JP6017880B2 - Method for joining metal surfaces and method for producing semiconductor element mounting body using the same - Google Patents
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Description
本発明は、金属面同士の接合方法およびこれを用いた半導体素子実装体の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for joining metal surfaces and a method for producing a semiconductor element mounting body using the same.
金属面同士を接合するための接合方法として、金属微粒子を用いた接合方法が知られている。金属微粒子を用いた接合方法としては、例えば、特許文献１に記載の接合方法が挙げられる。特許文献１に記載の接合方法は、一方の部材の金属面上に金属微粒子と溶媒とから成る接合材ペーストを凹凸状に塗布する工程と、一方の部材の金属面と他方の部材の金属面とで接合材ペーストを挟むように力を加えつつ加熱することによって、凹凸によって形成される隙間から溶媒を蒸発させる工程と、引き続き力を加えつつ、さらに加熱することによって金属微粒子を焼結させる工程とを有する。特許文献１に記載の接合方法においては、ペーストを凹凸状に塗布する工程と、この凹凸によって形成される隙間から溶媒を蒸発させる工程とを有することによって、溶媒が接合層の中に残ってしまう可能性を低減している。 As a joining method for joining metal surfaces, a joining method using metal fine particles is known. Examples of the bonding method using metal fine particles include the bonding method described in Patent Document 1. The bonding method described in Patent Document 1 includes a step of applying a bonding material paste composed of metal fine particles and a solvent on a metal surface of one member in a concavo-convex shape, a metal surface of one member, and a metal surface of the other member. The process of evaporating the solvent from the gap formed by the irregularities by heating while applying force to sandwich the bonding material paste, and the step of sintering the metal fine particles by further heating while applying force And have. In the bonding method described in Patent Document 1, the solvent remains in the bonding layer by having a step of applying the paste in a concavo-convex shape and a step of evaporating the solvent from the gap formed by the concavo-convex shape. The possibility is reduced.
しかしながら、特許文献１に記載の接合方法では、凹凸によって形成される隙間から溶媒を蒸発させる工程において、一方の部材の金属面と他方の部材の金属面との間に加える力の大きさを調整することが困難であった。具体的には、力を過度に大きくした場合には、凸部が潰れてしまう場合があった。その結果、溶媒を外部に蒸発させにくくなってしまう可能性があった。また、力を過度に小さくした場合には、接合材ペーストと他方の金属面との接触が不安定になる場合があった。その結果、一方の部材の金属面と他方の部材の金属面との間の接合が適切に行われない可能性があった。 However, in the joining method described in Patent Document 1, the magnitude of the force applied between the metal surface of one member and the metal surface of the other member is adjusted in the step of evaporating the solvent from the gap formed by the unevenness. It was difficult to do. Specifically, when the force is excessively increased, the convex portion may be crushed. As a result, it may be difficult to evaporate the solvent to the outside. In addition, when the force is excessively reduced, the contact between the bonding material paste and the other metal surface may become unstable. As a result, the metal surface of one member and the metal surface of the other member may not be appropriately joined.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、一方の部材の金属面と他方の部材の金属面との間に加える力の大きさの調整が容易な接合方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a joining method that allows easy adjustment of the magnitude of the force applied between the metal surface of one member and the metal surface of the other member. There is to do.
