続界面の接合強度に優れ、高温条件を含む温度サイクル試験においても充分な接続信頼性を発現できる接続構造が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies by the present inventors in order to solve the above problems, a palladium film is formed on the surface of the nickel film, and a laminate in which a metal paste is further applied thereon is prepared and sintered. Thus, the present inventors have found that a connection structure that is excellent in bonding strength at the connection interface and that can exhibit sufficient connection reliability even in a temperature cycle test including a high temperature condition can be obtained, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、ニッケル含有層と、パラジウム含有層と、焼結金属層と、をこの順に備える接続構造を提供する。   That is, the present invention provides a connection structure including a nickel-containing layer, a palladium-containing layer, and a sintered metal layer in this order.

本発明の接続構造を備える接続構造体は、高温条件を含む温度サイクル試験においても充分な接続信頼性を有することができる。このような効果が得られることの理由について、以下のように考える。   A connection structure including the connection structure of the present invention can have sufficient connection reliability even in a temperature cycle test including a high temperature condition. The reason why such an effect can be obtained is considered as follows.

無電解ニッケルめっき被膜は一般的に、リン、ホウ素等を数質量%以上含有している。そのため、電解ニッケルめっき被膜、あるいはスパッタリングにより得られるニッケル被膜等の、ニッケル含有量(純度)が99.5質量%以上の被膜と比較して、酸化され易い。これにより、無電解ニッケルめっき被膜表面と、焼結銀あるいは焼結銅と、の十分な接続強度が得られ難いと考える。また、無電解ニッケルめっき被膜表面の酸化を抑制するために、無電解ニッケルめっき被膜の表面に無電解金めっきを行う場合があるが、無電解ニッケルめっき被膜表面に金が析出する際に、置換反応により無電解ニッケルめっき被膜表面が腐食されるために、金と、焼結銀あるいは焼結銅と、を接合しても、ニッケルと金との接続強度が弱いために、十分な接続強度を得られない。また、無電解ニッケルめっき被膜に含まれるニッケルが、無電解金めっき被膜内部を通過して拡散し、無電解金めっき被膜表面に酸化ニッケル被膜が形成される場合もあり、無電解金めっき被膜と、焼結銀あるいは焼結銅と、の接合が不十分となり、十分な接続強度が得られ難いと考える。   The electroless nickel plating film generally contains several mass% or more of phosphorus, boron and the like. Therefore, it is easy to oxidize compared with the film whose nickel content (purity) is 99.5 mass% or more, such as an electrolytic nickel plating film or a nickel film obtained by sputtering. Thereby, it is considered that sufficient connection strength between the electroless nickel plating film surface and sintered silver or sintered copper is difficult to obtain. In order to suppress oxidation of the electroless nickel plating film surface, electroless gold plating may be applied to the surface of the electroless nickel plating film. Since the surface of the electroless nickel plating film is corroded by the reaction, even if gold and sintered silver or sintered copper are joined, the connection strength between nickel and gold is weak. I can't get it. In addition, nickel contained in the electroless nickel plating film may diffuse through the inside of the electroless gold plating film, and a nickel oxide film may be formed on the surface of the electroless gold plating film. It is considered that the joining with sintered silver or sintered copper becomes insufficient and it is difficult to obtain sufficient connection strength.

一方、無電解ニッケルめっき被膜上に無電解パラジウムめっきを行う場合、無電解ニッケルめっき被膜表面の腐食がほとんど起こらないため、無電解ニッケルめっき被膜と無電解パラジウムめっき被膜との間の接続強度は高くなる。また、無電解パラジウムめっき被膜は、3nm程度の厚みであっても、無電解ニッケルめっき被膜からの、ニッケルの、無電解パラジウムめっき被膜表面への拡散を十分抑制できる効果が得られる。そのため、無電解パラジウムめっき被膜表面に酸化ニッケルが形成されることがなく、無電解パラジウムめっき被膜と、焼結銀あるいは焼結銅と、の接合が十分となり、良好な接続強度が得られ易いと考える。以上のことから、本発明の接続構造は、無電解ニッケルめっきと、無電解パラジウムめっきとを用いることで得ることができる。すなわち、ニッケル含有層は無電解ニッケルめっき被膜に由来し、またパラジウム含有層は少なくとも無電解パラジウムめっき被膜に由来するものとすることができる。   On the other hand, when performing electroless palladium plating on an electroless nickel plating film, the surface of the electroless nickel plating film is hardly corroded, so the connection strength between the electroless nickel plating film and the electroless palladium plating film is high. Become. Moreover, even if the electroless palladium plating film has a thickness of about 3 nm, the effect of sufficiently suppressing the diffusion of nickel from the electroless nickel plating film to the surface of the electroless palladium plating film can be obtained. Therefore, nickel oxide is not formed on the surface of the electroless palladium plating film, and the bonding between the electroless palladium plating film and sintered silver or sintered copper is sufficient, and good connection strength is easily obtained. Think. From the above, the connection structure of the present invention can be obtained by using electroless nickel plating and electroless palladium plating. That is, the nickel-containing layer can be derived from an electroless nickel plating film, and the palladium-containing layer can be derived from at least an electroless palladium plating film.

無電解パラジウムめっき被膜の厚みがある程度厚い(例えば、30nm超である)場合は、無電解パラジウムめっき被膜と、焼結銀あるいは焼結銅と、の界面に、パラジウムと銀あるいは銅とを含む金属間化合物層(焼結金属層が形成される際に、パラジウム及び銀あるいは銅の拡散が起こることで形成される層)が形成される。すなわち、接続構造は、パラジウム含有層が、パラジウム層と、パラジウム及び焼結金属層に含まれる金属元素を含む金属間化合物層と、を備えることになる。この場合、無電解パラジウムめっき被膜がパラジウム層として一部残存するものの、無電解ニッケルめっき被膜単独である場合又は無電解ニッケルめっき被膜上に無電解金めっき被膜を設ける場合と比較しても、接続強度がより向上する。   When the thickness of the electroless palladium plating film is somewhat thick (for example, more than 30 nm), a metal containing palladium and silver or copper at the interface between the electroless palladium plating film and sintered silver or sintered copper An intermetallic compound layer (a layer formed by the diffusion of palladium and silver or copper when the sintered metal layer is formed) is formed. That is, in the connection structure, the palladium-containing layer includes a palladium layer and an intermetallic compound layer containing a metal element contained in palladium and the sintered metal layer. In this case, although the electroless palladium plating film partially remains as a palladium layer, it is connected even when the electroless nickel plating film is used alone or when an electroless gold plating film is provided on the electroless nickel plating film. Strength is further improved.

無電解パラジウムめっき被膜の厚みがある程度薄い(例えば、3nm以上30nm以下である)場合は、無電解ニッケルめっき被膜と、焼結銀あるいは焼結銅と、の界面に、ニッケル、パラジウム及び銀あるいは銅を含む金属間化合物層(焼結金属層が形成される際に、ニッケル、パラジウム及び銀あるいは銅の拡散が起こることで形成される層)が形成される。すなわち、接続構造は、パラジウム含有層が、ニッケル、パラジウム及び焼結金属層に含まれる金属元素を含む金属間化合物層を備えることになる。この場合、無電解パラジウムめっき被膜が単独で残存することなく、一部残存する場合と比較してもより良好な接続強度が得られ易い。   When the thickness of the electroless palladium plating film is thin to some extent (for example, 3 nm or more and 30 nm or less), nickel, palladium and silver or copper are present at the interface between the electroless nickel plating film and sintered silver or sintered copper. An intermetallic compound layer (a layer formed by the diffusion of nickel, palladium and silver or copper when the sintered metal layer is formed) is formed. That is, in the connection structure, the palladium-containing layer includes an intermetallic compound layer containing nickel, palladium, and a metal element contained in the sintered metal layer. In this case, the electroless palladium plating film does not remain alone, and better connection strength can be easily obtained as compared with the case where a part of the electroless palladium plating film remains.

本発明において、焼結金属層が、接続構造の接続界面に対して略平行に配向したフレーク状の銅粒子に由来する構造を含み、かつ銅を、焼結金属層の全体積を基準として、65体積%以上含有することが好ましい。これにより接続強度をより向上することができる。   In the present invention, the sintered metal layer includes a structure derived from flaky copper particles oriented substantially parallel to the connection interface of the connection structure, and copper based on the total volume of the sintered metal layer, It is preferable to contain 65 volume% or more. Thereby, connection strength can be improved more.

本発明は、また、第一の部材と、第二の部材と、の間に上記の接続構造を備える接続構造体を提供する。このような接続構造体は優れた接続信頼性を有する。   The present invention also provides a connection structure including the above connection structure between a first member and a second member. Such a connection structure has excellent connection reliability.

本発明は、さらに、第一の部材と、第二の部材と、の間に上記の接続構造を備え、第一の部材及び第二の部材の少なくとも一方が半導体素子である、半導体装置を提供する。このような半導体装置は優れた接続信頼性を有する。なお、第一の部材が半導体素子である場合は、第二の部材が金属配線であってもよい。   The present invention further provides a semiconductor device comprising the above connection structure between a first member and a second member, wherein at least one of the first member and the second member is a semiconductor element. To do. Such a semiconductor device has excellent connection reliability. When the first member is a semiconductor element, the second member may be a metal wiring.

本発明は、また、ニッケル含有層と、パラジウム含有層と、焼結金属層とをこの順に備える接続構造の製造方法であって、ニッケル被膜、パラジウム被膜、及び金属ペーストがこの順に設けられた積層体を焼結する工程を備える、製造方法を提供する。これにより、上記接続信頼性に優れる接続構造を得ることができる。   The present invention is also a method for manufacturing a connection structure including a nickel-containing layer, a palladium-containing layer, and a sintered metal layer in this order, and a laminate in which a nickel coating, a palladium coating, and a metal paste are provided in this order. A manufacturing method is provided, comprising the step of sintering the body. Thereby, the connection structure excellent in the connection reliability can be obtained.

本発明の製造方法において、ニッケル被膜が無電解ニッケルめっきにより形成され、パラジウム被膜が無電解パラジウムめっきにより形成されるものであってもよい。ニッケル被膜及びパラジウム被膜が無電解めっきにより得られることが好ましい点については上述のとおりである。   In the production method of the present invention, the nickel coating may be formed by electroless nickel plating, and the palladium coating may be formed by electroless palladium plating. As described above, the nickel coating and the palladium coating are preferably obtained by electroless plating.

本発明の製造方法において、ニッケル被膜が、ニッケルを、ニッケル被膜の全質量を基準として、80質量%以上含有することが好ましい。また、パラジウム被膜が、パラジウムを、パラジウム被膜の全質量を基準として、94質量%以上含有することが好ましい。これにより接続信頼性をより向上することができる。   In the production method of the present invention, the nickel coating preferably contains 80% by mass or more of nickel based on the total mass of the nickel coating. Moreover, it is preferable that a palladium film contains 94 mass% or more of palladium on the basis of the total mass of a palladium film. Thereby, connection reliability can be improved more.

本発明の製造方法において、パラジウム被膜の厚みが、3nm以上0.5μm以下であることが好ましい。これにより、接続信頼性をより向上することができる。   In the production method of the present invention, the thickness of the palladium coating is preferably 3 nm or more and 0.5 μm or less. Thereby, connection reliability can be improved more.

本発明の製造方法において、金属ペーストが、金属粒子及び分散媒を含み、金属粒子がフレーク状の銅粒子を含むことが好ましい。これにより、接続信頼性をより向上することができる。   In the production method of the present invention, the metal paste preferably contains metal particles and a dispersion medium, and the metal particles preferably contain flaky copper particles. Thereby, connection reliability can be improved more.

本発明によれば、高温条件を含む温度サイクル試験においても充分な接続信頼性を有する接続構造及びその製造方法、接続構造体並びに半導体装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the connection structure which has sufficient connection reliability also in the temperature cycle test containing high temperature conditions, its manufacturing method, a connection structure, and a semiconductor device can be provided.

本実施形態の接続構造の一例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows an example of the connection structure of this embodiment. 本実施形態の接続構造の一例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows an example of the connection structure of this embodiment. フレーク状の銅粒子に由来する構造の断面を示すSEM像である。It is a SEM image which shows the cross section of the structure derived from flaky copper particle. 本実施形態の接続構造体の一例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows an example of the connection structure of this embodiment. 本実施形態の半導体装置の一例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows an example of the semiconductor device of this embodiment. 本実施形態の半導体装置の一例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows an example of the semiconductor device of this embodiment.

以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」という。)について詳細に説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, a mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described in detail. The present invention is not limited to the following embodiments.

以下、図面を参照しながら好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。   Hereinafter, preferred embodiments will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

<接続構造>
本実施形態の接続構造は、ニッケル含有層と、パラジウム含有層と、焼結金属層と、をこの順に備える接続構造である。
<Connection structure>
The connection structure of this embodiment is a connection structure including a nickel-containing layer, a palladium-containing layer, and a sintered metal layer in this order.

図1は、本実施形態の接続構造30aの一例を示す模式断面図である(第1実施形態)。接続構造30aは、ニッケル含有層31と、パラジウム含有層33,34と、焼結金属層32とをこの順に備え、パラジウム含有層が、パラジウム層33と、パラジウム及び焼結金属層に含まれる金属元素を含む金属間化合物層34と、を備えている。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a connection structure 30a of the present embodiment (first embodiment). The connection structure 30 a includes a nickel-containing layer 31, palladium-containing layers 33 and 34, and a sintered metal layer 32 in this order, and the palladium-containing layer is a metal contained in the palladium layer 33, palladium, and the sintered metal layer. An intermetallic compound layer 34 containing an element.

図2は、本実施形態の接続構造30bの一例を示す模式断面図である(第2実施形態)。接続構造30bは、ニッケル含有層31と、パラジウム含有層35と、焼結金属層32とをこの順に備え、パラジウム含有層が、ニッケル、パラジウム及び焼結金属層に含まれる金属元素を含む金属間化合物層35と、を備えている。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the connection structure 30b of the present embodiment (second embodiment). The connection structure 30b includes a nickel-containing layer 31, a palladium-containing layer 35, and a sintered metal layer 32 in this order, and the palladium-containing layer includes a metal element containing nickel, palladium, and a metal element contained in the sintered metal layer. And a compound layer 35.

図1及び図2に示される接続構造は、ニッケル被膜、パラジウム被膜、及び金属ペーストがこの順に設けられた積層体を焼結することにより得られる。より具体的には、例えば所定の部材上に、ニッケル被膜及びパラジウム被膜をこの順に形成した後、さらにパラジウム被膜上に後述の金属ペーストを塗布した状態で、金属ペーストの焼結(これにより焼結金属層が形成される)を行うことにより得られる。なお、パラジウム被膜の表面には、さらに金被膜が形成されていてもよい。   The connection structure shown in FIG. 1 and FIG. 2 is obtained by sintering a laminate in which a nickel coating, a palladium coating, and a metal paste are provided in this order. More specifically, for example, after a nickel coating and a palladium coating are formed in this order on a predetermined member, the metal paste is further sintered on the palladium coating in a state where a metal paste described later is applied on the palladium coating. A metal layer is formed). A gold coating may be further formed on the surface of the palladium coating.

ニッケル被膜は、例えば無電解ニッケルめっきにより形成することができる。ニッケル被膜は、ニッケルを、ニッケル被膜の全質量を基準として80質量%以上含有することが好ましい。信頼性をより向上する点から、当該含有量は85質量%以上がより好ましく、90質量%以上がさらに好ましい。ニッケル被膜は、リン及びホウ素からなる群より選ばれる少なくとも一種を含有することが好ましく、リン(好ましくは、20質量%以下)を含有することがより好ましい。ニッケル被膜を無電解めっきにより形成する場合、例えば、還元剤として次亜リン酸ナトリウム等のリン含有化合物を用いることで、リンを共析させることが可能であり、ニッケル−リン合金を含有する無電解ニッケルめっき被膜を形成することができる。また、還元剤として、ジメチルアミンボラン、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウム等のホウ素含有化合物を用いることで、ホウ素を共析させることが可能であり、ニッケル−ホウ素合金を含有する無電解ニッケルめっき被膜を形成することができる。なお、ニッケル被膜は、その他電解めっき、スパッタリング等により形成することもできる。   The nickel coating can be formed, for example, by electroless nickel plating. The nickel coating preferably contains 80% by mass or more of nickel based on the total mass of the nickel coating. From the viewpoint of further improving the reliability, the content is more preferably 85% by mass or more, and further preferably 90% by mass or more. The nickel coating preferably contains at least one selected from the group consisting of phosphorus and boron, and more preferably contains phosphorus (preferably 20% by mass or less). When the nickel coating is formed by electroless plating, for example, phosphorus can be co-deposited by using a phosphorus-containing compound such as sodium hypophosphite as a reducing agent. An electrolytic nickel plating film can be formed. Further, by using a boron-containing compound such as dimethylamine borane, sodium borohydride, potassium borohydride as a reducing agent, boron can be co-deposited, and electroless nickel containing a nickel-boron alloy A plating film can be formed. The nickel coating can also be formed by other electrolytic plating, sputtering, or the like.

ニッケル被膜の厚みは、0.2μm以上20μm以下であることが好ましく、0.3μm以上15μm以下であることがより好ましく、0.5μm以上10μm以下であることがさらに好ましい。当該厚みを0.2μm以上とすることで、焼結後において、ニッケル被膜が十分に残存し、より良好な接続信頼性を得易くなる。当該厚みの上限を20μmとしているのは、専ら経済的な理由である。   The thickness of the nickel coating is preferably 0.2 μm or more and 20 μm or less, more preferably 0.3 μm or more and 15 μm or less, and further preferably 0.5 μm or more and 10 μm or less. By setting the thickness to 0.2 μm or more, the nickel coating sufficiently remains after sintering, and it becomes easier to obtain better connection reliability. The reason why the upper limit of the thickness is 20 μm is exclusively for economic reasons.

パラジウム被膜は、例えば無電解パラジウムめっきにより形成することができる。無電解パラジウムめっきとしては、還元剤を用いない置換型、及び、還元剤を用いる還元型のいずれを用いてもよい。無電解パラジウムめっき液としては、置換型ではMCA(株式会社ワールドメタル製、商品名)等が挙げられ、還元型ではAPP(石原薬品工業株式会社製、商品名)等が挙げられる。置換型と還元型とを比較した場合、ボイドを抑制し易く、被覆面積を確保し易い観点から、還元型が好ましい。なお、パラジウム被膜は、その他電解めっき、スパッタリング等により形成することもできる。   The palladium film can be formed by, for example, electroless palladium plating. As electroless palladium plating, either a substitution type that does not use a reducing agent or a reduction type that uses a reducing agent may be used. Examples of the electroless palladium plating solution include MCA (trade name, manufactured by World Metal Co., Ltd.) and the like for the replacement type, and APP (trade name, manufactured by Ishihara Pharmaceutical Co., Ltd.) and the like for the reduction type. When the substitution type and the reduction type are compared, the reduction type is preferable from the viewpoint of easily suppressing voids and ensuring the covering area. The palladium film can also be formed by other electrolytic plating, sputtering, or the like.

