JP6019790B2

JP6019790B2 - 接合方法及び接合部材

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Publication number: JP6019790B2
Application number: JP2012138034A
Authority: JP
Inventors: 木下　慶人; 慶人木下
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2012-06-19
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2016-11-02
Anticipated expiration: 2032-06-19
Also published as: JP2014003182A

Description

本発明は、接合方法及び接合部材に関する。

半導体パワーモジュールは、半導体チップを、回路パターンが形成されたベース基板に半田等で接合し、半導体チップ表面の電気配線は、プリント基板が有する導電ポストと半田等で接合し、これらが封止樹脂により封止されて構成される。

次世代のパワー半導体デバイスとして、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等が利用されたパワーモジュールが期待されている。このようなパワーモジュールは従来よりも高温動作が必要とされるために、高温では溶融してしまう半田に代わり、例えば、有機物で被覆した金属粒子での接合が利用されている（例えば、特許文献１，２参照）。

このような金属粒子は、例えば、半導体チップと導電ポストとを接合する場合には、加熱されつつ、導電ポストにより押圧されて焼結して、半導体チップと導電ポストとの電気的接合を実現する。

特開２０１０−１４０９２８号公報特開２０１０−２８３１０５号公報

このような金属粒子を利用した接合では、金属粒子は加圧（押圧）される必要がある。特に、体積に対して接合面積の割合が小さい、例えば、導電ポストでは、加圧方向に対して垂直な、例えば、導電ポストの底面には大きな圧力が発生するものの、加圧方向に対して平行な、例えば、導電ポストの側面には大きな圧力は発生しない。したがって、導電ポストの底面側では金属粒子に対して十分な接合強度が得られるものの、導電ポストの側面側では接合強度が不足してしまうという問題点があった。このため、半導体チップと接合した導電ポストは、例えば、外部から衝撃により半導体チップから外れてしまう恐れがある。導電ポストが外れてしまうと、半導体チップに対する電気的接続が維持できなくなってしまい、半導体チップが正常に動作しなくなることも考えられる。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、接合強度を向上させる接合方法及び接合部材を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、電極部材と、金属粒子を介して接合部材とを接合する接合方法において、前記接合部材は、前記電極部材の主面と対向して前記電極部材と接合する接合面を備える胴体部と、前記胴体部において前記接合面の前記電極部材への接合方向に対して上方に、前記接合面の中心部側を向いて傾斜して備えられた傾斜接合面と、を有し、前記金属粒子が主面に配置された前記電極部材に対して前記接合部材を押圧して、前記胴体部の前記接合面で前記金属粒子を押圧し、前記接合部材をさらに押圧して、前記接合面と共に前記傾斜接合面で前記金属粒子を押圧する接合方法が提供される。

また、上記課題を解決するために、上記方法で用いられる接合部材が提供される。

このような接合方法及び接合部材によれば、接合強度が向上する。

第１の実施の形態に係る接合部材及び接合方法を説明するための図である。第２の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。第２の実施の形態に係る半導体装置の導電ポストを示す図である。第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の処理フローの一例を示す図である。第２の実施の形態に係る半導体装置の導電ポストの接合方法を説明するための図である。第３の実施の形態に係る半導体装置の導電ポストの接合方法を説明するための図である。第４の実施の形態に係る半導体装置の導電ポストを示す図である。第４の実施の形態に係る半導体装置の導電ポストの接合方法を説明するための図である。第５の実施の形態に係る半導体装置の導電ポストを示す図である。

以下、実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
第１の実施の形態について図１を用いて説明する。

図１は、第１の実施の形態に係る接合部材及び接合方法を説明するための図である。
なお、図１（Ａ）は接合材２が塗布された電極部材１、図１（Ｂ）は接合部材３、図１（Ｃ），（Ｄ）は、接合工程についてそれぞれ模式的に表している。