本発明の一態様の接合方法は、それぞれが金属面を有する２つの部材の、前記金属面同士の接合方法であって、一方の部材の前記金属面に金属材料から成る複数のスペーサーを設ける工程と、前記一方の部材の前記金属面および前記複数のスペーサーを覆うように、
金属微粒子および溶媒から成る接合材ペーストを塗布する工程と、他方の部材の前記金属面と前記一方の部材の前記金属面とを向かい合わせて配置する工程と、前記一方の部材の前記金属面と前記他方の部材の前記金属面とで前記複数のスペーサーおよび前記接合材ペーストを挟むように力を加えるとともに、前記溶媒を蒸発させる温度であって、かつ前記複数のスペーサーが溶融する温度よりも低い第１温度で加熱する工程と、引き続き、前記金属微粒子が焼結する、前記第１温度よりも高い第２温度で加熱する工程と、前記複数のスペーサーに前記第１温度よりも高く前記第２温度よりも低い第３温度で溶融する前記金属材料を用いて、前記第１温度で加熱する工程と前記第２温度で加熱する工程との間に、前記第３温度で加熱する工程と、しかる後、前記第１温度よりも低い温度まで冷却する工程とを有することを特徴とする。
The joining method according to one aspect of the present invention is a joining method between the metal surfaces of two members each having a metal surface, wherein a plurality of spacers made of a metal material are provided on the metal surface of one member. And so as to cover the metal surface of the one member and the plurality of spacers,
A step of applying a bonding material paste comprising metal fine particles and a solvent, a step of arranging the metal surface of the other member facing the metal surface of the one member, and the metal surface of the one member; A force is applied to sandwich the plurality of spacers and the bonding material paste with the metal surface of the other member, and the temperature is a temperature for evaporating the solvent and lower than a temperature for melting the plurality of spacers. A step of heating at a first temperature, a step of subsequently heating the metal fine particles at a second temperature higher than the first temperature, and a step of heating the plurality of spacers at a temperature higher than the first temperature. The step of heating at the third temperature between the step of heating at the first temperature and the step of heating at the second temperature using the metal material that melts at a third temperature lower than the temperature. , Thereafter, characterized by a step of cooling to the temperature lower than the first temperature.
本発明の一態様の接合方法によれば、一方の部材の金属面に金属材料から成る複数のスペーサーを設ける工程を有することによって、一方の部材の金属面と他方の部材の金属面との間に加える力の大きさの調整が容易になる。具体的には、複数のスペーサーを覆うように接合材ペーストを塗布することによって、スペーサーが設けられている箇所と設けられていない箇所との間で、接合材ペーストの表面の高さに違いが生じる。すなわち、スペーサーが設けられている箇所に凸部が、スペーサーが設けられていない箇所に凹部が形成される。スペーサーの上に接合材ペーストを塗布することによって凸部を形成することで、特許文献１に記載の接合方法のように接合材ペーストのみによって凸部を形成する場合と比較して、凸部を強固に形成することができる。これにより、一方の部材の金属面と他方の部材の金属面との間に加える力を大きくしたとしても、凸部が潰れる可能性を抑制できる。 According to the joining method of one aspect of the present invention, the method includes the step of providing a plurality of spacers made of a metal material on the metal surface of one member, thereby providing a gap between the metal surface of one member and the metal surface of the other member. It is easy to adjust the magnitude of the force applied to the. Specifically, by applying the bonding material paste so as to cover a plurality of spacers, there is a difference in the height of the surface of the bonding material paste between the location where the spacer is provided and the location where the spacer is not provided. Arise. That is, a convex part is formed in a place where the spacer is provided, and a concave part is formed in a part where the spacer is not provided. By forming the convex portion by applying the bonding material paste on the spacer, the convex portion is compared with the case where the convex portion is formed only by the bonding material paste as in the bonding method described in Patent Document 1. It can be formed firmly. Thereby, even if the force applied between the metal surface of one member and the metal surface of the other member is increased, the possibility that the convex portion is crushed can be suppressed.
以下、本発明の一実施形態に係る接合方法およびこれを用いた半導体素子実装体の製造方法について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, a bonding method according to an embodiment of the present invention and a method for manufacturing a semiconductor element mounting body using the same will be described with reference to the drawings.
図１〜図４は、接合方法の工程を説明するための断面図である。図中、１は第１の金属板、２は第１の金属板１と接合される第２の金属板、３はスペーサー、４は接合材ペースト、５は接合が完了した後の接合層を示している。 1 to 4 are cross-sectional views for explaining the steps of the bonding method. In the figure, 1 is a first metal plate, 2 is a second metal plate to be bonded to the first metal plate 1, 3 is a spacer, 4 is a bonding material paste, and 5 is a bonding layer after bonding is completed. Show.