無電解パラジウムめっき液におけるパラジウムの供給源としては、特に限定されないが、例えば、塩化パラジウム、塩化パラジウムナトリウム、塩化パラジウムアンモニウム、硫酸パラジウム、硝酸パラジウム、酢酸パラジウム、酸化パラジウム等のパラジウム化合物が挙げられる。具体的には、酸性塩化パラジウム「PdCl/HCl」、硝酸テトラアンミンパラジウム「Pd(NH(NO」、ジニトロジアンミンパラジウム「Pd(NH(NO」、ジシアノジアンミンパラジウム「Pd(CN)(NH」、ジクロロテトラアンミンパラジウム「Pd(NHCl」、スルファミン酸パラジウム「Pd(NHSO」、硫酸ジアンミンパラジウム「Pd(NHSO」、シュウ酸テトラアンミンパラジウム「Pd(NH」、硫酸パラジウム「PdSO」等を用いることができる。 The source of palladium in the electroless palladium plating solution is not particularly limited, and examples thereof include palladium compounds such as palladium chloride, sodium palladium chloride, ammonium palladium chloride, palladium sulfate, palladium nitrate, palladium acetate, and palladium oxide. Specifically, acidic palladium chloride “PdCl 2 / HCl”, tetraamminepalladium nitrate “Pd (NH 3 ) 4 (NO 3 ) 2 ”, dinitrodiammine palladium “Pd (NH 3 ) 2 (NO 2 ) 2 ”, dicyano Diammine palladium “Pd (CN) 2 (NH 3 ) 2 ”, dichlorotetraammine palladium “Pd (NH 3 ) 4 Cl 2 ”, palladium sulfamate “Pd (NH 2 SO 3 ) 2 ”, diammine palladium sulfate “Pd (NH 3 ) 2 SO 4 ”, tetraamminepalladium oxalate“ Pd (NH 3 ) 4 C 2 O 4 ”, palladium sulfate“ PdSO 4 ”and the like can be used.

無電解パラジウムめっき液における還元剤としては、特に制限はないが、得られるパラジウム被膜におけるパラジウム含有量を充分高めると共に、パラジウム被膜の厚みばらつきをさらに抑える観点から、ギ酸化合物(例えば、ギ酸ナトリウム)が好ましい。   Although there is no restriction | limiting in particular as a reducing agent in an electroless palladium plating liquid, From a viewpoint of raising the palladium content in the palladium coating obtained enough, and also suppressing the thickness dispersion | variation in a palladium coating further, a formic acid compound (for example, sodium formate) is used. preferable.

パラジウム被膜は、リン、ホウ素等を含有することができる。無電解パラジウムめっき液に用いる還元剤として、例えば、次亜リン酸、亜リン酸等のリン含有化合物;ホウ素含有化合物を用いることで、これらの元素を含有させることができる。このような還元剤を用いることにより、パラジウム−リン合金又はパラジウム−ホウ素合金を含有するパラジウム被膜を得ることができる。なお、パラジウム被膜におけるパラジウム含有量を所望の範囲とするためには、還元剤の濃度、pH、めっき液の温度等を調整すればよい。   The palladium coating can contain phosphorus, boron and the like. As a reducing agent used in the electroless palladium plating solution, for example, phosphorus-containing compounds such as hypophosphorous acid and phosphorous acid; boron-containing compounds can be used to contain these elements. By using such a reducing agent, a palladium film containing a palladium-phosphorus alloy or a palladium-boron alloy can be obtained. In addition, what is necessary is just to adjust the density | concentration of reducing agent, pH, the temperature of a plating solution, etc. in order to make palladium content in a palladium film into a desired range.

無電解パラジウムめっき液には、必要に応じて、錯化剤、緩衝剤等を添加することができる。錯化剤としては、例えば、エチレンジアミン及び酒石酸が挙げられる。緩衝剤としては特に限定されず用いることができる。   A complexing agent, a buffering agent, and the like can be added to the electroless palladium plating solution as necessary. Examples of complexing agents include ethylenediamine and tartaric acid. The buffer is not particularly limited and can be used.

パラジウム被膜におけるパラジウム含有量は、パラジウム被膜の全質量を基準として、94質量%以上が好ましく、97質量%以上がより好ましく、99質量%以上がさらに好ましい。パラジウム被膜におけるパラジウム含有量の上限は、100質量%である。パラジウム被膜におけるパラジウム含有量が上記の範囲であると、パラジウムと焼結金属層(金属ペースト)に含まれる金属元素との金属間化合物が形成され易い。これにより、図2に示すように、パラジウム層33が形成されない(すなわち、パラジウム被膜が残存しない)接続構造30bを得易くなり、接続信頼性がさらに向上する。   The palladium content in the palladium coating is preferably 94% by mass or more, more preferably 97% by mass or more, and further preferably 99% by mass or more, based on the total mass of the palladium coating. The upper limit of the palladium content in the palladium coating is 100% by mass. When the palladium content in the palladium coating is in the above range, an intermetallic compound of palladium and a metal element contained in the sintered metal layer (metal paste) is easily formed. Thereby, as shown in FIG. 2, it becomes easy to obtain the connection structure 30b in which the palladium layer 33 is not formed (that is, the palladium film does not remain), and the connection reliability is further improved.

パラジウム被膜の厚みは、3nm以上0.5μm以下であることが好ましく、3nm以上0.1μm以下であることがより好ましく、3nm以上30nm以下であることがさらに好ましい。当該厚みを3nm以上にすることで、ニッケルがパラジウム被膜表面へ拡散することを抑制し易くする効果が得られる。また、厚みの好適な上限を0.5μmとしているのは専ら経済的な理由である。なお、3nm以上30nm以下の厚みが特に好ましいとしているのは、焼結金属層の形成時に、図2に示すようにパラジウム層33が形成されない(すなわち、パラジウム被膜が残存しない)接続構造30bを得易くなり、接続信頼性がさらに向上するためである。   The thickness of the palladium coating is preferably 3 nm or more and 0.5 μm or less, more preferably 3 nm or more and 0.1 μm or less, and further preferably 3 nm or more and 30 nm or less. By setting the thickness to 3 nm or more, an effect of easily suppressing the diffusion of nickel to the surface of the palladium coating can be obtained. Moreover, the reason why the preferable upper limit of the thickness is set to 0.5 μm is exclusively an economical reason. The thickness of 3 nm or more and 30 nm or less is particularly preferable because the connection structure 30b is obtained in which the palladium layer 33 is not formed (that is, the palladium film does not remain) as shown in FIG. 2 when the sintered metal layer is formed. This is because the connection reliability is further improved.

なお、接続信頼性を維持しつつ、図1に示すように、パラジウム層33を残存させる場合は、パラジウム被膜の厚みを、例えば、30nm超0.5μm以下としてもよく、30nm超500nm以下としてもよく、あるいは50nm以上300nm以下としてもよい。ただし、パラジウム被膜の厚みのみが、図1又は図2の接続構造の形成性に寄与しているわけではなく、当該厚みはあくまでも目安である。   In the case where the palladium layer 33 is left as shown in FIG. 1 while maintaining connection reliability, the thickness of the palladium film may be, for example, more than 30 nm and 0.5 μm or less, or more than 30 nm and 500 nm or less. Alternatively, it may be 50 nm or more and 300 nm or less. However, only the thickness of the palladium coating does not contribute to the formability of the connection structure of FIG. 1 or FIG. 2, and the thickness is only a guide.

金被膜は、例えば無電解金めっきにより形成することができる。金被膜における金の含有量は、金被膜の全質量を基準として、99質量%以上であることが好ましく、99.5質量%以上であることがより好ましい。金被膜は置換型の金めっきにより形成してもよく、あるいは置換型の金めっきの後に還元型の金めっきをさらに行ってもよい。また、置換還元型の金めっき(めっき液中に還元剤を有する置換型金めっき液であり、無電解金めっきと同様に、通常の置換型金めっきと比較して厚付けが可能である。)を採用してもよい。金めっき被膜は、接続構造の形成プロセスにおいてパラジウム被膜中に拡散して消失し、パラジウム等と共に金属間化合物層の構成成分となることが好ましい。そのため、金被膜の厚みは3nm以上100nm以下であることが好ましく、3nm以上50nm以下であることがより好ましく、3nm以上20nm以下であることがさらに好ましい。   The gold film can be formed, for example, by electroless gold plating. The gold content in the gold coating is preferably 99% by mass or more, more preferably 99.5% by mass or more, based on the total mass of the gold coating. The gold film may be formed by substitution-type gold plating, or reduction-type gold plating may be further performed after substitution-type gold plating. Further, substitutional reduction type gold plating (a substitutional type gold plating solution having a reducing agent in the plating solution, which can be thickened as compared with normal substitutional type gold plating as in the case of electroless gold plating. ) May be adopted. It is preferable that the gold plating film diffuses and disappears in the palladium film in the connection structure forming process and becomes a constituent component of the intermetallic compound layer together with palladium and the like. Therefore, the thickness of the gold coating is preferably 3 nm or more and 100 nm or less, more preferably 3 nm or more and 50 nm or less, and further preferably 3 nm or more and 20 nm or less.

ニッケル被膜、パラジウム被膜、及び金被膜における各元素の含有量は、例えば、ウルトラミクロトーム法で各被膜の断面を切り出した後、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて25万倍の倍率で観察し、TEMに付属するエネルギー分散型X線分析(EDX)による成分分析により得ることができる。   The content of each element in the nickel coating, palladium coating, and gold coating is observed at a magnification of 250,000 times using a transmission electron microscope (TEM) after cutting out the cross section of each coating by, for example, the ultramicrotome method. , And component analysis by energy dispersive X-ray analysis (EDX) attached to TEM.

<ニッケル含有層>
ニッケル含有層31は、金属ペーストの焼結に際し、ニッケル被膜に由来して形成される。
<Nickel-containing layer>
The nickel-containing layer 31 is formed from the nickel coating when the metal paste is sintered.

ニッケル含有層31の厚みは、0.2μm以上20μm以下であることが好ましく、0.3μm以上15μm以下であることがより好ましく、0.5μm以上10μm以下であることがさらに好ましい。当該厚みが0.2μm以上であることで、良好な接続信頼性を得易くなる。   The thickness of the nickel-containing layer 31 is preferably 0.2 μm or more and 20 μm or less, more preferably 0.3 μm or more and 15 μm or less, and further preferably 0.5 μm or more and 10 μm or less. It becomes easy to obtain favorable connection reliability because the thickness is 0.2 μm or more.

ニッケル含有層31におけるニッケル含有量は、ニッケル含有層31の全質量を基準として80質量%以上含有することが好ましい。信頼性をより向上する点から、当該含有量は85質量%以上がより好ましく、90質量%以上がさらに好ましい。ニッケル含有層31は、リン及びホウ素からなる群より選ばれる少なくとも一種を含有することが好ましく、リンを含有することがより好ましい。このように、ニッケル被膜(焼結前)とニッケル含有層(焼結後)とでは、ニッケル含有量に変化はない。   The nickel content in the nickel-containing layer 31 is preferably 80% by mass or more based on the total mass of the nickel-containing layer 31. From the viewpoint of further improving the reliability, the content is more preferably 85% by mass or more, and further preferably 90% by mass or more. The nickel-containing layer 31 preferably contains at least one selected from the group consisting of phosphorus and boron, and more preferably contains phosphorus. Thus, there is no change in the nickel content between the nickel coating (before sintering) and the nickel-containing layer (after sintering).

<パラジウム含有層>
図1に示す、パラジウム含有層の一つであるパラジウム層33は、金属ペーストの焼結に際し、パラジウム被膜に由来して形成される。
<Palladium-containing layer>
The palladium layer 33 which is one of the palladium-containing layers shown in FIG. 1 is formed from the palladium coating when the metal paste is sintered.

パラジウム層33の厚みは、0nm超0.5μm以下であることが好ましく、15nm以上0.5μm以下であることがより好ましく、15nm以上70nm以下であることがさらに好ましい。当該厚みを0nm超とすることで、接合界面が安定的に形成され、信頼性を保ち易くなる。また、厚みの上限を0.5μmとしているのは専ら経済的な理由である。   The thickness of the palladium layer 33 is preferably more than 0 nm and not more than 0.5 μm, more preferably not less than 15 nm and not more than 0.5 μm, and further preferably not less than 15 nm and not more than 70 nm. By setting the thickness to more than 0 nm, the bonding interface is stably formed, and the reliability is easily maintained. Moreover, the upper limit of the thickness is set to 0.5 μm for an economical reason.

パラジウム層33におけるパラジウム含有量は、パラジウム層33の全質量を基準として、96質量%以上100質量%以下であることが好ましい。   The palladium content in the palladium layer 33 is preferably 96% by mass or more and 100% by mass or less based on the total mass of the palladium layer 33.

図1に示す、パラジウム含有層の一つである、パラジウム及び焼結金属層に含まれる金属元素を含む金属間化合物層34は、金属ペーストの焼結に際し、パラジウム被膜及び金属ペーストに由来して形成される。なお、後述するが、焼結金属層に含まれる主たる金属元素としては、銅、銀等が挙げられる。   As shown in FIG. 1, the intermetallic compound layer 34 containing palladium and a metal element contained in the sintered metal layer, which is one of the palladium-containing layers, is derived from the palladium coating and the metal paste when the metal paste is sintered. It is formed. In addition, although mentioned later, copper, silver, etc. are mentioned as a main metal element contained in a sintered metal layer.

金属間化合物層34の厚みは、0.1nm以上50nm以下であることが好ましく、0.3nm以上30nm以下であることがより好ましく、0.5nm以上20nm以下であることがさらに好ましい。当該厚みが0.1nm以上であることで、パラジウム層33と焼結金属層32とを強固に接続するための層として機能し易くなる。一方、50nm以下とすることで、硬くて脆い金属間化合物層34での接続強度の低下を防ぎ、強固な接続を維持し易くなる。   The thickness of the intermetallic compound layer 34 is preferably 0.1 nm or more and 50 nm or less, more preferably 0.3 nm or more and 30 nm or less, and further preferably 0.5 nm or more and 20 nm or less. When the thickness is 0.1 nm or more, it becomes easy to function as a layer for firmly connecting the palladium layer 33 and the sintered metal layer 32. On the other hand, by setting the thickness to 50 nm or less, it is possible to prevent a decrease in connection strength in the hard and brittle intermetallic compound layer 34 and to maintain a strong connection.

金属間化合物層34におけるパラジウム含有量は、金属間化合物層34の全質量を基準として、50質量%以上が好ましく、60質量%以上がより好ましい。当該含有量の上限は80質量%とすることができる。金属間化合物層34におけるパラジウム含有量が上記の範囲であると、接続強度の強い金属間化合物を形成し易い。   The palladium content in the intermetallic compound layer 34 is preferably 50% by mass or more, and more preferably 60% by mass or more, based on the total mass of the intermetallic compound layer 34. The upper limit of the content can be 80% by mass. When the palladium content in the intermetallic compound layer 34 is in the above range, it is easy to form an intermetallic compound having high connection strength.

図2に示す、パラジウム含有層の一つである、パラジウム、ニッケル及び焼結金属層に含まれる金属元素を含む金属間化合物層35は、金属ペーストの焼結に際し、パラジウム被膜、ニッケル被膜及び金属ペーストに由来して形成される。   As shown in FIG. 2, an intermetallic compound layer 35 containing a metal element contained in palladium, nickel, and a sintered metal layer, which is one of the palladium-containing layers, has a palladium coating, a nickel coating, and a metal when the metal paste is sintered. Formed from the paste.

金属間化合物層35の厚みは、0.1nm以上50nm以下であることが好ましく、0.3nm以上25nm以下であることがより好ましく、0.5nm以上20nm以下であることがさらに好ましい。当該厚みが0.1nm以上であることで、ニッケル含有層31と焼結金属層32とを強固に接続するための層として機能し易くなる。一方、30nm以下とすることで、硬くて脆い金属間化合物層34での接続強度の低下を防ぎ、強固な接続を維持し易くなる。   The thickness of the intermetallic compound layer 35 is preferably 0.1 nm or more and 50 nm or less, more preferably 0.3 nm or more and 25 nm or less, and further preferably 0.5 nm or more and 20 nm or less. When the thickness is 0.1 nm or more, it becomes easy to function as a layer for firmly connecting the nickel-containing layer 31 and the sintered metal layer 32. On the other hand, by setting the thickness to 30 nm or less, it is possible to prevent a decrease in connection strength in the hard and brittle intermetallic compound layer 34 and to maintain a strong connection.

金属間化合物層35におけるパラジウム含有量は、金属間化合物層35の全質量を基準として、50質量%以上が好ましい。当該含有量の上限は80質量%とすることができる。金属間化合物層35におけるパラジウム含有量が上記の範囲であると、接続強度の強い金属間化合物を形成し易い。   The palladium content in the intermetallic compound layer 35 is preferably 50% by mass or more based on the total mass of the intermetallic compound layer 35. The upper limit of the content can be 80% by mass. When the palladium content in the intermetallic compound layer 35 is in the above range, it is easy to form an intermetallic compound having high connection strength.

金属間化合物層35におけるニッケル含有量は、金属間化合物層35の全質量を基準として、50質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましい。当該含有量の下限は20質量%とすることができる。金属間化合物層35におけるニッケル含有量が上記の範囲であると、接続強度の強い金属間化合物を形成し易い。   The nickel content in the intermetallic compound layer 35 is preferably 50% by mass or less, and more preferably 30% by mass or less, based on the total mass of the intermetallic compound layer 35. The minimum of the said content can be 20 mass%. When the nickel content in the intermetallic compound layer 35 is in the above range, it is easy to form an intermetallic compound having high connection strength.

ニッケル含有層及びパラジウム含有層における各元素の含有量は、例えば、ウルトラミクロトーム法で各層の断面を切り出した後、TEMを用いて25万倍の倍率で観察し、TEMに付属するEDXによる成分分析により得ることができる。   The content of each element in the nickel-containing layer and the palladium-containing layer is, for example, cut out the cross section of each layer by the ultramicrotome method, then observed at a magnification of 250,000 times using a TEM, and component analysis by EDX attached to the TEM Can be obtained.

<焼結金属層>
焼結金属層は、金属ペーストの焼結により形成される。焼結金属層は主たる金属元素として銅又は銀を含む。以下、主として銅が含まれる場合について説明する。
<Sintered metal layer>
The sintered metal layer is formed by sintering a metal paste. The sintered metal layer contains copper or silver as a main metal element. Hereinafter, the case where copper is mainly contained is demonstrated.

焼結金属層は、接続構造の接続界面に対して略平行に配向したフレーク状の銅粒子に由来する構造を含むことができる。図3は、本実施形態の接続構造における焼結金属層の典型的なモルフォロジーの一例を示す模式断面図である。図3に示される焼結金属層は、フレーク状の銅粒子に由来する構造(以下、「フレーク状構造」という場合もある)を有する焼結銅1と、他の銅粒子に由来する焼結銅2と、空孔3とを含む。   The sintered metal layer can include a structure derived from flaky copper particles oriented substantially parallel to the connection interface of the connection structure. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a typical morphology of the sintered metal layer in the connection structure of the present embodiment. The sintered metal layer shown in FIG. 3 includes sintered copper 1 having a structure derived from flaky copper particles (hereinafter sometimes referred to as “flaked structure”) and sintered derived from other copper particles. Including copper 2 and holes 3.