接合部材３（後述）が接合される、例えば、ベース基板（図示を省略）に配置された電極部材１に、図１（Ａ）に示すように、金属粒子２ａを予め塗布しておく。金属粒子２ａは、例えば、揮発性のバインダー材２ｂ中に分散させて、金属粒子２ａの表面を当該バインダー材２ｂで被覆して、ペースト状の接合材２として、電極部材１に塗布するようにする。なお、金属粒子２ａは、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等を適用することができる。バインダー材２ｂは、例えば、カルボン酸類、アルコール類、アミン類のうち少なくとも１種からなる有機物を適用することができる。

次に、接合部材３について説明する。
接合部材３は、図１（Ｂ）に示すように、電極部材１の主面と対向して電極部材１と接合する接合面３ｂを備える胴体部３ａを有する。さらに、接合部材３は、胴体部３ａにおいて接合面３ｂの電極部材１への接合方向に対して上方に、接合面３ｂの中心部側を向いて傾斜して備えられた傾斜接合面３ｃを有する。なお、図１の場合では、胴体部３ａは、例えば、柱状（ポスト状）であって、胴体部３ａの側面の周りに傾斜接合面３ｃが形成されている。このような接合部材３は、例えば、銀、銅等の導電性の材料により構成されている。

次いで、このような接合部材３の電極部材１に対する接合方法について説明する。
電極部材１上に塗布した金属粒子２ａを含む接合材２を加熱して、接合材２から揮発性のバインダー材２ｂを揮発させて、金属粒子２ａを電極部材１上に残留させる。

揮発後、さらに加熱して所定の温度まで上昇させると共に、図１（Ｃ）に示すように、接合部材３を電極部材１に向けて押圧する。これにより、揮発により接合材２中に残留した金属粒子２ａが胴体部３ａの接合面３ｂにより図１中下方に押圧されるようになる。

続けて、接合部材３をさらに押圧すると、胴体部３ａの接合面３ｂと共に、傾斜接合面３ｃも接合材２を押圧するようになる。
この際、金属粒子２ａは、加熱されつつ、接合面３ｂから電極部材１に対して垂直に圧力を受けると共に、傾斜接合面３ｃから接合面３ｂの中心部側に圧力を受ける。すると、金属粒子２ａは焼結して、図１（Ｄ）に示されるように、強固な接合層２ｃが形成されて、接合部材３と電極部材１とが接合層２ｃを介して接合されるようになる。また、このようにして形成された接合層２ｃは、その金属粒子元来の融点の耐熱性を有する構造となる。

このように、接合部材３は、電極部材１の主面と対向して電極部材１と接合する接合面３ｂを備える胴体部３ａと共に、胴体部３ａにおいて接合面３ｂの電極部材１への接合方向に対して上方に、接合面３ｂの中心部側を向いて傾斜して備えられた傾斜接合面３ｃを有するようにした。このような接合部材３を金属粒子２ａを含む接合材２を介して電極部材１に押圧すると、胴体部３ａの接合面３ｂにより金属粒子２ａが垂直方向に押圧されると共に、傾斜接合面３ｃにより金属粒子２ａが接合面３ｂの中心部側に押圧されるようになる。これにより、金属粒子２ａが焼結して形成した接合層２ｃは、接合部材３の接合面３ｂのみならず、傾斜接合面３ｃとも接合することから、接合部材３は、接合層２ｃを介して電極部材１に強固に接合するようになる。

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態では、第１の実施の形態の接合方法及び接合部材を半導体装置に適用した場合を例に挙げて説明する。