また、第１の金属板１を請求項で述べている一方の部材とし、第２の金属板２を請求項で述べている他方の部材とする。さらに、第１の金属板１の上面を請求項で述べている一方の部材の金属面とし、第２の金属板２の下面を請求項で述べている他方の部材の金属面とする。 The first metal plate 1 is one member described in the claims, and the second metal plate 2 is the other member described in the claims. Further, the upper surface of the first metal plate 1 is a metal surface of one member described in the claims, and the lower surface of the second metal plate 2 is a metal surface of the other member described in the claims.
まず、第１の金属板１を準備する。第１の金属板１は、例えば、銅、ニッケル、銀、金、プラチナ、鉄またはアルミニウム等の金属材料から成る。 First, the first metal plate 1 is prepared. The first metal plate 1 is made of a metal material such as copper, nickel, silver, gold, platinum, iron, or aluminum.
次に、図１に示すように、第１の金属板１の上面に、複数のスペーサー３を設ける。スペーサー３は、後の工程で接合材ペースト４を塗布した際に、接合材ペースト４の上面に凹凸を生じさせるための部材である。スペーサー３は、粒状の部材である。スペーサー３は、金属板の上面に一定の間隔を開けて複数が略均等に配置される。スペーサー３は、平坦な下面を有する。これにより、スペーサー３の下面と第１の金属板１の上面との密着性を上げることができる。スペーサー３は、ドーム状に形成された上面を有する。これにより、スペーサー３上に接合材ペースト４を濡れ広がらせやすくできる。スペーサー３は、例えば、錫等の金属材料から成る。スペーサー３は、例えば、スクリーン印刷法によって、第１の金属板１の上面に設けられる。スペーサー３の寸法は、例えば、厚みが４μｍ、水平方向の幅が１００μｍに設定される。 Next, as shown in FIG. 1, a plurality of spacers 3 are provided on the upper surface of the first metal plate 1. The spacer 3 is a member for causing irregularities on the upper surface of the bonding material paste 4 when the bonding material paste 4 is applied in a later step. The spacer 3 is a granular member. A plurality of spacers 3 are arranged substantially evenly on the upper surface of the metal plate with a certain interval. The spacer 3 has a flat lower surface. Thereby, the adhesiveness of the lower surface of the spacer 3 and the upper surface of the 1st metal plate 1 can be raised. The spacer 3 has an upper surface formed in a dome shape. Thereby, the bonding material paste 4 can be easily spread on the spacer 3. The spacer 3 is made of a metal material such as tin, for example. The spacer 3 is provided on the upper surface of the first metal plate 1 by, for example, screen printing. The dimensions of the spacer 3 are set, for example, to a thickness of 4 μm and a horizontal width of 100 μm.
次に、図２に示すように、第１の金属板１の上面および複数のスペーサー３を覆うように、接合材ペースト４を塗布する。接合材ペースト４は、第１の金属板１と第２の金属板２とを接合するための部材である。接合材ペースト４の塗布は、スペーサー３が設けられている箇所と、スペーサー３が設けられておらず第１の金属板１の上面が露出している箇
所との間で、接合材ペースト４の表面の高さに違いが生じるように行なう。具体的には、スペーサー３が設けられている箇所の接合材ペースト４の表面の高さ位置が、スペーサー３が設けられていない箇所の接合材ペースト４の表面の高さ位置よりも、高くなるように接合材ペースト４の塗布を行なう。より具体的には、例えば、接合材ペースト４自体の厚みが、スペーサー３が設けられている箇所と、スペーサー３が設けられていない箇所とで、略一定であるように塗布すればよい。このようにして、スペーサー３が設けられている箇所に塗布される接合材ペースト４の表面を凸部として、スペーサー３が設けられていない箇所に塗布される接合材ペースト４の表面を凹部として、接合材ペースト４の表面に凹凸が形成される。接合材ペースト４は、例えば、７μｍの厚みで塗布される。接合材ペースト４の表面のうち凸部と凹部との間には、例えば、４μｍ程度の高さの違いを設定することができる。
Next, as shown in FIG. 2, a bonding material paste 4 is applied so as to cover the upper surface of the first metal plate 1 and the plurality of spacers 3. The bonding material paste 4 is a member for bonding the first metal plate 1 and the second metal plate 2. The bonding material paste 4 is applied between the portion where the spacer 3 is provided and the portion where the spacer 3 is not provided and the upper surface of the first metal plate 1 is exposed. The difference is made in the height of the