焼結金属層は、構成する元素のうち軽元素を除いた元素中の銅元素の割合が95質量%以上であってもよく、97質量%以上であってもよく、98質量%以上であってもよく、100質量%であってもよい。焼結金属層における銅元素の割合が、上記範囲内であれば、金属間化合物の形成又は金属銅結晶粒界への異種元素の析出を抑制でき、焼結金属層を構成する金属銅の性質が強固になり易く、より一層優れた接続信頼性が得られ易い。   The sintered metal layer may have a copper element ratio of 95% by mass or more, 97% by mass or more, or 98% by mass or more in the elements excluding light elements among the constituent elements. It may be 100% by mass. If the ratio of the copper element in the sintered metal layer is within the above range, the formation of intermetallic compounds or the precipitation of different elements on the metal copper crystal grain boundary can be suppressed, and the properties of the metallic copper constituting the sintered metal layer It is easy to become strong, and it is easy to obtain even better connection reliability.

フレーク状構造を有する焼結銅は、フレーク状の銅粒子を含む銅ペーストを焼結することより形成することができる。なお、フレーク状とは板状、鱗片状等の平板状の形状を包含する。フレーク状構造としては、長径と厚みとの比が5以上であってもよい。フレーク状構造の長径の数平均径は2μm以上であってもよく、3μm以上であってもよく、4μm以上であってもよい。フレーク状構造の形状がこの範囲内であれば、焼結金属層に含まれるフレーク状構造による補強効果が向上し、接続構造が接合強度及び接続信頼性により一層優れるものとなる。   Sintered copper having a flaky structure can be formed by sintering a copper paste containing flaky copper particles. The flake shape includes plate shapes such as plate shapes and scale shapes. As a flaky structure, the ratio of the major axis to the thickness may be 5 or more. The number average diameter of the major axis of the flaky structure may be 2 μm or more, 3 μm or more, or 4 μm or more. If the shape of the flaky structure is within this range, the reinforcing effect by the flaky structure contained in the sintered metal layer is improved, and the connection structure is further improved in terms of joint strength and connection reliability.

フレーク状構造の長径及び厚みは、例えば、接続構造のSEM像から求めることができる。以下に、フレーク状構造の長径と厚みをSEM像から測定する方法を例示する。接続構造をエポキシ注形樹脂でサンプル全体が埋まるように注ぎ、硬化する。注形したサンプルの観察したい断面付近で切断し、研磨で断面を削り、CP(クロスセクションポリッシャ)加工を行う。サンプルの断面をSEM装置により5000倍で観察する。接続構造の断面画像(例えば5000倍)を取得し、稠密な連続部であり、直線状、直方体状、楕円体状の部分で、この部分の内に内包される直線の中で最大の長さのものを長径、それと直交してこの部分に内包される直線の中で最大の長さのものを厚みとしたときに、長径の長さが1μm以上で且つ長径/厚みの比が4以上であるものをフレーク状構造とみなし、測長機能のある画像処理ソフトによりフレーク状構造の長径と厚みを測長することができる。それらの平均値については、無作為に選んだ20点以上で数平均を計算することで得られる。   The major axis and thickness of the flaky structure can be determined from, for example, an SEM image of the connection structure. Below, the method of measuring the long diameter and thickness of flake-like structure from a SEM image is illustrated. Pour the connection structure with epoxy casting resin so that the entire sample is filled and cure. The cast sample is cut in the vicinity of the cross section to be observed, the cross section is cut by polishing, and CP (cross section polisher) processing is performed. The cross section of the sample is observed with a SEM apparatus at a magnification of 5000 times. A cross-sectional image of the connection structure (for example, 5000 times) is acquired, and it is a dense continuous part, which is a linear, rectangular parallelepiped, or ellipsoidal part, and the maximum length among the straight lines included in this part The longest diameter is 1 μm or more and the ratio of the longest diameter / thickness is 4 or more. A certain thing is regarded as a flaky structure, and the major axis and thickness of the flaky structure can be measured by image processing software having a length measuring function. These average values can be obtained by calculating the number average of 20 or more points selected at random.

焼結金属層における銅の含有量(体積割合)は、焼結金属層の全体積を基準として、65体積%以上とすることができる。焼結金属層における銅の含有量が上記範囲内であれば、焼結金属層の内部に大きな空孔が形成したり、フレーク状構造を繋ぐ焼結銅が疎になったりすることを抑制できる。そのため、焼結金属層における銅の含有量が上記範囲内であれば、充分な熱伝導性が得られるとともに部材と焼結金属層との接合強度が向上し、接続構造は接続信頼性に優れるものとなる。焼結金属層における銅の含有量は、焼結金属層の体積を基準として、67体積%以上であってもよく、70体積%以上であってもよい。焼結金属層における銅の含有量は、焼結金属層の体積を基準として、製造プロセスの容易さの観点から、90体積%以下であってもよい。   The copper content (volume ratio) in the sintered metal layer can be 65% by volume or more based on the total volume of the sintered metal layer. If the copper content in the sintered metal layer is within the above range, it is possible to suppress the formation of large pores in the sintered metal layer or the sparse sintered copper that connects the flake-like structures. . Therefore, if the copper content in the sintered metal layer is within the above range, sufficient thermal conductivity is obtained and the bonding strength between the member and the sintered metal layer is improved, and the connection structure is excellent in connection reliability. It will be a thing. The copper content in the sintered metal layer may be 67% by volume or more, or 70% by volume or more, based on the volume of the sintered metal layer. The content of copper in the sintered metal layer may be 90% by volume or less from the viewpoint of ease of the manufacturing process, based on the volume of the sintered metal layer.

焼結金属層を構成する材料の組成が分かっている場合には、例えば、以下の手順で焼結金属層における銅の含有量を求めることができる。まず、焼結金属層を直方体に切り出し、焼結金属層の縦、横の長さをノギス又は外形形状測定装置で測定し、厚みを膜厚計で測定することにより焼結金属層の体積を計算する。切り出した焼結金属層の体積と、精密天秤で測定した焼結金属層の重量とから見かけの密度M(g/cm)を求める。求めたMと、銅の密度8.96g/cmとを用いて、下記式(X)から焼結金属層における銅の含有量(体積%)が求められる。
焼結金属層における銅の含有量(体積%)=[(M)/8.96]×100・・・(X)
When the composition of the material constituting the sintered metal layer is known, for example, the copper content in the sintered metal layer can be determined by the following procedure. First, cut the sintered metal layer into a rectangular parallelepiped, measure the vertical and horizontal length of the sintered metal layer with a caliper or external shape measuring device, and measure the volume of the sintered metal layer with a film thickness meter. calculate. The apparent density M 1 (g / cm 3 ) is determined from the volume of the cut sintered metal layer and the weight of the sintered metal layer measured with a precision balance. Using the obtained M 1 and the copper density of 8.96 g / cm 3 , the copper content (volume%) in the sintered metal layer is obtained from the following formula (X).
Copper content (volume%) in the sintered metal layer = [(M 1 ) /8.96] × 100 (X)

<接続構造体>
本実施形態の接続構造体は、第一の部材と、第二の部材と、の間に、上記記載の接続構造を備える。
<Connection structure>
The connection structure of this embodiment includes the connection structure described above between the first member and the second member.

図4は、本実施形態の接続構造体の一例を示す模式断面図である。図4に示される接続構造体100は、第一の部材5と、第二の部材6と、の間に、第一の部材5と第二の部材6とを接合する焼結金属層4と、を備える。第一の部材5及び第二の部材6と、焼結金属層4とがそれぞれ接する面7a及び7bの少なくとも一方には、上記ニッケル被膜及びパラジウム被膜に由来する、ニッケル含有層及びパラジウム含有層が形成されており(極めて薄いため図示せず)、この領域において上記の接続構造が現れる。   FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the connection structure according to the present embodiment. The connection structure 100 shown in FIG. 4 includes a sintered metal layer 4 that joins the first member 5 and the second member 6 between the first member 5 and the second member 6. . At least one of the surfaces 7a and 7b where the first member 5 and the second member 6 are in contact with the sintered metal layer 4, respectively, a nickel-containing layer and a palladium-containing layer derived from the nickel coating and the palladium coating are provided. It is formed (not shown because it is very thin), and the above connection structure appears in this region.

金属ペーストと接する面に、これらの金属被膜を有し得る(設けることができる)第一の部材5及び第二の部材6としては、例えば、IGBT、ダイオード、ショットキーバリヤダイオード、MOS−FET、サイリスタ、ロジック、センサー、アナログ集積回路、LED、半導体レーザー、発信器等の半導体素子、リードフレーム、金属板貼付セラミックス基板(例えばDBC)、LEDパッケージ等の半導体素子搭載用基材、銅リボン及び金属フレーム等の金属配線、金属ブロック等のブロック体、端子等の給電用部材、放熱板、水冷板などが挙げられる。第一の部材5及び第二の部材6の一方の部材が半導体素子である場合、他方の部材は、金属フレーム等の金属配線、金属ブロック等の熱伝導性及び導電性を有するブロック体などであってもよい。この場合、焼結金属層の一方の面に一方の部材を備える接続構造体を得た後、焼結金属層の他方の面に、他方の部材として金、銅、パラジウム被覆銅、アルミ等のワイヤ、アルミ、はんだ等のリボンワイヤ、クリップ形状の金属材料を接続することができる。また、さらにはんだを介して、焼結金属層の他方の面と他方の部材とを接合することもできる。   Examples of the first member 5 and the second member 6 that can have (can be provided with) these metal films on the surface in contact with the metal paste include an IGBT, a diode, a Schottky barrier diode, a MOS-FET, Thyristors, logic, sensors, analog integrated circuits, LEDs, semiconductor lasers, semiconductor elements such as transmitters, lead frames, ceramic substrates with a metal plate (for example, DBC), substrates for mounting semiconductor elements such as LED packages, copper ribbons and metals Examples include metal wiring such as a frame, a block body such as a metal block, a power supply member such as a terminal, a heat sink, and a water-cooled plate. When one member of the first member 5 and the second member 6 is a semiconductor element, the other member is a metal wiring such as a metal frame, a block body having thermal conductivity and conductivity such as a metal block, or the like. There may be. In this case, after obtaining a connection structure having one member on one surface of the sintered metal layer, the other surface of the sintered metal layer is made of gold, copper, palladium-coated copper, aluminum, or the like as the other member. Wires, ribbon wires such as aluminum and solder, and clip-shaped metal materials can be connected. Further, the other surface of the sintered metal layer and the other member can be joined via solder.

接続構造体の接合強度は、10MPa以上であってもよく、15MPa以上であってもよく、20MPa以上であってもよく、30MPa以上であってもよい。接合強度は、万能型ボンドテスタ(4000シリーズ、DAGE社製)等を用いて測定することができる。   The bonding strength of the connection structure may be 10 MPa or more, 15 MPa or more, 20 MPa or more, or 30 MPa or more. The bonding strength can be measured using a universal bond tester (4000 series, manufactured by DAGE) or the like.

本実施形態の接続構造体(例えば、電子デバイス等)では、接合された部材間の熱膨張率差で生じた熱応力が焼結金属層(接合層)にかかった場合でも、高い接続信頼性を維持できる。また、この焼結金属層は、金属結合で繋がった金属銅を充分に含んで構成されていることから、高い熱伝導率が発現し、発熱の大きな電子デバイスの実装において速やかな放熱が可能である。さらに、焼結金属層は金属結合で強固に接合されるため、上述した金属被膜を有する部材に対し、優れた接合強度を示すことができる。このように、本実施形態の接続構造は、パワーデバイス、ロジック、アンプ等の発熱の大きな電子デバイスの接合に非常に有効な性質を有する。これを適用した接続構造体は、より高い投入電力が許容でき、さらに高い動作温度で動作させることが可能となる。   In the connection structure of the present embodiment (for example, an electronic device), even when thermal stress generated by the difference in thermal expansion coefficient between bonded members is applied to the sintered metal layer (bonding layer), high connection reliability is achieved. Can be maintained. In addition, since this sintered metal layer is sufficiently composed of metallic copper connected by metal bonds, it exhibits high thermal conductivity and allows rapid heat dissipation when mounting electronic devices that generate large amounts of heat. is there. Furthermore, since the sintered metal layer is firmly bonded by metal bonding, it can exhibit excellent bonding strength with respect to the member having the metal coating described above. As described above, the connection structure of the present embodiment has a very effective property for joining electronic devices that generate a large amount of heat, such as power devices, logic, and amplifiers. A connection structure to which this is applied can tolerate higher input power and can be operated at a higher operating temperature.

<接続構造体の製造方法>
本実施形態の接続構造体は、例えば以下の方法で製造することができる。接続構造体の製造方法としては、第一の部材、該第一の部材の自重が働く方向側に、接合用の金属ペースト、及び第二の部材がこの順に積層された積層体を用意し、金属ペーストを、第一の部材の自重、又は第一の部材の自重及び0.01MPa以下の圧力を受けた状態で焼結する工程を備える方法が挙げられる。
<Method for manufacturing connection structure>
The connection structure of this embodiment can be manufactured by the following method, for example. As a manufacturing method of the connection structure, a laminated body in which the first member, the metal paste for bonding, and the second member are laminated in this order on the side in which the weight of the first member works is prepared. There is a method including a step of sintering the metal paste in a state of receiving the weight of the first member or the weight of the first member and a pressure of 0.01 MPa or less.

上記積層体は、例えば、第二の部材の必要な部分に金属ペーストを設け、次いで金属ペースト上に第一の部材を配置することにより用意することができる。   The laminate can be prepared, for example, by providing a metal paste on a necessary portion of the second member and then placing the first member on the metal paste.

金属ペーストを、第二の部材の必要な部分に設ける方法としては、金属ペーストを堆積させられる方法であればよい。このような方法としては、例えば、スクリーン印刷、転写印刷、オフセット印刷、ジェットプリンティング法、ディスペンサー、ジェットディスペンサ、ニードルディスペンサ、カンマコータ、スリットコータ、ダイコータ、グラビアコータ、スリットコート、凸版印刷、凹版印刷、グラビア印刷、ステンシル印刷、ソフトリソグラフ、バーコート、アプリケータ、粒子堆積法、スプレーコータ、スピンコータ、ディップコータ、電着塗装等を用いることができる。金属ペーストの厚みは、1μm以上1000μm以下であってもよく、10μm以上500μm以下であってもよく、50μm以上200μm以下であってもよく、10μm以上3000μm以下であってもよく、15μm以上500μm以下であってもよく、20μm以上300μm以下であってもよく、5μm以上500μm以下であってもよく、10μm以上250μm以下であってもよく、15μm以上150μm以下であってもよい。   As a method of providing the metal paste on a necessary portion of the second member, any method can be used as long as the metal paste can be deposited. Examples of such methods include screen printing, transfer printing, offset printing, jet printing, dispenser, jet dispenser, needle dispenser, comma coater, slit coater, die coater, gravure coater, slit coat, letterpress printing, intaglio printing, gravure printing. Printing, stencil printing, soft lithography, bar coating, applicator, particle deposition method, spray coater, spin coater, dip coater, electrodeposition coating, and the like can be used. The thickness of the metal paste may be 1 μm or more and 1000 μm or less, 10 μm or more and 500 μm or less, 50 μm or more and 200 μm or less, 10 μm or more and 3000 μm or less, or 15 μm or more and 500 μm or less. It may be 20 μm or more and 300 μm or less, 5 μm or more and 500 μm or less, 10 μm or more and 250 μm or less, or 15 μm or more and 150 μm or less.

第二の部材上に設けられた金属ペーストは、焼結時の流動及びボイドの発生を抑制する観点から、適宜乾燥させてもよい。乾燥時のガス雰囲気は大気中であってもよく、窒素、希ガス等の無酸素雰囲気中であってもよく、水素、ギ酸等の還元雰囲気中であってもよい。乾燥方法は、常温放置による乾燥であってもよく、加熱乾燥であってもよく、減圧乾燥であってもよい。加熱乾燥又は減圧乾燥には、例えば、ホットプレート、温風乾燥機、温風加熱炉、窒素乾燥機、赤外線乾燥機、赤外線加熱炉、遠赤外線加熱炉、マイクロ波加熱装置、レーザー加熱装置、電磁加熱装置、ヒーター加熱装置、蒸気加熱炉、熱板プレス装置等を用いることができる。乾燥の温度及び時間は、使用した分散媒の種類及び量に合わせて適宜調整してもよい。乾燥の温度及び時間としては、例えば、50℃以上180℃以下で1分以上120分間以下乾燥させてもよい。   The metal paste provided on the second member may be appropriately dried from the viewpoint of suppressing flow during sintering and generation of voids. The gas atmosphere at the time of drying may be air, an oxygen-free atmosphere such as nitrogen or a rare gas, or a reducing atmosphere such as hydrogen or formic acid. The drying method may be drying at room temperature, drying by heating, or drying under reduced pressure. For heat drying or reduced pressure drying, for example, hot plate, hot air dryer, hot air heating furnace, nitrogen dryer, infrared dryer, infrared heating furnace, far infrared heating furnace, microwave heating device, laser heating device, electromagnetic A heating device, a heater heating device, a steam heating furnace, a hot plate press device, or the like can be used. The drying temperature and time may be appropriately adjusted according to the type and amount of the dispersion medium used. As the drying temperature and time, for example, the drying may be performed at 50 ° C. or higher and 180 ° C. or lower for 1 minute or longer and 120 minutes or shorter.

金属ペースト上に第一の部材を配置する方法としては、例えば、チップマウンター、フリップチップボンダー、カーボン製又はセラミックス製の位置決め冶具が挙げられる。なお、前述の乾燥工程は、第一の部材を配置する工程の後に行っても良い。   Examples of the method for arranging the first member on the metal paste include a chip mounter, a flip chip bonder, a carbon or ceramic positioning jig. In addition, you may perform the above-mentioned drying process after the process of arrange | positioning a 1st member.

積層体を加熱処理することで、金属ペーストの焼結を行う。焼結は加熱処理で行う。加熱処理には、例えば、ホットプレート、温風乾燥機、温風加熱炉、窒素乾燥機、赤外線乾燥機、赤外線加熱炉、遠赤外線加熱炉、マイクロ波加熱装置、レーザー加熱装置、電磁加熱装置、ヒーター加熱装置、蒸気加熱炉等を用いることができる。   A metal paste is sintered by heat-processing a laminated body. Sintering is performed by heat treatment. For the heat treatment, for example, hot plate, hot air dryer, hot air heating furnace, nitrogen dryer, infrared dryer, infrared heating furnace, far infrared heating furnace, microwave heating device, laser heating device, electromagnetic heating device, A heater heating device, a steam heating furnace, or the like can be used.