まず、半導体装置について図２を用いて説明する。
図２は、第２の実施の形態に係る半導体装置を示す図である。
なお、図２では、半導体装置１００の断面図を表している。

半導体装置１００の一例である半導体パワーモジュールは、絶縁基板１０２に放熱板１０１ａ，１０１ｂ及び回路パターン１０３ａ，１０３ｂが形成されたＤＣＢ（Direct Copper Bonding）基板１０４と、ＤＣＢ基板１０４上に接合材１０５ａ，１０５ｂにより接合された半導体チップ１０６ａ，１０６ｂとを備える。なお、半導体チップ１０６ａ，１０６ｂは、ＩＧＢＴ（Insulating Gate Bipolar Transistor）、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等のスイッチング素子、または、フリーホイーリングダイオード（FWD）等を適用することができる。また、これらの半導体チップ１０６ａ，１０６ｂは、シリコン基板、あるいは、ＳｉＣ基板や窒化ガリウム（ＧａＮ）基板等の基板上に形成したものを用いることができる。接合材１０５ａ，１０５ｂは、例えば、後述する接合材１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃと同様に金属粒子を含む接合材を用いることができる。

半導体装置１００は、プリント基板１０８に設けられた導電ポスト１２０ａ，１２０ｂ（接合部材）が、半導体チップ１０６ａ，１０６ｂ上に形成された上部電極１０７ａ，１０７ｂ上に金属粒子を含んだ接合材１１０ａ，１１０ｂを介して接合されている。また、同様に、プリント基板１０８に設けられた導電ポスト１２０ｃ（接合部材）が、ＤＣＢ基板１０４の回路パターン１０３ａ上に金属粒子を含んだ接合材１１０ｃを介して接合されている。なお、プリント基板１０８は、その少なくとも一方の面には導体パターン（図示を省略）が形成されている。導電ポスト１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃは、プリント基板１０８に形成されているスルーホールに設けられ、導体パターンと電気的に接続されている。

また、半導体装置１００は、外部導出端子１０９ａ，１０９ｂが回路パターン１０３ａ，１０３ｂ及びプリント基板１０８に固着されている。
半導体装置１００は、図２に示すように、このような構成が封止樹脂１３０で封止されて構成されている。

次に、導電ポスト１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ（これらをまとめて、「導電ポスト１２０」と記す）について図３を用いて説明する。
図３は、第２の実施の形態に係る半導体装置の導電ポストを示す図である。

なお、図３（Ａ）は導電ポスト１２０の（接合側の）先端部の斜視図、図３（Ｂ）は導電ポスト１２０の底面図をそれぞれ表している。
導電ポスト１２０は、半導体チップ１０６ａ，１０６ｂの上部電極１０７ａ，１０７ｂ並びに回路パターン１０３ａと接合する接合面１２１ａを備える。また、導電ポスト１２０は、その直径Ｌが、例えば、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの円柱状をなしている。導電ポスト１２０の胴体部１２１の直径は、半導体チップ１０６ａ，１０６ｂの上部電極１０７ａ，１０７ｂの面積や、所望の電流容量に応じて選択することができる。また、導電ポスト１２０は、胴体部１２１において接合面１２１ａの図３中上方に、胴体部１２１の周囲に沿って、接合面１２１ａの中心部側を向いて傾斜（傾斜角θ）した傾斜接合面１２２ａを含む傾斜部１２２をさらに備える。なお、傾斜接合面１２２ａの傾斜角θは、例えば、３０度〜６０度とすることができる。また、このような導電ポスト１２０は、例えば、銅もしくは銅合金を成型したもの、または、これらの部材の表面に金（Ａｕ）、銀、ニッケル（Ｎｉ）等のめっき処理を施したものを適用することができる。導電ポスト１２０ａ，１２０ｂの高さは、例えば、１ｍｍ〜１．５ｍｍ程度である。導電ポスト１２０の高さは、半導体チップ１０６ａ，１０６ｂ並びに回路パターン１３０ａとプリント基板１０８との間を所望の距離とするように選択することができる。

次に、このような半導体装置１００の製造方法の処理フローの一例について図２と共に図４を用いて説明する。
図４は、第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の処理フローの一例を示す図である。