surface. Specifically, the height position of the surface of the bonding material paste 4 where the spacer 3 is provided is higher than the height position of the surface of the bonding material paste 4 where the spacer 3 is not provided. Thus, the bonding material paste 4 is applied. More specifically, for example, the thickness of the bonding material paste 4 itself may be applied so as to be substantially constant between a location where the spacer 3 is provided and a location where the spacer 3 is not provided. In this way, the surface of the bonding material paste 4 applied to the location where the spacer 3 is provided is a convex portion, and the surface of the bonding material paste 4 applied to the location where the spacer 3 is not provided is a concave portion, Unevenness is formed on the surface of the bonding material paste 4. The bonding material paste 4 is applied with a thickness of 7 μm, for example. A difference in height of, for example, about 4 μm can be set between the convex portion and the concave portion in the surface of the bonding material paste 4.
接合材ペースト４は、金属微粒子と溶媒とから成る。接合材ペースト４に含まれる金属微粒子を、焼結することによって、第１の金属板１と第２の金属板２とを接合することができる。金属微粒子としては、例えば、銀の微粒子を用いることができる。銀の微粒子としては、例えば、平均粒径が１０ｎｍ程度の銀が用いられる。また、銅、金またはニッケル等のその他の金属の微粒子を用いてもよい。溶媒は、このような金属微粒子を金属板に塗布しやすくするために、用いられる。溶媒は、金属微粒子が分散しやすく、さらに扱いやすいように沸点が常温よりも高いものが選択される。具体的には、溶媒として、シクロヘキサンを用いることができる。 The bonding material paste 4 includes metal fine particles and a solvent. The first metal plate 1 and the second metal plate 2 can be bonded by sintering the metal fine particles contained in the bonding material paste 4. As the metal fine particles, for example, silver fine particles can be used. As silver fine particles, for example, silver having an average particle diameter of about 10 nm is used. Further, fine particles of other metals such as copper, gold or nickel may be used. A solvent is used in order to make it easy to apply such metal fine particles to a metal plate. As the solvent, a solvent having a boiling point higher than room temperature is selected so that the metal fine particles can be easily dispersed and handled. Specifically, cyclohexane can be used as a solvent.
次に、図３に示すように、第２の金属板２の下面と第１の金属板１とを向い合わせて配置する。第２の金属板２は、第１の金属板１と同様に、例えば、銅、ニッケル、銀、金、プラチナ、鉄またはアルミニウム等の金属材料から成る。そして、第１の金属板１の上面と第２の金属板２の下面とで複数のスペーサー３および接合材ペースト４とを挟むように力を加える。同時に、溶媒を蒸発させる温度であって、かつスペーサー３が溶融する温度よりも低い温度で加熱する。この温度が、請求項で述べている第１温度である。スペーサー３が溶融しない第１温度で加熱することによって、接合材ペースト４の表面の凹凸を維持したまま、溶媒を蒸発させることができる。蒸発した溶媒は、接合材ペースト４の凹部と第２の金属板２の下面との間の隙間を通って、外部に排出される。その結果、溶媒が接合層５の中に残ってしまう可能性が低減されている。スペーサー３が錫から成る場合であれば、錫の溶融する温度は２３０℃程度であることから、第１温度は、例えば、１８０℃に設定される。また、第１の金属板１と第２の金属板２とで、スペーサー３と接合材ペースト４を挟みながら力を加えることによって、接合材ペースト４と第２の金属板２との間の接合性を向上させることができる。このとき加えられる力は、接合材ペースト４の表面の凹凸が平坦になってしまわない程度の力が求められる。 