焼結時のガス雰囲気は、焼結体、第一の部材及び第二の部材の酸化抑制の観点から、無酸素雰囲気であってもよい。焼結時のガス雰囲気は、金属ペーストに含まれる金属粒子の表面酸化物を除去するという観点から、還元雰囲気であってもよい。無酸素雰囲気としては、例えば、窒素、希ガス等の無酸素ガスの導入、又は真空下が挙げられる。還元雰囲気としては、例えば、純水素ガス中、フォーミングガスに代表される水素及び窒素の混合ガス中、ギ酸ガスを含む窒素中、水素及び希ガスの混合ガス中、ギ酸ガスを含む希ガス中等が挙げられる。   The gas atmosphere at the time of sintering may be an oxygen-free atmosphere from the viewpoint of suppressing oxidation of the sintered body, the first member, and the second member. The gas atmosphere at the time of sintering may be a reducing atmosphere from the viewpoint of removing the surface oxides of the metal particles contained in the metal paste. Examples of the oxygen-free atmosphere include introduction of oxygen-free gas such as nitrogen and rare gas, or under vacuum. Examples of the reducing atmosphere include pure hydrogen gas, hydrogen and nitrogen mixed gas typified by forming gas, nitrogen containing formic acid gas, hydrogen and rare gas mixed gas, and rare gas containing formic acid gas. Can be mentioned.

加熱処理時の到達最高温度は、第一の部材及び第二の部材への熱ダメージの低減及び歩留まりを向上させるという観点から、250℃以上450℃以下であってもよく、250℃以上400℃以下であってもよく、250℃以上350℃以下であってもよい。到達最高温度が、200℃以上であれば、到達最高温度保持時間が60分以下において焼結が充分に進行する傾向にある。   The maximum temperature reached during the heat treatment may be 250 ° C. or higher and 450 ° C. or lower, from the viewpoint of reducing thermal damage to the first member and the second member and improving the yield, and may be 250 ° C. or higher and 400 ° C. or lower. Or 250 ° C. or more and 350 ° C. or less. If the ultimate temperature is 200 ° C. or higher, the sintering tends to proceed sufficiently when the ultimate temperature holding time is 60 minutes or less.

到達最高温度保持時間は、分散媒を全て揮発させ、また、歩留まりを向上させるという観点から、1分以上60分以下であってもよく、1分以上40分未満であってもよく、1分以上30分未満であってもよい。   The ultimate temperature holding time may be from 1 minute to 60 minutes, from 1 minute to less than 40 minutes, or from 1 minute to 1 minute from the viewpoint of volatilizing all the dispersion medium and improving the yield. It may be less than 30 minutes.

接合時の圧力は、焼結体における金属の含有量に応じて適宜設定することができる。例えば、上述のフレーク状構造を有する焼結銅を備える焼結金属層を得る場合であれば、焼結体における銅の含有量(体積割合)が、焼結体を基準として65体積%以上となる条件とすることができる。ただし、後述する銅ペーストを用いることで、積層体を焼結する際、加圧しなくても、上述した本実施形態の焼結金属層(焼結銅)を形成することができる。この場合、銅ペーストに積層した第一の部材による自重のみ、又は第一の部材の自重に加え、0.01MPa以下、好ましくは0.005MPa以下の圧力を受けた状態で、充分な接合強度を得ることができる。焼結時に受ける圧力が上記範囲内であれば、特別な加圧装置が不要なため歩留まりを損なうこと無く、ボイドの低減、接合強度及び接続信頼性をより一層向上させることができる。銅ペーストが0.01MPa以下の圧力を受ける方法としては、例えば、第一の部材上に重りを載せる方法等が挙げられる。   The pressure at the time of joining can be suitably set according to the metal content in the sintered body. For example, in the case of obtaining a sintered metal layer comprising sintered copper having the above flake-like structure, the copper content (volume ratio) in the sintered body is 65% by volume or more based on the sintered body. It can be set as conditions. However, by using the copper paste described later, the sintered metal layer (sintered copper) of the present embodiment described above can be formed without applying pressure when the laminate is sintered. In this case, sufficient bonding strength is obtained in a state where only the own weight of the first member laminated on the copper paste, or in addition to the first member's own weight, a pressure of 0.01 MPa or less, preferably 0.005 MPa or less. Can be obtained. If the pressure received during the sintering is within the above range, a special pressurizing device is not required, so that the void reduction, bonding strength and connection reliability can be further improved without impairing the yield. Examples of the method for receiving a pressure of 0.01 MPa or less for the copper paste include a method of placing a weight on the first member.

(金属ペースト)
接続構造体の製造方法で用いられる金属ペーストは、金属粒子と、分散媒と、を含む。金属粒子は、主たる成分として銅粒子又は銀粒子を含む。以下、主として銅粒子が含まれる場合(銅ペースト)について説明する。
(Metal paste)
The metal paste used in the method for manufacturing a connection structure includes metal particles and a dispersion medium. A metal particle contains a copper particle or a silver particle as a main component. Hereinafter, a case where copper particles are mainly contained (copper paste) will be described.

(金属粒子)
金属粒子としては、サブマイクロ銅粒子、フレーク状マイクロ銅粒子、これら以外の銅粒子、その他の金属粒子等が挙げられる。
(Metal particles)
Examples of the metal particles include sub-micro copper particles, flaky micro-copper particles, copper particles other than these, and other metal particles.

(サブマイクロ銅粒子)
サブマイクロ銅粒子としては、粒径が0.12μm以上0.8μm以下の銅粒子を含むものが挙げられ、例えば、体積平均粒径が0.12μm以上0.8μm以下の銅粒子を用いることができる。サブマイクロ銅粒子の体積平均粒径が0.12μm以上であれば、サブマイクロ銅粒子の合成コストの抑制、良好な分散性、表面処理剤の使用量の抑制といった効果が得られ易くなる。サブマイクロ銅粒子の体積平均粒径が0.8μm以下であれば、サブマイクロ銅粒子の焼結性が優れるという効果が得られ易くなる。より一層上記効果を奏するという観点から、サブマイクロ銅粒子の体積平均粒径は、0.15μm以上0.8μm以下であってもよく、0.15μm以上0.6μm以下であってもよく、0.2μm以上0.5μm以下であってもよく、0.3μm以上0.45μm以下であってもよい。
(Sub-micro copper particles)
Examples of the sub-micro copper particles include those containing copper particles having a particle size of 0.12 μm or more and 0.8 μm or less. For example, copper particles having a volume average particle size of 0.12 μm or more and 0.8 μm or less are used. it can. If the volume average particle diameter of the sub-micro copper particles is 0.12 μm or more, effects such as suppression of the synthesis cost of the sub-micro copper particles, good dispersibility, and suppression of the use amount of the surface treatment agent are easily obtained. If the volume average particle diameter of the sub-micro copper particles is 0.8 μm or less, the effect that the sinterability of the sub-micro copper particles is excellent is easily obtained. From the viewpoint of further exerting the above effects, the volume average particle diameter of the sub-micro copper particles may be 0.15 μm or more and 0.8 μm or less, 0.15 μm or more and 0.6 μm or less, and 0 It may be not less than 2 μm and not more than 0.5 μm, and may be not less than 0.3 μm and not more than 0.45 μm.

なお、本願明細書において体積平均粒径とは、50%体積平均粒径を意味する。銅粒子の体積平均粒径を求める場合、原料となる銅粒子、又は銅ペーストから揮発成分を除去した乾燥銅粒子を、分散剤を用いて分散媒に分散させたものを光散乱法粒度分布測定装置(例えば、島津ナノ粒子径分布測定装置(SALD−7500nano,株式会社島津製作所製))で測定する方法等により求めることができる。光散乱法粒度分布測定装置を用いる場合、分散媒としては、ヘキサン、トルエン、α−テルピネオール等を用いることができる。   In the present specification, the volume average particle diameter means 50% volume average particle diameter. When determining the volume average particle size of the copper particles, light scattering method particle size distribution measurement of the raw copper particles or dried copper particles from which volatile components have been removed from the copper paste, dispersed in a dispersion medium using a dispersant It can be determined by a method of measuring with an apparatus (for example, a Shimadzu nanoparticle size distribution measuring apparatus (SALD-7500 nano, manufactured by Shimadzu Corporation)). When using a light scattering particle size distribution analyzer, hexane, toluene, α-terpineol, or the like can be used as the dispersion medium.

サブマイクロ銅粒子は、粒径が0.12μm以上0.8μm以下の銅粒子を10質量%以上含むことができる。銅ペーストの焼結性の観点から、サブマイクロ銅粒子は、粒径が0.12μm以上0.8μm以下の銅粒子を20質量%以上含むことができ、30質量%以上含むことができ、100質量%含むことができる。サブマイクロ銅粒子における粒径が0.12μm以上0.8μm以下の銅粒子の含有割合が20質量%以上であると、銅粒子の分散性がより向上し、粘度の上昇、ペースト濃度の低下をより抑制することができる。   The sub-micro copper particles can contain 10% by mass or more of copper particles having a particle size of 0.12 μm or more and 0.8 μm or less. From the viewpoint of the sinterability of the copper paste, the sub-micro copper particles can contain 20% by mass or more, 30% by mass or more of copper particles having a particle size of 0.12 μm or more and 0.8 μm or less, It can be contained by mass%. When the content ratio of the copper particles having a particle size of 0.12 μm or more and 0.8 μm or less in the sub-micro copper particles is 20% by mass or more, the dispersibility of the copper particles is further improved, the viscosity is increased, and the paste concentration is decreased. It can be suppressed more.

銅粒子の粒径は、下記方法により求めることができる。銅粒子の粒径は、例えば、SEM像から算出することができる。銅粒子の粉末を、SEM用のカーボンテープ上にスパチュラで載せ、SEM用サンプルとする。このSEM用サンプルをSEM装置により5000倍で観察する。このSEM像の銅粒子に外接する四角形を画像処理ソフトにより作図し、その一辺をその粒子の粒径とする。   The particle size of the copper particles can be determined by the following method. The particle size of the copper particles can be calculated from an SEM image, for example. The copper particle powder is placed on a carbon tape for SEM with a spatula to obtain a sample for SEM. The sample for SEM is observed with a SEM apparatus at a magnification of 5000 times. A quadrilateral circumscribing the copper particles of this SEM image is drawn by image processing software, and one side thereof is set as the particle size of the particles.

サブマイクロ銅粒子の含有量は、金属粒子の全質量を基準として、20質量%以上90質量%以下であってもよく、30質量%以上90質量%以下であってもよく、35質量%以上85質量%以下であってもよく、40質量%以上80質量%以下であってもよい。サブマイクロ銅粒子の含有量が上記範囲内であれば、上述した焼結金属層を形成することが容易となる。   The content of the sub-micro copper particles may be 20% by mass or more and 90% by mass or less, 30% by mass or more and 90% by mass or less, or 35% by mass or more based on the total mass of the metal particles. 85 mass% or less may be sufficient, and 40 mass% or more and 80 mass% or less may be sufficient. When the content of the sub-micro copper particles is within the above range, the above-described sintered metal layer can be easily formed.

サブマイクロ銅粒子の含有量は、サブマイクロ銅粒子の質量及びフレーク状マイクロ銅粒子の質量の合計を基準として、20質量%以上90質量%以下であってもよい。サブマイクロ銅粒子の上記含有量が20質量%以上であれば、フレーク状マイクロ銅粒子の間を充分に充填することができ、上述した焼結金属層を形成することが容易となる。サブマイクロ銅粒子の上記含有量が90質量%以下であれば、銅ペーストを焼結した時の体積収縮を充分に抑制できるため、上述した焼結金属層を形成することが容易となる。より一層上記効果を奏するという観点から、サブマイクロ銅粒子の含有量は、サブマイクロ銅粒子の質量及びフレーク状マイクロ銅粒子の質量の合計を基準として、30質量%以上85質量%以下であってもよく、35質量%以上85質量%以下であってもよく、40質量%以上80質量%以下であってもよい。   The content of the sub-micro copper particles may be 20% by mass or more and 90% by mass or less based on the total mass of the sub-micro copper particles and the mass of the flaky micro-copper particles. When the content of the sub-micro copper particles is 20% by mass or more, the space between the flaky micro-copper particles can be sufficiently filled, and the above-described sintered metal layer can be easily formed. If the content of the sub-micro copper particles is 90% by mass or less, volume shrinkage when the copper paste is sintered can be sufficiently suppressed, so that the above-described sintered metal layer can be easily formed. From the viewpoint of further exerting the above effect, the content of the sub-micro copper particles is 30% by mass or more and 85% by mass or less based on the total mass of the sub-micro copper particles and the mass of the flaky micro-copper particles. It may be 35 mass% or more and 85 mass% or less, and may be 40 mass% or more and 80 mass% or less.

サブマイクロ銅粒子の形状は、特に限定されるものではない。サブマイクロ銅粒子の形状としては、例えば、球状、塊状、針状、フレーク状、略球状及びこれらの凝集体が挙げられる。分散性及び充填性の観点から、サブマイクロ銅粒子の形状は、球状、略球状、フレーク状であってもよく、燃焼性、分散性、フレーク状マイクロ粒子との混合性等の観点から、球状又は略球状であってもよい。   The shape of the sub-micro copper particles is not particularly limited. Examples of the shape of the sub-micro copper particles include a spherical shape, a lump shape, a needle shape, a flake shape, a substantially spherical shape, and an aggregate thereof. From the viewpoints of dispersibility and filling properties, the shape of the sub-micro copper particles may be spherical, substantially spherical, or flaky. From the viewpoint of combustibility, dispersibility, miscibility with flaky microparticles, etc., Alternatively, it may be approximately spherical.

サブマイクロ銅粒子は、分散性、充填性、及びフレーク状マイクロ粒子との混合性の観点から、アスペクト比が5以下であってもよく、3以下であってもよい。本明細書において、「アスペクト比」とは、粒子の長辺/厚みを示す。粒子の長辺及び厚みの測定は、例えば、粒子のSEM像から求めることができる。   The sub-micro copper particles may have an aspect ratio of 5 or less or 3 or less from the viewpoints of dispersibility, filling properties, and miscibility with the flaky micro particles. In this specification, “aspect ratio” indicates the long side / thickness of a particle. The measurement of the long side and thickness of the particle can be obtained, for example, from the SEM image of the particle.

サブマイクロ銅粒子は、特定の表面処理剤で処理されていてもよい。特定の表面処理剤としては、例えば、炭素数8〜16の有機酸が挙げられる。炭素数8〜16の有機酸としては、例えば、カプリル酸、メチルヘプタン酸、エチルヘキサン酸、プロピルペンタン酸、ペラルゴン酸、メチルオクタン酸、エチルヘプタン酸、プロピルヘキサン酸、カプリン酸、メチルノナン酸、エチルオクタン酸、プロピルヘプタン酸、ブチルヘキサン酸、ウンデカン酸、メチルデカン酸、エチルノナン酸、プロピルオクタン酸、ブチルヘプタン酸、ラウリン酸、メチルウンデカン酸、エチルデカン酸、プロピルノナン酸、ブチルオクタン酸、ペンチルヘプタン酸、トリデカン酸、メチルドデカン酸、エチルウンデカン酸、プロピルデカン酸、ブチルノナン酸、ペンチルオクタン酸、ミリスチン酸、メチルトリデカン酸、エチルドデカン酸、プロピルウンデカン酸、ブチルデカン酸、ペンチルノナン酸、ヘキシルオクタン酸、ペンタデカン酸、メチルテトラデカン酸、エチルトリデカン酸、プロピルドデカン酸、ブチルウンデカン酸、ペンチルデカン酸、ヘキシルノナン酸、パルミチン酸、メチルペンタデカン酸、エチルテトラデカン酸、プロピルトリデカン酸、ブチルドデカン酸、ペンチルウンデカン酸、ヘキシルデカン酸、ヘプチルノナン酸、メチルシクロヘキサンカルボン酸、エチルシクロヘキサンカルボン酸、プロピルシクロヘキサンカルボン酸、ブチルシクロヘキサンカルボン酸、ペンチルシクロヘキサンカルボン酸、ヘキシルシクロヘキサンカルボン酸、ヘプチルシクロヘキサンカルボン酸、オクチルシクロヘキサンカルボン酸、ノニルシクロヘキサンカルボン酸等の飽和脂肪酸;オクテン酸、ノネン酸、メチルノネン酸、デセン酸、ウンデセン酸、ドデセン酸、トリデセン酸、テトラデセン酸、ミリストレイン酸、ペンタデセン酸、ヘキサデセン酸、パルミトレイン酸、サビエン酸等の不飽和脂肪酸;テレフタル酸、ピロメリット酸、o−フェノキシ安息香酸、メチル安息香酸、エチル安息香酸、プロピル安息香酸、ブチル安息香酸、ペンチル安息香酸、ヘキシル安息香酸、ヘプチル安息香酸、オクチル安息香酸、ノニル安息香酸等の芳香族カルボン酸が挙げられる。有機酸は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。このような有機酸と上記サブマイクロ銅粒子とを組み合わせることで、サブマイクロ銅粒子の分散性と焼結時における有機酸の脱離性を両立できる傾向にある。   The sub-micro copper particles may be treated with a specific surface treatment agent. Examples of the specific surface treatment agent include organic acids having 8 to 16 carbon atoms. Examples of the organic acid having 8 to 16 carbon atoms include caprylic acid, methylheptanoic acid, ethylhexanoic acid, propylpentanoic acid, pelargonic acid, methyloctanoic acid, ethylheptanoic acid, propylhexanoic acid, capric acid, methylnonanoic acid, and ethyl. Octanoic acid, propylheptanoic acid, butylhexanoic acid, undecanoic acid, methyldecanoic acid, ethylnonanoic acid, propyloctanoic acid, butylheptanoic acid, lauric acid, methylundecanoic acid, ethyldecanoic acid, propylnonanoic acid, butyloctanoic acid, pentylheptanoic acid, Tridecanoic acid, methyldodecanoic acid, ethylundecanoic acid, propyldecanoic acid, butylnonanoic acid, pentyloctanoic acid, myristic acid, methyltridecanoic acid, ethyldodecanoic acid, propylundecanoic acid, butyldecanoic acid, pentylnonanoic acid, Siloctanoic acid, pentadecanoic acid, methyltetradecanoic acid, ethyltridecanoic acid, propyldodecanoic acid, butylundecanoic acid, pentyldecanoic acid, hexylnonanoic acid, palmitic acid, methylpentadecanoic acid, ethyltetradecanoic acid, propyltridecanoic acid, butyldodecanoic acid, Pentylundecanoic acid, hexyldecanoic acid, heptylnonanoic acid, methylcyclohexanecarboxylic acid, ethylcyclohexanecarboxylic acid, propylcyclohexanecarboxylic acid, butylcyclohexanecarboxylic acid, pentylcyclohexanecarboxylic acid, hexylcyclohexanecarboxylic acid, heptylcyclohexanecarboxylic acid, octylcyclohexanecarboxylic acid, Saturated fatty acids such as nonylcyclohexanecarboxylic acid; octenoic acid, nonenoic acid, methylnonenoic acid, decenoic acid Unsaturated fatty acids such as undecenoic acid, dodecenoic acid, tridecenoic acid, tetradecenoic acid, myristoleic acid, pentadecenoic acid, hexadecenoic acid, palmitoleic acid, sabienoic acid; terephthalic acid, pyromellitic acid, o-phenoxybenzoic acid, methylbenzoic acid, Examples include aromatic carboxylic acids such as ethyl benzoic acid, propyl benzoic acid, butyl benzoic acid, pentyl benzoic acid, hexyl benzoic acid, heptyl benzoic acid, octyl benzoic acid, and nonyl benzoic acid. An organic acid may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type. By combining such an organic acid and the sub-micro copper particles, the dispersibility of the sub-micro copper particles and the detachability of the organic acid during sintering tend to be compatible.