Next, as shown in FIG. 3, the lower surface of the second metal plate 2 and the first metal plate 1 are disposed facing each other. Similar to the first metal plate 1, the second metal plate 2 is made of a metal material such as copper, nickel, silver, gold, platinum, iron, or aluminum. Then, a force is applied so that the plurality of spacers 3 and the bonding material paste 4 are sandwiched between the upper surface of the first metal plate 1 and the lower surface of the second metal plate 2. At the same time, heating is performed at a temperature at which the solvent evaporates and lower than a temperature at which the spacer 3 melts. This temperature is the first temperature stated in the claims. By heating at the first temperature at which the spacer 3 does not melt, the solvent can be evaporated while maintaining the unevenness of the surface of the bonding material paste 4. The evaporated solvent is discharged to the outside through a gap between the concave portion of the bonding material paste 4 and the lower surface of the second metal plate 2. As a result, the possibility that the solvent remains in the bonding layer 5 is reduced. If the spacer 3 is made of tin, the temperature at which tin melts is about 230 ° C., so the first temperature is set to 180 ° C., for example. Further, by applying a force between the first metal plate 1 and the second metal plate 2 while sandwiching the spacer 3 and the bonding material paste 4, the bonding between the bonding material paste 4 and the second metal plate 2 is performed. Can be improved. The force applied at this time is required to be such a level that the unevenness on the surface of the bonding material paste 4 does not become flat.
次に、引き続き、第１金属板と第２金属板との間に力を加えながら、スペーサー３を溶融させる温度で加熱する。この温度が、請求項で述べている第３温度である。第３温度は、第１温度よりも高く、また、金属微粒子が焼結する温度よりも低い。スペーサー３が錫から成る場合には、第２温度は、例えば、２４０℃に設定される。スペーサー３を溶融させることによって、接合材ペースト４の表面の凹凸を平坦にすることができる。金属微粒子を焼結させる前に接合材ペースト４の表面を平坦にすることによって、接合材ペースト４と第２金属板との間の接合性をさらに向上させることができる。 Next, the spacer 3 is heated at a temperature that melts the spacer 3 while applying a force between the first metal plate and the second metal plate. This temperature is the third temperature stated in the claims. The third temperature is higher than the first temperature and lower than the temperature at which the metal fine particles are sintered. When the spacer 3 is made of tin, the second temperature is set to 240 ° C., for example. By melting the spacer 3, the unevenness of the surface of the bonding material paste 4 can be made flat. By flattening the surface of the bonding material paste 4 before sintering the metal fine particles, the bonding property between the bonding material paste 4 and the second metal plate can be further improved.
次に、引き続き、第１金属板と第２金属板との間に力を加えながら、金属微粒子が焼結する温度で加熱する。この温度が、請求項で述べている第２温度である。第２温度は、第３温度よりも高い。金属微粒子が銀の微粒子から成る場合には、第３温度は、例えば、３００℃に設定される。金属微粒子を焼結させることによって、図４に示すような接合層５が形成される。 Next, heating is performed at a temperature at which the metal fine particles are sintered while applying a force between the first metal plate and the second metal plate. This temperature is the second temperature mentioned in the claims. The second temperature is higher than the third temperature. When the metal fine particles are made of silver fine particles, the third temperature is set to 300 ° C., for example. By sintering the metal fine particles, the bonding layer 5 as shown in FIG. 4 is formed.
最後に、接合層５を第１温度よりも低い温度にまで冷却する。これにより、第１金属板と第２金属板との間の接合が完了する。 Finally, the bonding layer 5 is cooled to a temperature lower than the first temperature. Thereby, joining between the 1st metal plate and the 2nd metal plate is completed.