表面処理剤の処理量は、サブマイクロ銅粒子の表面に一分子層〜三分子層付着する量であってもよい。この量は、サブマイクロ銅粒子の表面に付着した分子層数(n)、サブマイクロ銅粒子の比表面積(A)(単位m/g)と、表面処理剤の分子量(M)(単位g/mol)と、表面処理剤の最小被覆面積(S)(単位m/個)と、アボガドロ数(N)(6.02×1023個)から算出できる。具体的には、表面処理剤の処理量は、表面処理剤の処理量(質量%)={(n・A・M)/(S・N+n・A・M)}×100%の式に従って算出される。 The treatment amount of the surface treatment agent may be an amount that adheres to a monomolecular layer to a trimolecular layer on the surface of the sub-micro copper particles. This amount includes the number of molecular layers (n) attached to the surface of the sub-micro copper particles, the specific surface area (A p ) (unit m 2 / g) of the sub-micro copper particles, and the molecular weight (M s ) of the surface treatment agent (M s ) It can be calculated from the unit g / mol), the minimum covering area (S S ) (unit m 2 / piece) of the surface treatment agent, and the Avogadro number (N A ) (6.02 × 10 23 pieces). Specifically, the treatment amount of the surface treatment agent is the treatment amount of the surface treatment agent (% by mass) = {(n · A p · M s ) / (S S · N A + n · A p · M s )} * Calculated according to the equation of 100%.

サブマイクロ銅粒子の比表面積は、乾燥させたサブマイクロ銅粒子をBET比表面積測定法で測定することで算出できる。表面処理剤の最小被覆面積は、表面処理剤が直鎖飽和脂肪酸の場合、2.05×10−19/1分子である。それ以外の表面処理剤の場合には、例えば、分子モデルからの計算、又は「化学と教育」(上江田捷博、稲福純夫、森巌、40(2),1992,p114−117)に記載の方法で測定できる。表面処理剤の定量方法の一例を示す。表面処理剤は、銅ペーストから分散媒を除去した乾燥粉の熱脱離ガス・ガスクロマトグラフ質量分析計により同定でき、これにより表面処理剤の炭素数及び分子量を決定できる。表面処理剤の炭素分割合は、炭素分分析により分析できる。炭素分分析法としては、例えば、高周波誘導加熱炉燃焼/赤外線吸収法が挙げられる。同定された表面処理剤の炭素数、分子量及び炭素分割合から上記式により表面処理剤量を算出できる。 The specific surface area of the sub-micro copper particles can be calculated by measuring the dried sub-micro copper particles by the BET specific surface area measurement method. Minimum coverage of the surface treatment agent, if the surface treatment agent is a straight-chain saturated fatty acids, is 2.05 × 10 -19 m 2/1 molecule. In the case of other surface treatment agents, for example, calculation from a molecular model, or “Chemistry and Education” (Akihiro Ueda, Juno Inafuku, Mori Kaoru, 40 (2), 1992, p114-117) It can be measured by the method described. An example of the method for quantifying the surface treatment agent is shown. The surface treatment agent can be identified by a thermal desorption gas / gas chromatograph mass spectrometer of a dry powder obtained by removing the dispersion medium from the copper paste, whereby the carbon number and molecular weight of the surface treatment agent can be determined. The carbon content of the surface treatment agent can be analyzed by carbon content analysis. Examples of the carbon analysis method include a high frequency induction furnace combustion / infrared absorption method. The amount of the surface treatment agent can be calculated by the above formula from the carbon number, molecular weight, and carbon content ratio of the identified surface treatment agent.

表面処理剤の上記処理量は、0.07質量%以上2.1質量%以下であってもよく、0.10質量%以上1.6質量%以下であってもよく、0.2質量%以上1.1質量%以下であってもよい。   The treatment amount of the surface treatment agent may be 0.07% by mass or more and 2.1% by mass or less, may be 0.10% by mass or more and 1.6% by mass or less, and may be 0.2% by mass. It may be 1.1% by mass or less.

サブマイクロ銅粒子としては、市販されているものを用いることができる。市販されているサブマイクロ銅粒子としては、例えば、CH−0200(三井金属鉱業株式会社製、体積平均粒径0.36μm)、HT−14(三井金属鉱業株式会社製、体積平均粒径0.41μm)、CT−500(三井金属鉱業株式会社製、体積平均粒径0.72μm)、Tn−Cu100(太陽日酸株式会社製、体積平均粒径0.12μm)が挙げられる。   As the sub-micro copper particles, commercially available ones can be used. Commercially available sub-micro copper particles include, for example, CH-0200 (Mitsui Metal Mining Co., Ltd., volume average particle size 0.36 μm), HT-14 (Mitsui Metal Mining Co., Ltd., volume average particle size 0. 41 μm), CT-500 (manufactured by Mitsui Kinzoku Mining Co., Ltd., volume average particle size 0.72 μm), and Tn—Cu100 (manufactured by Taiyo Nippon Sanso Corporation, volume average particle size 0.12 μm).

(フレーク状マイクロ銅粒子)
フレーク状マイクロ銅粒子としては、最大径が1μm以上20μm以下であり、アスペクト比が4以上の銅粒子を含むものが挙げられ、例えば、平均最大径が1μ以上20μm以下であり、アスペクト比が4以上の銅粒子を用いることができる。フレーク状マイクロ銅粒子の平均最大径及びアスペクト比が上記範囲内であれば、銅ペーストを焼結した際の体積収縮を充分に低減でき、上述した焼結金属層を形成することが容易となる。より一層上記効果を奏するという観点から、フレーク状マイクロ銅粒子の平均最大径は、1μm以上10μm以下であってもよく、3μm以上10μm以下であってもよい。フレーク状マイクロ銅粒子の最大径及び平均最大径の測定は、例えば、粒子のSEM像から求めることができ、後述するフレーク状構造の長径X及び長径の平均値Xavとして求められる。
(Flake micro copper particles)
Examples of the flaky micro copper particles include those containing copper particles having a maximum diameter of 1 μm or more and 20 μm or less and an aspect ratio of 4 or more. For example, the average maximum diameter is 1 μm or more and 20 μm or less, and the aspect ratio is 4 The above copper particles can be used. If the average maximum diameter and aspect ratio of the flaky micro copper particles are within the above ranges, volume shrinkage when the copper paste is sintered can be sufficiently reduced, and the above-described sintered metal layer can be easily formed. . From the standpoint of further achieving the above effects, the average maximum diameter of the flaky micro copper particles may be 1 μm or more and 10 μm or less, or 3 μm or more and 10 μm or less. The measurement of the maximum diameter and the average maximum diameter of the flaky micro-copper particles can be obtained from, for example, an SEM image of the particles, and is obtained as a major axis X and an average value Xav of the major axis described later.

フレーク状マイクロ銅粒子は、最大径が1μm以上20μm以下の銅粒子を50質量%以上含むことができる。焼結金属層内での配向、補強効果、接合ペーストの充填性の観点から、フレーク状マイクロ銅粒子は、最大径が1μm以上20μm以下の銅粒子を70質量%以上含むことができ、80質量%以上含むことができ、100質量%含むことができる。接合不良を抑制する観点から、フレーク状マイクロ銅粒子は、例えば、最大径が20μmを超える粒子等の接合厚みを超えるサイズの粒子を含まないことが好ましい。   The flaky micro copper particles can contain 50% by mass or more of copper particles having a maximum diameter of 1 μm or more and 20 μm or less. From the viewpoint of orientation in the sintered metal layer, reinforcing effect, and filling property of the bonding paste, the flaky micro copper particles can contain 70% by mass or more of copper particles having a maximum diameter of 1 μm or more and 20 μm or less, and 80% by mass. % Or more, and 100 mass% can be contained. From the viewpoint of suppressing poor bonding, the flaky micro-copper particles preferably do not contain particles having a size exceeding the bonding thickness, such as particles having a maximum diameter exceeding 20 μm.

フレーク状マイクロ銅粒子の長径XをSEM像から算出する方法を例示する。フレーク状マイクロ銅粒子の粉末を、SEM用のカーボンテープ上にスパチュラで載せ、SEM用サンプルとする。このSEM用サンプルをSEM装置により5000倍で観察する。SEM像のフレーク状マイクロ銅粒子に外接する長方形を画像処理ソフトにより作図し、長方形の長辺をその粒子の長径Xとする。複数のSEM像を用いて、この測定を50個以上のフレーク状マイクロ銅粒子に対して行い、長径の平均値Xavを算出する。   A method of calculating the major axis X of the flaky micro copper particles from the SEM image is illustrated. The powder of flaky micro copper particles is placed on a carbon tape for SEM with a spatula to obtain a sample for SEM. The sample for SEM is observed with a SEM apparatus at a magnification of 5000 times. A rectangle circumscribing the flaky micro copper particles of the SEM image is drawn by image processing software, and the long side of the rectangle is defined as the major axis X of the particles. This measurement is performed on 50 or more flaky micro copper particles using a plurality of SEM images, and the average value Xav of the major axis is calculated.

フレーク状マイクロ銅粒子は、アスペクト比が4以上であってもよく、6以上であってもよい。アスペクト比が上記範囲内であれば、銅ペースト内のフレーク状マイクロ銅粒子が、接合面に対して略平行に配向することにより、銅ペーストを焼結させたときの体積収縮を抑制でき、上述した焼結金属層を形成することが容易となる。   The aspect ratio of the flaky micro copper particles may be 4 or more, or 6 or more. If the aspect ratio is within the above range, the flaky micro-copper particles in the copper paste are oriented substantially parallel to the bonding surface, so that volume shrinkage when the copper paste is sintered can be suppressed. It becomes easy to form the sintered metal layer.

フレーク状マイクロ銅粒子の含有量は、金属粒子の全質量を基準として、1質量%以上90質量%以下であってもよく、10質量%以上70質量%以下であってもよく、20質量%以上50質量%以下であってもよい。フレーク状マイクロ銅粒子の含有量が、上記範囲内であれば、上述した焼結金属層を形成することが容易となる。   The content of the flaky micro copper particles may be 1% by mass or more and 90% by mass or less, 10% by mass or more and 70% by mass or less, and 20% by mass based on the total mass of the metal particles. It may be 50% by mass or more. When the content of the flaky micro copper particles is within the above range, the above-described sintered metal layer can be easily formed.

サブマイクロ銅粒子の含有量及びフレーク状マイクロ銅粒子の含有量の合計は、金属粒子の全質量を基準として、80質量%以上であってもよい。サブマイクロ銅粒子の含有量及びフレーク状マイクロ銅粒子の含有量の合計が上記範囲内であれば、上述した焼結金属層を形成することが容易となる。より一層上記効果を奏するという観点から、サブマイクロ銅粒子の含有量及びフレーク状マイクロ銅粒子の含有量の合計は、金属粒子の全質量を基準として、90質量%以上であってもよく、95質量%以上であってもよく、100質量%であってもよい。   The total content of the sub-micro copper particles and the content of the flaky micro-copper particles may be 80% by mass or more based on the total mass of the metal particles. If the sum of the content of the sub-micro copper particles and the content of the flaky micro-copper particles is within the above range, the above-described sintered metal layer can be easily formed. From the viewpoint of further exerting the above effects, the total content of the sub-micro copper particles and the content of the flaky micro-copper particles may be 90% by mass or more based on the total mass of the metal particles. The mass may be 100% by mass or more.

フレーク状マイクロ銅粒子において、表面処理剤の処理の有無は特に限定されるものではない。分散安定性及び耐酸化性の観点から、フレーク状マイクロ銅粒子は表面処理剤で処理されていてもよい。表面処理剤は、焼結時に除去されるものであってもよい。このような表面処理剤としては、例えば、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、オレイン酸等の脂肪族カルボン酸;テレフタル酸、ピロメリット酸、o−フェノキシ安息香酸等の芳香族カルボン酸;セチルアルコール、ステアリルアルコール、イソボルニルシクロヘキサノール、テトラエチレングリコール等の脂肪族アルコール;p−フェニルフェノール等の芳香族アルコール;オクチルアミン、ドデシルアミン、ステアリルアミン等のアルキルアミン;ステアロニトリル、デカンニトリル等の脂肪族ニトリル;アルキルアルコキシシラン等のシランカップリング剤;ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、シリコーンオリゴマー等の高分子処理材等が挙げられる。表面処理剤は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。   In the flaky micro copper particles, the presence or absence of the treatment with the surface treatment agent is not particularly limited. From the viewpoint of dispersion stability and oxidation resistance, the flaky micro copper particles may be treated with a surface treatment agent. The surface treatment agent may be removed during sintering. Examples of such a surface treatment agent include aliphatic carboxylic acids such as palmitic acid, stearic acid, arachidic acid, and oleic acid; aromatic carboxylic acids such as terephthalic acid, pyromellitic acid, and o-phenoxybenzoic acid; cetyl alcohol Aliphatic alcohols such as stearyl alcohol, isobornylcyclohexanol and tetraethylene glycol; aromatic alcohols such as p-phenylphenol; alkylamines such as octylamine, dodecylamine and stearylamine; stearonitrile and decanenitrile Examples include aliphatic nitriles; silane coupling agents such as alkylalkoxysilanes; polymer treatment materials such as polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, and silicone oligomers. A surface treating agent may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

表面処理剤の処理量は、粒子表面に一分子層以上の量であってもよい。このような表面処理剤の処理量は、フレーク状マイクロ銅粒子の比表面積、表面処理剤の分子量、及び表面処理剤の最小被覆面積により変化する。表面処理剤の処理量は、通常0.001質量%以上である。フレーク状マイクロ銅粒子の比表面積、表面処理剤の分子量、及び表面処理剤の最小被覆面積については、上述した方法により算出することができる。   The treatment amount of the surface treatment agent may be a monomolecular layer or more on the particle surface. The treatment amount of such a surface treatment agent varies depending on the specific surface area of the flaky micro copper particles, the molecular weight of the surface treatment agent, and the minimum coating area of the surface treatment agent. The treatment amount of the surface treatment agent is usually 0.001% by mass or more. The specific surface area of the flaky micro copper particles, the molecular weight of the surface treatment agent, and the minimum coating area of the surface treatment agent can be calculated by the method described above.

上記サブマイクロ銅粒子のみから銅ペーストを調製する場合、分散媒の乾燥に伴う体積収縮及び焼結収縮が大きいため、銅ペーストの焼結時に被着面より剥離し易くなり、半導体素子等の接合においては充分なダイシェア強度及び接続信頼性が得られにくい。サブマイクロ銅粒子とフレーク状マイクロ銅粒子とを併用することで、銅ペーストを焼結させたときの体積収縮が抑制され、上述した焼結金属層を形成することが容易となる。   When preparing a copper paste only from the above-mentioned sub-micro copper particles, the volume shrinkage and sintering shrinkage accompanying the drying of the dispersion medium are large, so that the copper paste is easily peeled off from the adherend surface during the sintering of the copper paste, and bonding of semiconductor elements, etc. In this case, it is difficult to obtain sufficient die shear strength and connection reliability. By using the sub-micro copper particles and the flaky micro-copper particles in combination, volume shrinkage when the copper paste is sintered is suppressed, and the above-described sintered metal layer can be easily formed.

本実施形態の銅ペーストにおいて、金属粒子に含まれる、最大径が1μm以上20μm以下であり、アスペクト比が2未満のマイクロ銅粒子の含有量は、最大径が1μm以上20μm以下であり、アスペクト比が4以上のフレーク状マイクロ銅粒子全量を基準として、50質量%以下が好ましく、30質量%以下とすることがより好ましい。平均最大径が1μm以上20μm以下であり、アスペクト比が2未満のマイクロ銅粒子の含有量を制限することにより、銅ペースト内のフレーク状マイクロ銅粒子が、接合面に対して略平行に配向し易くなり、銅ペーストを焼結させたときの体積収縮をより有効に抑制することができる。これにより、上述した焼結金属層を形成することが容易となる。このような効果がさらに得られ易くなる点で、平均最大径が1μm以上20μm以下であり、アスペクト比が2未満のマイクロ銅粒子の含有量は、最大径が1μm以上20μm以下であり、アスペクト比が4以上のフレーク状マイクロ銅粒子全量を基準として、20質量%以下であってもよく、10質量%以下であってもよい。   In the copper paste of the present embodiment, the content of the micro copper particles having a maximum diameter of 1 μm to 20 μm and an aspect ratio of less than 2 included in the metal particles has a maximum diameter of 1 μm to 20 μm, and the aspect ratio Is preferably 50% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, based on the total amount of flaky micro-copper particles having 4 or more. By limiting the content of micro copper particles having an average maximum diameter of 1 μm or more and 20 μm or less and an aspect ratio of less than 2, the flaky micro copper particles in the copper paste are oriented substantially parallel to the bonding surface. It becomes easy and volume shrinkage when a copper paste is sintered can be suppressed more effectively. Thereby, it becomes easy to form the sintered metal layer described above. The content of the micro copper particles having an average maximum diameter of 1 μm or more and 20 μm or less and an aspect ratio of less than 2 is such that the maximum diameter is 1 μm or more and 20 μm or less, and the aspect ratio is more easily obtained. May be 20% by mass or less, or 10% by mass or less based on the total amount of flaky micro copper particles having 4 or more.

本実施形態のフレーク状マイクロ銅粒子としては、市販されているものを用いることができる。市販されているフレーク状マイクロ銅粒子としては、例えば、MA−C025(三井金属鉱業株式会社製、平均最大径4.1μm)、3L3(福田金属箔粉工業株式会社製、平均最大径7.3μm)、1110F(三井金属鉱業株式会社製、平均最大径5.8μm)、2L3(福田金属箔粉工業株式会社製、平均最大径9μm)が挙げられる。   What is marketed can be used as flaky micro copper particle of this embodiment. Examples of commercially available flaky micro copper particles include MA-C025 (Mitsui Metal Mining Co., Ltd., average maximum diameter 4.1 μm), 3L3 (Fukuda Metal Foil Powder Co., Ltd., average maximum diameter 7.3 μm). ) 1110F (Mitsui Metal Mining Co., Ltd., average maximum diameter 5.8 μm), 2L3 (Fukuda Metal Foil Powder Co., Ltd., average maximum diameter 9 μm).

本実施形態の銅ペーストにおいては、配合するマイクロ銅粒子として、最大径が1μm以上20μm以下であり、アスペクト比が4以上のフレーク状マイクロ銅粒子を含み、且つ、最大径が1μm以上20μm以下であり、アスペクト比が2未満のマイクロ銅粒子の含有量が、上記フレーク状マイクロ銅粒子全量を基準として、50質量%以下、好ましくは30質量%以下であるマイクロ銅粒子を用いることができる。市販されているフレーク状マイクロ銅粒子を用いる場合、最大径が1μm以上20μm以下であり、アスペクト比が4以上のフレーク状マイクロ銅粒子を含み、且つ、最大径が1μm以上20μm以下であり、アスペクト比が2未満のマイクロ銅粒子の含有量が、上記フレーク状マイクロ銅粒子全量を基準として、50質量%以下、好ましくは30質量%以下であるものを選定してもよい。   In the copper paste of the present embodiment, the micro copper particles to be blended include flaky micro copper particles having a maximum diameter of 1 μm to 20 μm, an aspect ratio of 4 or more, and a maximum diameter of 1 μm to 20 μm. In addition, the micro copper particles having an aspect ratio of less than 2 and having a content of micro copper particles of 50% by mass or less, preferably 30% by mass or less based on the total amount of the flaky micro copper particles can be used. When commercially available flaky micro copper particles are used, the maximum diameter is 1 μm or more and 20 μm or less, the flaky micro copper particles have an aspect ratio of 4 or more, and the maximum diameter is 1 μm or more and 20 μm or less. The content of the micro copper particles having a ratio of less than 2 may be 50% by mass or less, preferably 30% by mass or less, based on the total amount of the flaky micro copper particles.

(銅粒子以外のその他の金属粒子)
金属粒子としては、上述したサブマイクロ銅粒子及びマイクロ銅粒子以外のその他の金属粒子を含んでいてもよく、例えば、ニッケル、銀、金、パラジウム、白金等の粒子を含んでいてもよい。その他の金属粒子は、体積平均粒径が0.01μm以上10μm以下であってもよく、0.01μm以上5μm以下であってもよく、0.05μm以上3μm以下であってもよい。その他の金属粒子を含んでいる場合、その含有量は、充分な接合性を得るという観点から、金属粒子の全質量を基準として、20質量%未満であってもよく、10質量%以下であってもよい。その他の金属粒子は、含まれなくてもよい。その他の金属粒子の形状は、特に限定されるものではない。
(Other metal particles other than copper particles)
As a metal particle, other metal particles other than the sub micro copper particle and micro copper particle which were mentioned above may be included, for example, particles, such as nickel, silver, gold | metal | money, palladium, platinum, may be included. The other metal particles may have a volume average particle size of 0.01 μm or more and 10 μm or less, 0.01 μm or more and 5 μm or less, or 0.05 μm or more and 3 μm or less. When other metal particles are contained, the content thereof may be less than 20% by mass or less than 10% by mass based on the total mass of the metal particles from the viewpoint of obtaining sufficient bondability. May be. Other metal particles may not be included. The shape of other metal particles is not particularly limited.

銅粒子以外の金属粒子を含むことで、複数種の金属が固溶又は分散した焼結金属層を得ることができるため、焼結金属層の降伏応力、疲労強度等の機械的な特性が改善され、接続信頼性が向上し易い。また、複数種の金属粒子を添加することで、形成される焼結金属層は、特定の被着体に対して、接合強度及び接続信頼性が向上し易い。   By including metal particles other than copper particles, it is possible to obtain a sintered metal layer in which multiple types of metals are dissolved or dispersed, thereby improving the mechanical properties such as yield stress and fatigue strength of the sintered metal layer. Therefore, connection reliability is easy to improve. Further, by adding a plurality of kinds of metal particles, the formed sintered metal layer can easily improve the bonding strength and connection reliability with respect to a specific adherend.

(分散媒)
分散媒は特に限定されるものではなく、揮発性のものであってもよい。揮発性の分散媒としては、例えば、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、デカノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、α−テルピネオール、イソボルニルシクロヘキサノール(MTPH)等の一価及び多価アルコール類;エチレングリコールブチルエーテル、エチレングリコールフェニルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテル、ジエチレングリコールイソブチルエーテル、ジエチレングリコールヘキシルエーテル、トリエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールエチルエーテル、ジプロピレングリコールプロピルエーテル、ジプロピレングリコールブチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類;エチレングリコールエチルエーテルアセテート、エチレングリコールブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールブチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート(DPMA)、乳酸エチル、乳酸ブチル、γ−ブチロラクトン、炭酸プロピレン等のエステル類;N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド等の酸アミド;シクロヘキサン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン等の脂肪族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;炭素数1〜18のアルキル基を有するメルカプタン類;炭素数5〜7のシクロアルキル基を有するメルカプタン類が挙げられる。炭素数1〜18のアルキル基を有するメルカプタン類としては、例えば、エチルメルカプタン、n−プロピルメルカプタン、i−プロピルメルカプタン、n−ブチルメルカプタン、i−ブチルメルカプタン、t−ブチルメルカプタン、ペンチルメルカプタン、ヘキシルメルカプタン及びドデシルメルカプタンが挙げられる。炭素数5〜7のシクロアルキル基を有するメルカプタン類としては、例えば、シクロペンチルメルカプタン、シクロヘキシルメルカプタン及びシクロヘプチルメルカプタンが挙げられる。
(Dispersion medium)
The dispersion medium is not particularly limited, and may be volatile. Examples of the volatile dispersion medium include monovalent and polyvalent pentanol, hexanol, heptanol, octanol, decanol, ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, α-terpineol, isobornylcyclohexanol (MTPH), and the like. Dihydric alcohols: ethylene glycol butyl ether, ethylene glycol phenyl ether, diethylene glycol methyl ether, diethylene glycol ethyl ether, diethylene glycol butyl ether, diethylene glycol isobutyl ether, diethylene glycol hexyl ether, triethylene glycol methyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol Butyl ether, diethylene glycol butyl methyl ether, diethylene glycol isopropyl methyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol butyl methyl ether, propylene glycol propyl ether, dipropylene glycol methyl ether, dipropylene glycol ethyl ether, dipropylene glycol propyl ether, dipropylene glycol Ethers such as butyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, tripropylene glycol methyl ether, tripropylene glycol dimethyl ether; ethylene glycol ethyl ether acetate, ethylene glycol butyl ether acetate, diethylene glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol Esters such as coal butyl ether acetate, dipropylene glycol methyl ether acetate (DPMA), ethyl lactate, butyl lactate, γ-butyrolactone, propylene carbonate; N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N- Acid amides such as dimethylformamide; Aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane, octane, nonane, decane and undecane; Aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene; Mercaptans having an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms; Examples include mercaptans having 5 to 7 cycloalkyl groups. Examples of mercaptans having an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms include ethyl mercaptan, n-propyl mercaptan, i-propyl mercaptan, n-butyl mercaptan, i-butyl mercaptan, t-butyl mercaptan, pentyl mercaptan, hexyl mercaptan. And dodecyl mercaptan. Examples of mercaptans having a cycloalkyl group having 5 to 7 carbon atoms include cyclopentyl mercaptan, cyclohexyl mercaptan, and cycloheptyl mercaptan.

分散媒の含有量は、金属粒子の全質量を100質量部として、5〜50質量部であってもよい。分散媒の含有量が上記範囲内であれば、金属ペーストをより適切な粘度に調整でき、また、金属粒子の焼結を阻害しにくい。   The content of the dispersion medium may be 5 to 50 parts by mass with 100 parts by mass of the total mass of the metal particles. If the content of the dispersion medium is within the above range, the metal paste can be adjusted to a more appropriate viscosity, and it is difficult to inhibit the sintering of the metal particles.

(添加剤)
金属ペーストには、必要に応じて、ノニオン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤等の濡れ向上剤;シリコーン油等の消泡剤;無機イオン交換体等のイオントラップ剤等を適宜添加してもよい。
(Additive)
Where necessary, wetting additives such as nonionic surfactants and fluorosurfactants; antifoaming agents such as silicone oils; ion trapping agents such as inorganic ion exchangers and the like are appropriately added to the metal paste. Also good.

(金属ペーストの調製)
金属ペーストは、金属粒子及び任意の添加剤を分散媒に混合して調製してもよい。各成分の混合後に、撹拌処理を行ってもよい。また、分級操作により分散液に含まれる金属粒子の最大粒径を調整してもよい。
(Preparation of metal paste)
The metal paste may be prepared by mixing metal particles and optional additives in a dispersion medium. You may perform a stirring process after mixing of each component. Moreover, you may adjust the largest particle size of the metal particle contained in a dispersion liquid by classification operation.

なお、例えば上述の銅ペーストの場合であれば、サブマイクロ銅粒子、表面処理剤、分散媒をあらかじめ混合して、分散処理を行ってサブマイクロ銅粒子の分散液を調製し、さらにマイクロ銅粒子、その他の金属粒子及び任意の添加剤を混合して調製してもよい。このような手順とすることで、サブマイクロ銅粒子の分散性が向上してマイクロ銅粒子との混合性が良くなり、銅ペーストの性能がより向上する。サブマイクロ銅粒子の分散液に対し分級操作を行い、凝集物を除去してもよい。   For example, in the case of the above-described copper paste, sub-micro copper particles, a surface treatment agent, and a dispersion medium are mixed in advance, and dispersion treatment is performed to prepare a dispersion liquid of sub-micro copper particles. Other metal particles and optional additives may be mixed to prepare. By setting it as such a procedure, the dispersibility of a sub micro copper particle improves, a mixing property with a micro copper particle improves, and the performance of a copper paste improves more. Classification may be performed on the sub-micro copper particle dispersion to remove aggregates.

<半導体装置、及び半導体装置の製造方法>
本実施形態の半導体装置は、第一の部材と、の間に上述した接続構造を備え、第一の部材及び第二の部材の少なくとも一方が半導体素子である、半導体装置である。
<Semiconductor Device and Manufacturing Method of Semiconductor Device>
The semiconductor device of this embodiment is a semiconductor device that includes the connection structure described above between the first member and at least one of the first member and the second member is a semiconductor element.

半導体素子としては、ダイオード、整流器、サイリスタ、MOSゲートドライバ、パワースイッチ、パワーMOSFET、IGBT、ショットキーダイオード、ファーストリカバリダイオード等からなるパワーモジュール、発信機、増幅器、LEDモジュール等が挙げられる。半導体素子以外の部材としては、リードフレーム、金属板貼付セラミックス基板(例えばDBC)、LEDパッケージ等の半導体素子搭載用基材、銅リボン、金属ブロック、端子等の給電用部材、放熱板、水冷板等が挙げられる。   Examples of the semiconductor element include a power module including a diode, a rectifier, a thyristor, a MOS gate driver, a power switch, a power MOSFET, an IGBT, a Schottky diode, and a fast recovery diode, a transmitter, an amplifier, and an LED module. Non-semiconductor elements include lead frames, metal plate-attached ceramic substrates (for example, DBC), semiconductor element mounting base materials such as LED packages, copper ribbons, metal blocks, terminals and other power supply members, heat sinks, water-cooled plates Etc.

本実施形態の半導体装置は、以降のプロセス適合性、接続信頼性の観点から、ダイシェア強度が、10MPa以上であってもよく、15MPa以上であってもよく、20MPa以上であってもよく、30MPa以上であってもよい。ダイシェア強度は、万能型ボンドテスタ(4000シリーズ、DAGE社製)等を用いて測定することができる。   In the semiconductor device of this embodiment, the die shear strength may be 10 MPa or more, 15 MPa or more, 20 MPa or more, and 30 MPa from the viewpoint of process compatibility and connection reliability. It may be the above. The die shear strength can be measured using a universal bond tester (4000 series, manufactured by DAGE) or the like.

図5は、本実施形態の半導体装置の一例を示す模式断面図である。図5に示す半導体装置110は、リードフレーム11a上に焼結金属層4を介して接続された半導体素子14と、これらをモールドするモールドレジン13とからなる。半導体素子14は、ワイヤ12を介してリードフレーム11bに接続されている。リードフレーム11a及び半導体素子14と、焼結金属層4とがそれぞれ接する面の少なくとも一方には、上記ニッケル被膜及びパラジウム被膜に由来する、ニッケル含有層及びパラジウム含有層が形成されており(図示せず)、この領域において上記の接続構造が現れる。   FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of the semiconductor device of this embodiment. A semiconductor device 110 shown in FIG. 5 includes a semiconductor element 14 connected to a lead frame 11a via a sintered metal layer 4, and a mold resin 13 for molding them. The semiconductor element 14 is connected to the lead frame 11 b through the wire 12. A nickel-containing layer and a palladium-containing layer derived from the nickel coating and the palladium coating are formed on at least one of the surfaces where the lead frame 11a, the semiconductor element 14, and the sintered metal layer 4 are in contact (not shown). 1) The above connection structure appears in this region.

本実施形態の半導体装置としては、例えば、ダイオード、整流器、サイリスタ、MOSゲートドライバ、パワースイッチ、パワーMOSFET、IGBT、ショットキーダイオード、ファーストリカバリダイオード等からなるパワーモジュール、発信機、増幅器、高輝度LEDモジュール、センサー等が挙げられる。   Examples of the semiconductor device according to the present embodiment include a diode, a rectifier, a thyristor, a MOS gate driver, a power switch, a power MOSFET, an IGBT, a Schottky diode, a fast recovery diode, and a power module, a transmitter, an amplifier, and a high-intensity LED. Examples include modules and sensors.

本実施形態の半導体装置は、高温動作時の高い接続信頼性、高い熱伝導率による放熱性の向上及び高い電気伝導性が得られ、高放熱半導体素子を用いた半導体装置、高温環境で動作する半導体装置等に好適に用いることができる。   The semiconductor device of the present embodiment has high connection reliability during high temperature operation, improved heat dissipation due to high thermal conductivity, and high electrical conductivity, and operates in a high temperature environment, a semiconductor device using a high heat dissipation semiconductor element. It can be suitably used for a semiconductor device or the like.

上記半導体装置は、上述した接続構造体の製造方法と同様にして製造することができる。すなわち、第一の部材、該第一の部材の自重が働く方向側に、金属ペースト、及び第二の部材がこの順に積層され、第一の部材及び第二の部材のうちの少なくとも一方が半導体素子である積層体を用意し、金属ペーストを、第一の部材の自重、又は第一の部材の自重及び0.01MPa以下の圧力を受けた状態で焼結する工程を備える方法が挙げられる。   The semiconductor device can be manufactured in the same manner as the connection structure manufacturing method described above. That is, the first member, the metal paste, and the second member are laminated in this order on the side in which the weight of the first member acts, and at least one of the first member and the second member is a semiconductor. There is a method including a step of preparing a laminated body as an element and sintering the metal paste in a state of receiving the weight of the first member or the weight of the first member and a pressure of 0.01 MPa or less.

上記の方法は、第二の部材が半導体素子である場合、第一の部材として金属配線又はブロック体等を半導体素子に接合するときの半導体素子へのダメージを低減することができる。半導体素子上に金属配線又はブロック体等の部材を接合した半導体装置について、以下に説明する。   When the second member is a semiconductor element, the above method can reduce damage to the semiconductor element when a metal wiring or a block body is bonded to the semiconductor element as the first member. A semiconductor device in which a member such as a metal wiring or a block body is bonded on a semiconductor element will be described below.

係る半導体装置の一実施形態としては、第一の電極と、第一の電極と電気的に接続されている半導体素子と、金属配線を介して半導体素子と電気的に接続されている第二の電極と、を備え、半導体素子と金属配線との間、及び、金属配線と第二の電極との間に、上述の焼結金属層を有するものが挙げられる。   As one embodiment of such a semiconductor device, a first electrode, a semiconductor element electrically connected to the first electrode, and a second electrode electrically connected to the semiconductor element via a metal wiring And an electrode having the sintered metal layer described above between the semiconductor element and the metal wiring and between the metal wiring and the second electrode.

図6は、上記の半導体装置の一例を示す模式断面図である。図6に示される半導体装置200は、第一の電極22及び第二の電極24を有する絶縁基板21と、第一の電極22上に焼結金属層4によって接合された半導体素子23と、半導体素子23と第二の電極24とを電気的に接続する金属配線25とを備える。半導体素子23の両面又は片面に、上記ニッケル被膜及びパラジウム被膜を予め設けた上で、焼結金属層4の形成処理することで、上述の接続構造が現れ、信頼性を向上させることができる。この際、第一の電極22及び第二の電極24上にもまた、上記ニッケル被膜及びパラジウム被膜を予め設けた上で、焼結金属層4の形成処理することで、当該箇所にも上述の接続構造が現れ、信頼性を向上させることができる。金属配線25と半導体素子23、及び金属配線25と第二の電極24はそれぞれ焼結金属層4によって接合されている。また、半導体素子23は、ワイヤ27を介して第三の電極26に接続されている。半導体装置200は、絶縁基板21の上記電極等が搭載されている面とは反対側に、銅板28を備えている。半導体装置200は、上記構造体が絶縁体29で封止されている。半導体装置200は、第一の電極22上に半導体素子23を1個有しているが、2個以上有していてもよい。この場合、複数ある半導体素子23はそれぞれ焼結金属層4によって金属配線25と接合することができる。   FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an example of the semiconductor device. A semiconductor device 200 shown in FIG. 6 includes an insulating substrate 21 having a first electrode 22 and a second electrode 24, a semiconductor element 23 bonded to the first electrode 22 by a sintered metal layer 4, and a semiconductor. A metal wiring 25 that electrically connects the element 23 and the second electrode 24 is provided. By providing the nickel coating and the palladium coating on both sides or one side of the semiconductor element 23 in advance, and forming the sintered metal layer 4, the above-described connection structure appears and the reliability can be improved. At this time, the above-described nickel coating and palladium coating are provided on the first electrode 22 and the second electrode 24 in advance, and then the sintered metal layer 4 is formed, so that the above-described portion is also applied to the corresponding portion. A connection structure appears and reliability can be improved. The metal wiring 25 and the semiconductor element 23, and the metal wiring 25 and the second electrode 24 are joined by the sintered metal layer 4. The semiconductor element 23 is connected to the third electrode 26 through a wire 27. The semiconductor device 200 includes a copper plate 28 on the side opposite to the surface on which the electrodes and the like of the insulating substrate 21 are mounted. In the semiconductor device 200, the structure is sealed with an insulator 29. The semiconductor device 200 has one semiconductor element 23 on the first electrode 22, but may have two or more. In this case, the plurality of semiconductor elements 23 can be joined to the metal wiring 25 by the sintered metal layer 4.

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

(実施例1)
<接合対象への表面処理>
(工程a:めっきの前処理)
銅板(19mm×25mm×3mm)を、50℃の脱脂液Z−200(株式会社ワールドメタル製、商品名)へ3分間浸漬させ、2分間水洗した。その後、銅板を100g/lの過硫酸アンモニウム溶液へ1分間浸漬させ、2分間水洗した。そして、銅板を10%の硫酸へ1分間浸漬させ、2分間水洗した。続いて、銅板を、液温25℃のめっき活性処理液であるSA−100(日立化成株式会社製、商品名)へ5分間浸漬させた後、2分間水洗した。
Example 1
<Surface treatment for joining objects>
(Process a: Pretreatment of plating)
A copper plate (19 mm × 25 mm × 3 mm) was immersed in a 50 ° C. degreasing solution Z-200 (trade name, manufactured by World Metal Co., Ltd.) for 3 minutes and washed with water for 2 minutes. Thereafter, the copper plate was immersed in a 100 g / l ammonium persulfate solution for 1 minute and washed with water for 2 minutes. The copper plate was immersed in 10% sulfuric acid for 1 minute and washed with water for 2 minutes. Subsequently, the copper plate was immersed for 5 minutes in SA-100 (trade name, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.), which is a plating activation treatment liquid at a liquid temperature of 25 ° C., and then washed with water for 2 minutes.