本実施形態の接合方法によれば、一方の部材の金属面に金属材料から成る複数のスペーサー３を設ける工程を有することによって、一方の部材の金属面と他方の部材の金属面との間に加える力の大きさの調整が容易になる。具体的には、複数のスペーサー３を覆うように接合材ペースト４を塗布することによって、スペーサー３が設けられている箇所と設けられていない箇所との間で、接合材ペースト４の表面の高さに違いが生じる。すなわち、スペーサー３が設けられている箇所に凸部が、スペーサー３が設けられていない箇所に凹部が形成される。スペーサー３の上に接合材ペースト４を塗布することによって凸部を形成することで、接合材ペースト４のみによって凸部を形成する場合と比較して、凸部を強固に形成することができる。これにより、一方の部材の金属面と他方の部材の金属面との間に加える力を大きくしたとしても、凸部が潰れる可能性を抑制できる。 According to the joining method of the present embodiment, by providing a plurality of spacers 3 made of a metal material on the metal surface of one member, the metal surface of one member and the metal surface of the other member are provided. It becomes easy to adjust the magnitude of the applied force. Specifically, by applying the bonding material paste 4 so as to cover the plurality of spacers 3, the height of the surface of the bonding material paste 4 is increased between the portion where the spacer 3 is provided and the portion where the spacer 3 is not provided. There is a difference. That is, a convex portion is formed at a location where the spacer 3 is provided, and a concave portion is formed at a location where the spacer 3 is not provided. By forming the convex portion by applying the bonding material paste 4 on the spacer 3, the convex portion can be formed more firmly than when the convex portion is formed only by the bonding material paste 4. Thereby, even if the force applied between the metal surface of one member and the metal surface of the other member is increased, the possibility that the convex portion is crushed can be suppressed.
本発明に係る接合方法は、半導体素子実装体の製造方法に有効利用される。この場合に、一方の部材として上面に金属面を有する基板を準備するとともに、他方の部材として下面に金属面を有する半導体素子を準備する。基板としては、例えば、銅板等の放熱板が用いられる。半導体素子としては、例えば、パワー半導体またはＬＥＤが用いられる。半導体素子の下面の金属面としては、例えば、半導体素子搭載用の絶縁基板の下面に銅およびタングステンから成るメタライズ層を設け、さらにニッケルメッキを施した構成が挙げられる。これらの、基板の金属面と半導体素子の金属面とを上述の接合方法によって接合することで、半導体素子を基板に強固に接合することができる。また、一般的な銀ろう等のろう材を用いて接合層５を形成する場合と比較して、金属微粒子によって接合層５を形成することによって、接合に要する温度を低くすることができる。これは、金属微粒子が通常の金属と比較して、反応性が高いことに起因する。これにより、基板と半導体素子とを接合する際に生じる熱応力を低減できる。さらに、接合に要する温度を低くすることによって、半導体素子に対する熱による影響を低減できる。 The bonding method according to the present invention is effectively used in a method for manufacturing a semiconductor element package. In this case, a substrate having a metal surface on the upper surface is prepared as one member, and a semiconductor element having a metal surface on the lower surface is prepared as the other member. For example, a heat radiating plate such as a copper plate is used as the substrate. For example, a power semiconductor or an LED is used as the semiconductor element. Examples of the metal surface on the lower surface of the semiconductor element include a structure in which a metallized layer made of copper and tungsten is provided on the lower surface of an insulating substrate for mounting a semiconductor element, and nickel plating is further performed. By bonding the metal surface of the substrate and the metal surface of the semiconductor element by the above-described bonding method, the semiconductor element can be firmly bonded to the substrate. Moreover, compared with the case where the joining layer 5 is formed using brazing materials, such as general silver brazing, the temperature required for joining can be lowered by forming the joining layer 5 with metal fine particles. This is due to the fact that metal fine particles are more reactive than ordinary metals. Thereby, the thermal stress which arises when joining a board | substrate and a semiconductor element can be reduced. Furthermore, by lowering the temperature required for bonding, the influence of heat on the semiconductor element can be reduced.