(工程b:無電解ニッケルめっき被膜の形成)
液温85℃の無電解ニッケルめっき液であるNIPS−100(日立化成株式会社製、商品名)へ、工程aを経た銅板を25分間浸漬させた後、1分間水洗した。形成した無電解ニッケルめっき被膜の厚みは5μmであった。なお、無電解ニッケルめっき被膜におけるリン濃度は7質量%であった。
(Process b: Formation of electroless nickel plating film)
The copper plate which passed through the process a was immersed for 25 minutes in NIPS-100 (trade name, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) which is an electroless nickel plating solution having a liquid temperature of 85 ° C., and then washed with water for 1 minute. The thickness of the formed electroless nickel plating film was 5 μm. The phosphorus concentration in the electroless nickel plating film was 7% by mass.

(工程c:無電解パラジウムめっき被膜の形成)
液温55℃の無電解パラジウムめっき液であるパレット(小島化学薬品株式会社製、商品名)へ、工程bを経た無電解ニッケルめっき済みの銅板を9秒間浸漬させた後、1分間水洗した。形成した無電解パラジウムめっき被膜の厚みは3nm(0.003μm)であった。なお、無電解パラジウム被膜におけるパラジウム濃度は略100質量%であった。
(Process c: Formation of electroless palladium plating film)
The copper plate plated with electroless nickel after the step b was immersed for 9 seconds in a palette (trade name, manufactured by Kojima Chemical Co., Ltd.) which is an electroless palladium plating solution having a liquid temperature of 55 ° C., and then washed with water for 1 minute. The thickness of the formed electroless palladium plating film was 3 nm (0.003 μm). The palladium concentration in the electroless palladium coating was about 100% by mass.

<銅ペーストの準備>
(工程d:銅ペーストの準備)
分散媒としてα−テルピネオール(和光純薬工業株式会社製)5.2g及びイソボルニルシクロヘキサノール(MTPH、日本テルペン化学株式会社製)6.8gと、サブマイクロ銅粒子としてCH0200(三井金属鉱業株式会社製、0.12μm以上0.8μm以下の銅粒子の含有量95質量%)52.8gとをポリ瓶に混合し、超音波ホモジナイザー(US−600、日本精機株式会社製)により19.6kHz、600W、1分処理し分散液を得た。この分散液に、フレーク状マイクロ銅粒子としてMA−C025(三井金属鉱業株式会社製、最大径が1μm以上20μm以下の銅粒子の含有量100質量%)35.2gを添加し、スパチュラで乾燥粉がなくなるまでかき混ぜた。ポリ瓶を密栓し、自転公転型攪拌装置(Planetry Vacuum Mixer ARV−310、株式会社シンキー製)を用いて、2000rpmで2分間撹拌し、減圧下、2000rpmで2分間撹拌して銅ペーストを得た。
<Preparation of copper paste>
(Process d: Preparation of copper paste)
Α-Terpineol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 5.2 g and isobornylcyclohexanol (MTPH, manufactured by Nippon Terpene Chemical Co., Ltd.) 6.8 g as a dispersion medium, and CH0200 (Mitsui Metal Mining Co., Ltd.) as sub-micro copper particles 52.8 g of 0.12 μm or more and 0.8 μm or less copper particles (made by company) was mixed in a plastic bottle and 19.6 kHz by an ultrasonic homogenizer (US-600, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.). , 600 W for 1 minute to obtain a dispersion. To this dispersion, 35.2 g of MA-C025 (manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd., maximum content of copper particles with a maximum diameter of 1 μm to 20 μm) 100 fl. Stir until no more. The plastic bottle was tightly sealed and stirred for 2 minutes at 2000 rpm using a rotating and rotating stirrer (Planetary Vacuum Mixer ARV-310, manufactured by Sinky Co., Ltd.), and stirred for 2 minutes at 2000 rpm under reduced pressure to obtain a copper paste. .

<接続構造体の作製>
(工程e:接続構造体の作製)
工程(a)〜工程(c)を行うことにより得た、無電解ニッケル・無電解パラジウムめっき処理を施した銅板(19mm×25mm×3mm)上に、厚さ70μmのステンレス板に正方形の開口(3mm×3mm)を3行3列有するメタルマスクを載せ、メタルスキージを用いてステンシル印刷により、工程(d)で得た、銅ペーストを塗布した。塗布した銅ペースト上に、3mm×3mmの被着面がニッケル(スパッタにより形成)であるシリコンチップ(チップ厚:600μm)を載せ、ピンセットで軽く押さえた。これをチューブ炉(株式会社エイブイシー製)にセットし、アルゴンガスを1L/minで流して空気をアルゴンガスに置換した。その後、水素ガスを300mL/minで流しながら昇温10分、350℃10分の条件で焼結処理して無電解ニッケル・無電解パラジウムめっき処理を施した銅板とシリコンチップとを焼結金属層で接合した接続構造体を得た。その後、アルゴンガスを0.3L/minに換えて冷却し、50℃以下で接続構造体を空気中に取り出した。
<Production of connection structure>
(Process e: Preparation of connection structure)
On a copper plate (19 mm × 25 mm × 3 mm) subjected to electroless nickel / electroless palladium plating treatment obtained by performing steps (a) to (c), a square opening ( A metal mask having 3 rows and 3 columns (3 mm × 3 mm) was placed, and the copper paste obtained in the step (d) was applied by stencil printing using a metal squeegee. A silicon chip (chip thickness: 600 μm) having a 3 mm × 3 mm deposition surface made of nickel (formed by sputtering) was placed on the applied copper paste, and lightly pressed with tweezers. This was set in a tube furnace (manufactured by Ave Sea Co., Ltd.), and argon gas was flowed at 1 L / min to replace the air with argon gas. Thereafter, the copper plate and the silicon chip subjected to the electroless nickel / electroless palladium plating treatment by sintering at a temperature of 10 minutes and 350 ° C. for 10 minutes while flowing hydrogen gas at 300 mL / min are sintered metal layers. The connection structure joined by the above was obtained. Thereafter, the argon gas was cooled to 0.3 L / min and cooled, and the connection structure was taken out into the air at 50 ° C. or lower.

<接続構造体の評価>
(1)ダイシェア強度の測定
接続構造体の接合強度は、ダイシェア強度により評価した。1kNのロードセルを装着した万能型ボンドテスタ(4000シリーズ、DAGE社製)を用い、測定スピード500μm/s、測定高さ100μmでシリコンチップを水平方向に押し、接続構造体のダイシェア強度を測定した。8個の接続構造体に対する測定値の平均値をダイシェア強度とした。ダイシェア強度が、30MPa以上をAとし、30MPaよりも低い場合をBとした。結果を表2に示す。
<Evaluation of connection structure>
(1) Measurement of die shear strength The joint strength of the connection structure was evaluated by die shear strength. Using a universal bond tester (4000 series, manufactured by DAGE) equipped with a 1 kN load cell, the silicon chip was pushed in the horizontal direction at a measurement speed of 500 μm / s and a measurement height of 100 μm to measure the die shear strength of the connection structure. The average value of the measured values for the eight connected structures was defined as the die shear strength. The case where the die shear strength was 30 MPa or more was A, and the case where the die shear strength was lower than 30 MPa was B. The results are shown in Table 2.

(2)温度サイクル接続信頼性試験
「(1)ダイシェア強度」と同様にして、銅板(19mm×25mm×3mm)と、被着面がニッケルであるシリコンチップ(4mm×8mm、チップ厚:600μm)とを焼結金属層で接合した接続構造体を得た。接続構造体上に接着性向上材(HIMAL、日立化成株式会社製)を塗布、乾燥した後、固形封止材(CEL、日立化成株式会社製)で封止しして温度サイクル用試験片を得た。この温度サイクル用試験片を温度サイクル試験機(TSA−72SE−W、エスペック株式会社製)にセットし、低温側:−40℃、15分、室温:2分、高温側:200℃、15分、除霜サイクル:自動、サイクル数:1000サイクルの条件で温度サイクル接続信頼性試験を実施した。超音波探傷装置(Insight−300、インサイト株式会社製)を用い、温度サイクル接続信頼性試験前後の焼結金属層と基板又はチップとの界面の接合状態のSAT像を得て、剥離の有無を調べた。接合部の剥離面積が、20面積%未満の場合をAとし、20面積%以上の場合をBとした。結果を表2に示す。
(2) Temperature cycle connection reliability test In the same manner as "(1) Die shear strength", a copper plate (19 mm x 25 mm x 3 mm) and a silicon chip with a deposition surface of nickel (4 mm x 8 mm, chip thickness: 600 µm) And a bonded structure joined with a sintered metal layer. An adhesion improver (HIMAL, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) is applied and dried on the connection structure, and then sealed with a solid sealing material (CEL, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.), and a temperature cycle test piece is attached. Obtained. This test piece for temperature cycle is set in a temperature cycle tester (TSA-72SE-W, manufactured by Espec Corp.), low temperature side: −40 ° C., 15 minutes, room temperature: 2 minutes, high temperature side: 200 ° C., 15 minutes. The temperature cycle connection reliability test was performed under the conditions of defrosting cycle: automatic and cycle number: 1000 cycles. Using an ultrasonic flaw detector (Insight-300, manufactured by Insight Co., Ltd.), a SAT image of the bonding state of the interface between the sintered metal layer and the substrate or chip before and after the temperature cycle connection reliability test is obtained, and whether or not peeling occurs I investigated. The case where the peeled area of the joint was less than 20 area% was designated as A, and the case where it was 20 area% or more was designated as B. The results are shown in Table 2.

(3)無電解パラジウムめっき被膜の有無の確認
無電解パラジウムめっき被膜(パラジウム層)の有無は、ウルトラミクロトーム法で被膜が含まれ得るような断面を切り出した後、透過型電子顕微鏡装置(TEM、日本電子株式会社製、商品名「JEM−2100F」)を用いて25万倍の倍率で観察し、TEMに付属するEDXによる成分分析により確認した。結果を表2に示す。表中、パラジウム層の厚みが0μmであったとは、無電解パラジウムめっき被膜が残存しなかったことを示す。
(3) Confirmation of presence / absence of electroless palladium plating film Presence / absence of electroless palladium plating film (palladium layer) is determined by cutting a cross section that can contain a film by an ultramicrotome method, and then transmitting electron microscope apparatus (TEM, The product was observed at a magnification of 250,000 times using a product name “JEM-2100F” manufactured by JEOL Ltd., and confirmed by component analysis using EDX attached to the TEM. The results are shown in Table 2. In the table, the fact that the thickness of the palladium layer was 0 μm indicates that the electroless palladium plating film did not remain.

(4)焼結金属層の分析
・焼結金属層における銅の含有量(体積割合)
厚さ1mmのテフロン(登録商標)板に15mm×15mmの開口を設けた。ガラス板上にこのテフロン(登録商標)板を置き、開口部に銅ペーストを充填し、メタルスキージで開口から溢れた銅ペーストを除去した。テフロン(登録商標)板をはずし、チューブ炉にセットし、アルゴンガスを0.3L/minで流しながら、150℃に加熱して1時間保持して溶媒を除去した。そのまま、ガスを水素ガス300mL/minに換え、350℃に昇温して60分焼結処理して、焼結金属層を得た。その後、アルゴンガスを0.3L/minに換えて冷却し、50℃以下で焼結金属層を空気中に取り出した。板状の焼結金属層をガラス板から剥離し、紙やすり(800番)で研磨して10mm×10mmのサイズで表面が平坦な板状サンプルを得た。板状サンプルの縦、横、厚みの寸法を測定し、板状サンプルの重量を測定した。これらの値から板状サンプルの密度を算出し、更に下記の式に従い金属銅の体積割合を算出した。
焼結金属層における銅の含有量(体積%)=板状サンプルの密度(g/cm)/8.96(g/cm)×100(%)
(4) Analysis of the sintered metal layer-Copper content (volume ratio) in the sintered metal layer
An opening of 15 mm × 15 mm was provided in a 1 mm thick Teflon (registered trademark) plate. This Teflon (registered trademark) plate was placed on a glass plate, the opening was filled with copper paste, and the copper paste overflowing from the opening was removed with a metal squeegee. The Teflon (registered trademark) plate was removed, set in a tube furnace, and heated to 150 ° C. and kept for 1 hour while flowing argon gas at 0.3 L / min to remove the solvent. As it was, the gas was changed to 300 mL / min of hydrogen gas, the temperature was raised to 350 ° C., and sintering treatment was performed for 60 minutes to obtain a sintered metal layer. Thereafter, the argon gas was changed to 0.3 L / min and cooled, and the sintered metal layer was taken out into the air at 50 ° C. or lower. The plate-like sintered metal layer was peeled from the glass plate and polished with sandpaper (# 800) to obtain a plate-like sample having a size of 10 mm × 10 mm and a flat surface. The length, width, and thickness of the plate sample were measured, and the weight of the plate sample was measured. The density of the plate-like sample was calculated from these values, and the volume ratio of metallic copper was calculated according to the following formula.
Copper content (volume%) in sintered metal layer = density of plate-like sample (g / cm 3 ) /8.96 (g / cm 3 ) × 100 (%)

・断面モルフォロジー観察
接続構造体をカップ内にサンプルクリップ(Samplklip I、Buehler社製)で固定し周囲にエポキシ注形樹脂(エポマウント、リファインテック株式会社製)をサンプル全体が埋まるまで流し込み、真空デシケータ内に静置して1分間減圧して脱泡した。その後、室温で10時間静置し、エポキシ注形樹脂を硬化し、サンプルを調製した。リファインソーエクセル(リファインテック株式会社製)を用いて、サンプルをシリコンチップ近傍で切断した。耐水研磨紙(カーボマックペーパー、リファインテック株式会社製)をつけた研磨装置(Refine Polisher HV、リファインテック株式会社製)で接続構造体の中央付近まで削り断面を出した。研磨したサンプルは、余分なエポキシ注形樹脂を削り落とし、イオンミリング装置で加工できるサイズにした。イオンミリング装置(IM4000、株式会社日立ハイテクノロジーズ製)をCP加工モードで用い、アルゴンガス流量0.07〜0.1cm/min、処理時間120分の条件で、サイズ加工したサンプルを断面加工してSEM用サンプルとした。このSEM用サンプルをSEM−EDX装置(ESEM XL30、Philips社製)により、焼結金属層断面を印加電圧15kVで観察した。
-Cross-section morphology observation The connection structure is fixed in the cup with a sample clip (Sampklip I, manufactured by Buehler), and an epoxy casting resin (Epomount, manufactured by Refinetech Co., Ltd.) is poured around until the entire sample is filled, and a vacuum desiccator The solution was allowed to stand inside and degassed by reducing the pressure for 1 minute. Then, it left still at room temperature for 10 hours, the epoxy casting resin was hardened, and the sample was prepared. The sample was cut in the vicinity of the silicon chip using Refine So Excel (Refine Tech Co., Ltd.). Using a polishing apparatus (Refine Polisher HV, manufactured by Refinetech Co., Ltd.) equipped with water-resistant abrasive paper (Carbo Mac paper, manufactured by Refinetech Co., Ltd.), a cross section was cut out to the vicinity of the center of the connection structure. The polished sample was made into a size that could be processed with an ion milling device by scraping off excess epoxy casting resin. Using an ion milling device (IM4000, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) in the CP processing mode, cross-section processing was performed on the sized sample under the conditions of an argon gas flow rate of 0.07 to 0.1 cm 3 / min and a processing time of 120 minutes. This was used as a sample for SEM. The cross section of the sintered metal layer of this SEM sample was observed at an applied voltage of 15 kV using an SEM-EDX apparatus (ESEM XL30, manufactured by Philips).

・フレーク状構造の長軸と厚みの比の算出
「断面モルフォロジー観察」で得られた5000倍のSEM像をImage J(アメリカ国立衛生研究所製)で読み込んだ。メインウインドウからStraight Lineを選択した。画像下部のスケール(本例では5μmを示すスケール)の端から端までクリック→ドラッグでラインを引き、メインウインドウから[Analyze]→[Set Scale]を選択し、Set Scaleウインドウを表示させ、Known Distance:のボックスに「5」、Unit of length:のボックスに「μm」を入力し[OK]ボタンをクリックした。[T]キーを押してROI Managerウインドウを表示し、Show Allのチェックボックスにチェックを入れた。(4)と同じ方法によりフレーク状構造を特定し、画像上のフレーク状構造の断面の端から端までをクリック→ドラッグでラインを引き、[T]キーを押してROI Managerウインドウに登録した。この操作を画面上のフレーク状構造全てに対し、重複無く繰り返した。画面端からはみ出て像が切断されているフレーク状構造は選択しなかった。次に、ROI Managerウインドウ内のMeasureボタンを押した。計測された長さがResultsウインドウに表示されるので、[File]→[Save As]でファイルにセーブした。同様にして画像上のフレーク状構造の断面の厚み方向の長さを計測してファイルにセーブした。セーブしたファイルをMicrosoft Excelで読み出し、測長結果の平均を計算した。こうして、フレーク状構造の長径の平均及びフレーク状構造の厚みの平均を得た。更に、フレーク状構造の長径の平均を板状構造の厚みの平均で除することで、「フレーク状構造の長軸方向の数平均長さと厚み方向の数平均長さの比」を得た。
-Calculation of ratio of major axis and thickness of flake-like structure A 5000 times SEM image obtained by "cross-sectional morphology observation" was read by Image J (manufactured by National Institutes of Health). The Straight Line was selected from the main window. Click from one end of the scale at the bottom of the image (scale showing 5 μm in this example) → Drag to draw a line, select [Analyze] → [Set Scale] from the main window, display the Set Scale window, and display the Known Distance "5" was entered in the box for ":", "μm" was entered in the box for Unit of length: and the [OK] button was clicked. Press the [T] key to display the ROI Manager window and check the Show All check box. The flake-like structure was specified by the same method as in (4), the line was clicked from end to end of the cross-section of the flake-like structure on the image → dragged, and the [T] key was pressed to register it in the ROI Manager window. This operation was repeated for all the flaky structures on the screen without duplication. A flaky structure protruding from the edge of the screen and having an image cut was not selected. Next, the Measure button in the ROI Manager window was pressed. Since the measured length is displayed in the Results window, it was saved in a file by [File] → [Save As]. Similarly, the length in the thickness direction of the cross section of the flaky structure on the image was measured and saved in a file. The saved file was read with Microsoft Excel, and the average length measurement result was calculated. Thus, the average of the major axis of the flaky structure and the average of the thickness of the flaky structure were obtained. Furthermore, the ratio of the number average length in the major axis direction to the number average length in the thickness direction of the flake-like structure was obtained by dividing the average major axis of the flake-like structure by the average thickness of the plate-like structure.

・熱伝導率
「焼結金属層における銅の含有量」測定で作製した板状サンプルを用い、熱拡散率をレーザーフラッシュ法(LFA467、ネッチ社製)で測定した。この熱拡散率と、示差走査熱量測定装置(DSC8500、パーキンエルマー社製)で得られた比熱容量と、「(2)金属銅の体積割合」で求めた密度との積により、25℃における銀焼結体の熱伝導率[W/(m・K)]を算出した。
-Thermal conductivity The thermal diffusivity was measured by the laser flash method (LFA467, made by Netch Co., Ltd.) using the plate-like sample produced by the "copper content in the sintered metal layer" measurement. Silver at 25 ° C. is obtained by the product of this thermal diffusivity, the specific heat capacity obtained with a differential scanning calorimeter (DSC8500, manufactured by PerkinElmer) and the density determined by “(2) volume ratio of metallic copper”. The thermal conductivity [W / (m · K)] of the sintered body was calculated.

(実施例2)
実施例1の工程cにおいて、無電解パラジウムめっき処理時間を9秒間から、15秒間に変えて、無電解パラジウムめっき被膜を5nm(0.005μm)形成したこと以外は、実施例1と同様にして評価サンプルを作製した。結果を表2に示す。
(Example 2)
In the same manner as in Example 1 except that the electroless palladium plating treatment time was changed from 9 seconds to 15 seconds in Step c of Example 1 to form an electroless palladium plating film of 5 nm (0.005 μm). An evaluation sample was prepared. The results are shown in Table 2.

(実施例3)
実施例1の工程cにおいて、無電解パラジウムめっきの処理温度を65℃に変更するとともに、処理時間を7秒間にして、無電解パラジウムめっき被膜を10nm(0.01μm)形成したこと以外は、実施例1と同様にして評価サンプルを作製した。結果を表2に示す。
(Example 3)
In step c of Example 1, except that the electroless palladium plating treatment temperature was changed to 65 ° C., the treatment time was 7 seconds, and the electroless palladium plating film was formed to 10 nm (0.01 μm). Evaluation samples were prepared in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.

(実施例4)
実施例1の工程cにおいて、無電解パラジウムめっきの処理温度を65℃に変更するとともに、処理時間を20秒間にして、無電解パラジウムめっき被膜を30nm(0.03μm)形成したこと以外は、実施例1と同様にして評価サンプルを作製した。結果を表2に示す。
(Example 4)
In step c of Example 1, except that the electroless palladium plating treatment temperature was changed to 65 ° C., the treatment time was 20 seconds, and the electroless palladium plating film was formed to 30 nm (0.03 μm). Evaluation samples were prepared in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.

(実施例5)
実施例1の工程cにおいて、無電解パラジウムめっきの処理温度を65℃に変更するとともに、処理時間を30秒間にして、無電解パラジウムめっき被膜を50nm(0.05μm)形成したこと以外は、実施例1と同様にして評価サンプルを作製した。結果を表2に示す。
(Example 5)
In Example c, except that the electroless palladium plating treatment temperature was changed to 65 ° C., the treatment time was 30 seconds, and the electroless palladium plating film was formed to a thickness of 50 nm (0.05 μm). Evaluation samples were prepared in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.

(実施例6)
実施例1の工程cにおいて、無電解パラジウムめっきの処理温度を65℃に変更するとともに、処理時間を60秒間にして、無電解パラジウムめっき被膜を100nm(0.1μm)形成したこと以外は、実施例1と同様にして評価サンプルを作製した。結果を表2に示す。
(Example 6)
In the process c of Example 1, except that the electroless palladium plating treatment temperature was changed to 65 ° C., the treatment time was 60 seconds, and the electroless palladium plating film was formed to 100 nm (0.1 μm). Evaluation samples were prepared in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.

(実施例7)
実施例1の工程cにおいて、無電解パラジウムめっきの処理温度を65℃に変更するとともに、処理時間を120秒間にして、無電解パラジウムめっき被膜を200nm(0.2μm)形成したこと以外は、実施例1と同様にして評価サンプルを作製した。結果を表2に示す。
(Example 7)
In step c of Example 1, except that the electroless palladium plating treatment temperature was changed to 65 ° C., the treatment time was 120 seconds, and an electroless palladium plating film was formed to 200 nm (0.2 μm). Evaluation samples were prepared in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.

(実施例8)
実施例1の工程cにおいて、無電解パラジウムめっきの処理温度を65℃に変更するとともに、処理時間を300秒間にして、無電解パラジウムめっき被膜を500nm(0.5μm)形成したこと以外は、実施例1と同様にして評価サンプルを作製した。結果を表2に示す。
(Example 8)
In step c of Example 1, except that the electroless palladium plating treatment temperature was changed to 65 ° C., the treatment time was 300 seconds, and the electroless palladium plating film was formed to 500 nm (0.5 μm). Evaluation samples were prepared in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.

(比較例1)
実施例1の工程(a)〜工程(b)を行った。続いて、置換金めっき液であるHGS−100(日立化成株式会社、商品名)へ、工程bを経た無電解ニッケルめっき済みの銅板を85℃において10分間浸漬させ、1分間水洗した。これにより無電解ニッケルめっき被膜上に置換金めっき被膜を0.1μm形成した。これ以降は、実施例1の工程d以降と同様にして評価サンプルを作製した。結果を表2に示す。
(Comparative Example 1)
The steps (a) to (b) of Example 1 were performed. Then, the electroless nickel-plated copper plate which passed through the process b was immersed in HGS-100 (Hitachi Chemical Co., Ltd., brand name) which is a substitution gold plating solution for 10 minutes at 85 degreeC, and it washed with water for 1 minute. Thereby, a displacement gold plating film was formed to 0.1 μm on the electroless nickel plating film. Thereafter, an evaluation sample was prepared in the same manner as in step d and after in Example 1. The results are shown in Table 2.

実施例の結果に示されるように、図1及び図2のいずれの態様においても、優れた接続信頼性を発現することができた。   As shown in the results of the examples, excellent connection reliability could be expressed in any of the embodiments shown in FIGS.

1…フレーク状構造を有する焼結銅、2…銅粒子に由来する焼結銅、3…空孔、4…焼結金属層、5…第一の部材、6…第二の部材、7a、7b…焼結金属層4と接する面、11a、11b…リードフレーム、12…ワイヤ、13…モールドレジン、14…半導体素子、100…接続構造体、110…半導体装置、21…絶縁基板、22…第一の電極、23…半導体素子、24…第二の電極、25…金属配線、26…第三の電極、27…ワイヤ、28…銅板、29…絶縁体、30a、30b…接続構造、31…ニッケル含有層、32…焼結金属層、33…パラジウム層(パラジウム含有層)、34…パラジウム及び焼結金属層に含まれる金属元素を含む金属間化合物層(パラジウム含有層)、35…ニッケル、パラジウム及び焼結金属層に含まれる金属元素を含む金属間化合物層(パラジウム含有層)、200…半導体装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sintered copper which has flake-like structure, 2 ... Sintered copper derived from copper particle, 3 ... Hole, 4 ... Sintered metal layer, 5 ... 1st member, 6 ... 2nd member, 7a, 7b: Surface in contact with the sintered metal layer 4, 11a, 11b ... Lead frame, 12 ... Wire, 13 ... Mold resin, 14 ... Semiconductor element, 100 ... Connection structure, 110 ... Semiconductor device, 21 ... Insulating substrate, 22 ... 1st electrode, 23 ... Semiconductor element, 24 ... 2nd electrode, 25 ... Metal wiring, 26 ... 3rd electrode, 27 ... Wire, 28 ... Copper plate, 29 ... Insulator, 30a, 30b ... Connection structure, 31 ... Nickel-containing layer, 32 ... sintered metal layer, 33 ... palladium layer (palladium-containing layer), 34 ... intermetallic compound layer (palladium-containing layer) containing palladium and a metal element contained in the sintered metal layer, 35 ... nickel In palladium and sintered metal layers Intermetallic compound layer containing a metallic element (palladium-containing layer), 200 ... semiconductor device.

Claims (14)

ニッケル含有層と、パラジウム含有層と、焼結金属層とをこの順に備える接続構造。   A connection structure comprising a nickel-containing layer, a palladium-containing layer, and a sintered metal layer in this order. 前記ニッケル含有層が無電解ニッケルめっき被膜に由来し、前記パラジウム含有層が少なくとも無電解パラジウムめっき被膜に由来する、請求項1に記載の接続構造。   The connection structure according to claim 1, wherein the nickel-containing layer is derived from an electroless nickel plating film, and the palladium-containing layer is derived from at least an electroless palladium plating film. 前記パラジウム含有層が、パラジウム層と、パラジウム及び焼結金属層に含まれる金属元素を含む金属間化合物層と、を備える、請求項1又は2に記載の接続構造。   The connection structure according to claim 1, wherein the palladium-containing layer includes a palladium layer and an intermetallic compound layer containing a metal element contained in palladium and a sintered metal layer. 前記パラジウム含有層が、ニッケル、パラジウム及び焼結金属層に含まれる金属元素を含む金属間化合物層を備える、請求項1又は2に記載の接続構造。   The connection structure according to claim 1, wherein the palladium-containing layer includes an intermetallic compound layer containing a metal element contained in nickel, palladium, and a sintered metal layer. 前記焼結金属層が、前記接続構造の接続界面に対して略平行に配向したフレーク状の銅粒子に由来する構造を含み、かつ銅を、前記焼結金属層の全体積を基準として、65体積%以上含有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の接続構造。   The sintered metal layer includes a structure derived from flaky copper particles oriented substantially parallel to the connection interface of the connection structure, and copper is 65 based on the total volume of the sintered metal layer. The connection structure according to any one of claims 1 to 4, which is contained by volume% or more. 第一の部材と、第二の部材と、の間に、請求項1〜5のいずれか一項に記載の接続構造を備える、接続構造体。   A connection structure provided with the connection structure according to any one of claims 1 to 5 between the first member and the second member. 第一の部材と、第二の部材と、の間に、請求項1〜5のいずれか一項に記載の接続構造を備え、
前記第一の部材及び前記第二の部材の少なくとも一方が半導体素子である、半導体装置。
Between the first member and the second member, the connection structure according to any one of claims 1 to 5 is provided,
A semiconductor device, wherein at least one of the first member and the second member is a semiconductor element.
前記第一の部材が半導体素子であり、前記第二の部材が金属配線である、請求項7に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 7, wherein the first member is a semiconductor element, and the second member is a metal wiring. ニッケル含有層と、パラジウム含有層と、焼結金属層とをこの順に備える接続構造の製造方法であって、
ニッケル被膜、パラジウム被膜、及び金属ペーストがこの順に設けられた積層体を焼結する工程を備える、製造方法。
A method for producing a connection structure comprising a nickel-containing layer, a palladium-containing layer, and a sintered metal layer in this order,
A manufacturing method provided with the process of sintering the laminated body in which the nickel film, the palladium film, and the metal paste were provided in this order.
前記ニッケル被膜が無電解ニッケルめっきにより形成され、前記パラジウム被膜が無電解パラジウムめっきにより形成される、請求項9に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 9, wherein the nickel coating is formed by electroless nickel plating, and the palladium coating is formed by electroless palladium plating. 前記ニッケル被膜が、ニッケルを、前記ニッケル被膜の全質量を基準として、80質量%以上含有する、請求項9又は10に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 9 or 10, wherein the nickel coating contains 80 mass% or more of nickel based on the total mass of the nickel coating. 前記パラジウム被膜が、パラジウムを、前記パラジウム被膜の全質量を基準として、94質量%以上含有する、請求項9〜11のいずれか一項に記載の製造方法。   The manufacturing method according to any one of claims 9 to 11, wherein the palladium coating contains 94 mass% or more of palladium based on the total mass of the palladium coating. 前記パラジウム被膜の厚みが、3nm以上0.5μm以下である、請求項9〜12のいずれか一項に記載の製造方法。   The manufacturing method as described in any one of Claims 9-12 whose thickness of the said palladium coat is 3 nm or more and 0.5 micrometer or less. 前記金属ペーストが、金属粒子及び分散媒を含み、前記金属粒子がフレーク状の銅粒子を含む、請求項9〜13のいずれか一項に記載の製造方法。   The manufacturing method according to any one of claims 9 to 13, wherein the metal paste includes metal particles and a dispersion medium, and the metal particles include flaky copper particles.
JP2017033731A 2017-02-24 2017-02-24 Connection texture, method for manufacturing connection texture, connection structure, and semiconductor device Pending JP2018138687A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017033731A JP2018138687A (en) 2017-02-24 2017-02-24 Connection texture, method for manufacturing connection texture, connection structure, and semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017033731A JP2018138687A (en) 2017-02-24 2017-02-24 Connection texture, method for manufacturing connection texture, connection structure, and semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018138687A true JP2018138687A (en) 2018-09-06

Family

ID=63451495

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017033731A Pending JP2018138687A (en) 2017-02-24 2017-02-24 Connection texture, method for manufacturing connection texture, connection structure, and semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2018138687A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111526659A (en) * 2019-02-01 2020-08-11 长春石油化学股份有限公司 Surface treated copper foil
WO2021049235A1 (en) * 2019-09-13 2021-03-18 昭和電工株式会社 Layered body and production method therefor
CN113631301A (en) * 2019-03-29 2021-11-09 三井金属矿业株式会社 Bonding material and bonding structure

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006210214A (en) * 2005-01-31 2006-08-10 Dowa Mining Co Ltd Metal powder for conductive paste and conductive paste
JP2010018832A (en) * 2008-07-09 2010-01-28 Nippon Handa Kk Material for joining metallic members, manufacturing method of the material for joining metallic members, joined product of metallic members and manufacturing method of bump for electric circuit connection
JP2010090402A (en) * 2008-10-03 2010-04-22 Hitachi Chem Co Ltd Plating deposited article
JP2012089657A (en) * 2010-10-19 2012-05-10 Hitachi Cable Ltd Tape carrier for semiconductor device
JP2013004781A (en) * 2011-06-17 2013-01-07 Sanken Electric Co Ltd Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method
US20140030509A1 (en) * 2012-07-30 2014-01-30 Henkel Corporation Silver sintering compositions with fluxing or reducing agents for metal adhesion
WO2014038331A1 (en) * 2012-09-05 2014-03-13 日立化成株式会社 Silver paste composition and semiconductor device using same
JP2016065146A (en) * 2014-09-25 2016-04-28 京セラケミカル株式会社 Thermosetting resin composition, semiconductor device and electrical and electronic component
CN106133894A (en) * 2014-04-04 2016-11-16 京瓷株式会社 Hot curing resin composition, semiconductor device and electrical and electronic parts
JP2016204733A (en) * 2015-04-28 2016-12-08 日立化成株式会社 Manufacturing method of copper particle, copper particle, copper paste and semiconductor device

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006210214A (en) * 2005-01-31 2006-08-10 Dowa Mining Co Ltd Metal powder for conductive paste and conductive paste
JP2010018832A (en) * 2008-07-09 2010-01-28 Nippon Handa Kk Material for joining metallic members, manufacturing method of the material for joining metallic members, joined product of metallic members and manufacturing method of bump for electric circuit connection
JP2010090402A (en) * 2008-10-03 2010-04-22 Hitachi Chem Co Ltd Plating deposited article
JP2012089657A (en) * 2010-10-19 2012-05-10 Hitachi Cable Ltd Tape carrier for semiconductor device
JP2013004781A (en) * 2011-06-17 2013-01-07 Sanken Electric Co Ltd Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method
US20140030509A1 (en) * 2012-07-30 2014-01-30 Henkel Corporation Silver sintering compositions with fluxing or reducing agents for metal adhesion
JP2015531961A (en) * 2012-07-30 2015-11-05 ヘンケル アイピー アンド ホールディング ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Silver sinterable composition containing flux or reducing agent for metal bonding
WO2014038331A1 (en) * 2012-09-05 2014-03-13 日立化成株式会社 Silver paste composition and semiconductor device using same
CN106133894A (en) * 2014-04-04 2016-11-16 京瓷株式会社 Hot curing resin composition, semiconductor device and electrical and electronic parts
JP2016065146A (en) * 2014-09-25 2016-04-28 京セラケミカル株式会社 Thermosetting resin composition, semiconductor device and electrical and electronic component
JP2016204733A (en) * 2015-04-28 2016-12-08 日立化成株式会社 Manufacturing method of copper particle, copper particle, copper paste and semiconductor device

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
山中淳二ら: "L12型Au3Pd規則相の出現に関する実験的検討", 日本金属学会誌, vol. 58, no. 8, JPN6020040982, August 1994 (1994-08-01), JP, pages 980 - 981, ISSN: 0004429368 *
田中志津子ら: "Cu-Pd-Ag合金の昇温時効による硬化特性", 日本金属学会誌, vol. 44, no. 9, JPN6020040983, September 1980 (1980-09-01), JP, pages 973 - 979, ISSN: 0004504020 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111526659A (en) * 2019-02-01 2020-08-11 长春石油化学股份有限公司 Surface treated copper foil
CN111526659B (en) * 2019-02-01 2022-05-24 长春石油化学股份有限公司 Surface treated copper foil
US11362337B2 (en) 2019-02-01 2022-06-14 Chang Chun Petrochemical Co., Ltd. Electrodeposited copper foil and electrode, and lithium-ion secondary battery comprising the same
CN113631301A (en) * 2019-03-29 2021-11-09 三井金属矿业株式会社 Bonding material and bonding structure
CN113631301B (en) * 2019-03-29 2024-04-30 三井金属矿业株式会社 Bonding material and bonding structure
WO2021049235A1 (en) * 2019-09-13 2021-03-18 昭和電工株式会社 Layered body and production method therefor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7359267B2 (en) Copper paste for bonding, method for manufacturing bonded body, and method for manufacturing semiconductor device
JP7232236B2 (en) COPPER PASTE FOR JOINING, METHOD FOR MANUFACTURING JOINTED BODY, AND METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE
JP6866893B2 (en) Copper paste for bonding, manufacturing method of bonded body and manufacturing method of semiconductor device
KR102545990B1 (en) junctions and semiconductor devices
JP6938966B2 (en) Manufacturing method of connection structure, connection structure and semiconductor device
KR102499025B1 (en) Metal paste for bonding, bonding body and method for producing the same, and semiconductor device and method for producing the same
KR102499022B1 (en) Metal paste for bonding, bonding body and manufacturing method therefor, and semiconductor device and manufacturing method therefor
JP6907540B2 (en) Copper paste for bonding, sintered body, bonded body, semiconductor device and their manufacturing method
JP2020020015A (en) Metal paste for joining, bonded body, and method for manufacturing bonded body
JP2018138687A (en) Connection texture, method for manufacturing connection texture, connection structure, and semiconductor device
KR102573004B1 (en) Manufacturing method of junction body and semiconductor device, and copper paste for junction
JP7375295B2 (en) Electronic components and electronic component manufacturing methods
JP2020015950A (en) Metal paste for joining, assembly, and method of manufacturing assembly

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200124

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20201014

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201027

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201222

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210126

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20210518