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良などが可能である。例えば、本実施形態においては、一方の部材の金属面および他方の部材の金属面として、第１の金属板１の上面および第２の金属板２の下面とを用いているが、これに限られない。具体的には、図５に示すように、セラミック材料等の絶縁材料から成る絶縁板６の面上に金属層７が設けられた部材を準備して、この金属層７の主面を金属面として用いてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes and improvements can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the present embodiment, the upper surface of the first metal plate 1 and the lower surface of the second metal plate 2 are used as the metal surface of one member and the metal surface of the other member. I can't. Specifically, as shown in FIG. 5, a member provided with a metal layer 7 on the surface of an insulating plate 6 made of an insulating material such as a ceramic material is prepared, and the main surface of the metal layer 7 is a metal surface. It may be used as
なお、金属微粒子の粒径が１ｎｍ以上１μｍ以下であると、常温でも相互融合してしまう可能性があるが、そのような場合には、金属微粒子の表面を高級アルコールなどの有機物による有機被覆膜で覆うことにより、融合を防ぐことができる。 In addition, when the particle size of the metal fine particles is 1 nm or more and 1 μm or less, there is a possibility that mutual fusion occurs even at room temperature. In such a case, the surface of the metal fine particles is organically coated with an organic substance such as a higher alcohol. Covering with a membrane can prevent fusion.
なお、本実施形態においては、第１の金属板１のみに接合材ペースト４を塗布したが、これに限られない。例えば、あらかじめ、第２の金属板２の下面に接合材ペースト４を塗布しておいてもよい。これにより、第２の金属板２の下面で接合材ペースト４に触れない領域が発生する可能性を低減できるので、第１の金属板１と第２の金属板２との間の接合性をより強固にすることができる。 In the present embodiment, the bonding material paste 4 is applied only to the first metal plate 1, but the present invention is not limited to this. For example, the bonding material paste 4 may be applied to the lower surface of the second metal plate 2 in advance. Thereby, since possibility that the area | region which does not touch the joining material paste 4 on the lower surface of the 2nd metal plate 2 will generate | occur | produce can be reduced, the joining property between the 1st metal plate 1 and the 2nd metal plate 2 is improved. It can be made stronger.
なお、本実施形態の接合方法においては、複数のスペーサー３が一定の間隔を空けて略均等に配置されているが、これに限られない。具体的には、スペーサー３同士の間隔が、第１の金属板１の外周に向かうにつれて広がるように配置されているとよい。これにより、第１の金属板１の外周に向かうにつれて塗布される金属材ペーストの凹部の幅が広がる
ことになる。そのため、蒸発した溶媒をより効率的に外部に排出することができる。その結果、接合層５の内部に溶媒が残留する可能性を低減できる。
In the bonding method according to the present embodiment, the plurality of spacers 3 are arranged substantially evenly at regular intervals, but the present invention is not limited to this. Specifically, the spacers 3 may be arranged so that the distance between the spacers 3 increases toward the outer periphery of the first metal plate 1. Thereby, the width | variety of the recessed part of the metal material paste applied as it goes to the outer periphery of the 1st metal plate 1 will spread. Therefore, the evaporated solvent can be discharged to the outside more efficiently. As a result, the possibility that the solvent remains in the bonding layer 5 can be reduced.
なお、本実施形態の接合方法においては、スペーサー３を溶融していたが、これに限られない。例えば、金属微粒子の焼結温度よりも高い融点を有するスペーサー３を用いてもよい。この場合には、接合層５を形成した段階でスペーサー３が第１の金属板１の上面に残留することになる。接合層５とスペーサー３とがかみ合うように配置されることによって、接合層５における平面方向の外力に対する強度を向上させることができる。 In addition, in the joining method of this embodiment, although the spacer 3 was fuse | melted, it is not restricted to this. For example, a spacer 3 having a melting point higher than the sintering temperature of the metal fine particles may be used. In this case, the spacer 3 remains on the upper surface of the first metal plate 1 when the bonding layer 5 is formed. By arrange | positioning so that the joining layer 5 and the spacer 3 may mesh | engage, the intensity | strength with respect to the external force of the plane direction in the joining layer 5 can be improved.
また、本実施形態の接合方法においては、スペーサー３がドーム状であったが、これに限られない。具体的には、スペーサー３が平坦な上面を有していてもよい。より具体的には、断面視したときのスペーサー３の形状が台形形状であってもよい。スペーサー３が平坦な上面を有していることによって、スペーサー３の上に設けられた接合材ペースト４の表面を平坦に近づけることができる。これにより、接合剤ペースト４と第２の金属板２との間の接合性を向上できる。 Moreover, in the joining method of this embodiment, although the spacer 3 was dome shape, it is not restricted to this. Specifically, the spacer 3 may have a flat upper surface. More specifically, the shape of the spacer 3 when viewed in cross section may be a trapezoidal shape. Since the spacer 3 has a flat upper surface, the surface of the bonding material paste 4 provided on the spacer 3 can be made flat. Thereby, the bondability between the bonding agent paste 4 and the second metal plate 2 can be improved.
なお、本実施形態の接合方法においては、接合剤として金属微粒子から成る接合剤ペースト４を用いているが、金属微粒子ではなく通常の接合剤を用いた接合においても、本実施形態の接合方法と同様にスペーサー３を用いることによって、溶媒を蒸発させる際の力の調整を容易にすることができる。 In the bonding method of the present embodiment, the bonding agent paste 4 made of metal fine particles is used as a bonding agent. However, the bonding method of the present embodiment can be applied to bonding using a normal bonding agent instead of metal fine particles. Similarly, by using the spacer 3, it is possible to easily adjust the force when the solvent is evaporated.
１：第１の金属板
２：第２の金属板
３：スペーサー
４：接合材ペースト
５：接合層
６：絶縁板
７：金属層
1: first metal plate 2: second metal plate 3: spacer 4: bonding material paste 5: bonding layer 6: insulating plate 7: metal layer
Claims (2)
一方の部材の前記金属面に金属材料から成る複数のスペーサーを設ける工程と、
前記一方の部材の前記金属面および前記複数のスペーサーを覆うように、金属微粒子および溶媒から成る接合材ペーストを塗布する工程と、
他方の部材の前記金属面と前記一方の部材の前記金属面とを向かい合わせて配置する工程と、
前記一方の部材の前記金属面と前記他方の部材の前記金属面とで前記複数のスペーサーおよび前記接合材ペーストを挟むように力を加えるとともに、前記溶媒を蒸発させる温度であって、かつ前記複数のスペーサーが溶融する温度よりも低い第１温度で加熱する工程と、
引き続き、前記金属微粒子が焼結する、前記第１温度よりも高い第２温度で加熱する工程と、
前記複数のスペーサーに前記第１温度よりも高く前記第２温度よりも低い第３温度で溶融する前記金属材料を用いて、
前記第１温度で加熱する工程と前記第２温度で加熱する工程との間に、前記第３温度で加熱する工程と、
しかる後、前記第１温度よりも低い温度まで冷却する工程と、
を有する金属面同士の接合方法。 Two members each having a metal surface are joining methods of the metal surfaces,
Providing a plurality of spacers made of a metal material on the metal surface of one member;
Applying a bonding material paste comprising metal fine particles and a solvent so as to cover the metal surface of the one member and the plurality of spacers;
Arranging the metal surface of the other member and the metal surface of the one member facing each other;
The temperature is such that a force is applied to sandwich the plurality of spacers and the bonding material paste between the metal surface of the one member and the metal surface of the other member, and the solvent is evaporated. Heating at a first temperature lower than the temperature at which the spacer melts;
Subsequently, the step of heating at a second temperature higher than the first temperature at which the metal fine particles are sintered,
Using the metal material that melts at a third temperature higher than the first temperature and lower than the second temperature in the plurality of spacers;
Heating at the third temperature between the step of heating at the first temperature and the step of heating at the second temperature;
Thereafter, cooling to a temperature lower than the first temperature;
A method for joining metal surfaces having
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