半導体装置１００を製造するにあたり、導電ポスト１２０を備えたプリント基板１０８を形成する。プリント基板１０８の形成工程の一例を挙げるが、これに限るものではない。

まず、プリント基板１０８に対して、導電ポスト１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ、外部導出端子１０９ａ，１０９ｂの挿入用スルーホールを穿設するためのスルーホール加工を行う（ステップＳ１１）。

次いで、スルーホール加工が行われたプリント基板１０８に対して、表裏の少なくともいずれか一方に導体パターン（図示を省略）を形成し（ステップＳ１２）、スルーホールのめっき加工（ステップＳ１３）を行う。

次いで、このようなプリント基板１０８に加工されたスルーホールに導電ポスト１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ及び外部導出端子１０９ａ，１０９ｂを挿入する（ステップＳ１４）。これにより、プリント基板１０８の導体パターンと導電ポスト１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ及び外部導出端子１０９ａ，１０９ｂとが接続する。以上の処理フローにより、導電ポスト１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ及び外部導出端子１０９ａ，１０９ｂを備えたプリント基板１０８を事前に形成しておく。

他方、絶縁基板１０２に対して、一方の主面に回路パターン１０３ａ，１０３ｂを形成し（ステップＳ２１）、他方の主面に伝導性に優れた材質により放熱板１０１ａ，１０１ｂを形成する（ステップＳ２２）。以上により、ＤＣＢ基板１０４が形成される。なお、ステップＳ２１，Ｓ２２の処理順序は逆であっても構わない。

次いで、このようにして形成されたＤＣＢ基板１０４の回路パターン１０３ｂの所定箇所に接合材１０５ａ，１０５ｂをそれぞれ塗布する。塗布した接合材１０５ａ，１０５ｂ上に半導体チップ１０６ａ，１０６ｂをセットして、ＤＣＢ基板１０４の回路パターン１０３ｂと半導体チップ１０６ａ，１０６ｂとを接合する（ステップＳ２３）。このようにして接合した半導体チップ１０６ａ，１０６ｂの上部電極１０７ａ，１０７ｂ及びＤＣＢ基板１０４の回路パターン１０３ａの各所定箇所に、ディスペンサを用いて接合材１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃを滴下（または描画）して塗布する（ステップＳ２４）。

次いで、ステップＳ１１〜Ｓ１４の処理を経て形成したプリント基板１０８の導電ポスト１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの端部を、半導体チップ１０６ａ，１０６ｂの上部電極１０７ａ，１０７ｂ及びＤＣＢ基板１０４の回路パターン１０３ａに塗布した接合材１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃにそれぞれ位置合わせする。続けて、加熱を行いつつ、プリント基板１０８をＤＣＢ基板１０４側に押圧して、導電ポスト１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃと、半導体チップ１０６ａ，１０６ｂの上部電極１０７ａ，１０７ｂ及びＤＣＢ基板１０４の回路パターン１０３ａとを接合する（ステップＳ２５）。また、この際、外部導出端子１０９ａ，１０９ｂも、ＤＣＢ基板１０４の回路パターン１０３ａ，１０３ｂにそれぞれ固着される。なお、ステップＳ２５の詳細については後述する。

このようにして形成された各構成を封止樹脂１３０により封止することで（ステップＳ２６）、図２に示される、半導体装置１００が形成される（ステップＳ２７）。
このような半導体装置１００の製造方法における導電ポスト１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの接合方法（ステップＳ２５）の詳細について、図５を用いて説明する。なお、以下では、導電ポスト１２０ａ，１２０ｂの半導体チップ１０６ａ，１０６ｂ（これらをまとめて、「半導体チップ１０６」と記す）の上部電極１０７ａ，１０７ｂ（これらをまとめて、「上部電極１０７」と記す）に対する接合について説明するが、ＤＣＢ基板１０４の回路パターン１０３ａに対する接合も同様に行うことができる。

図５は、第２の実施の形態に係る半導体装置の導電ポストの接合方法を説明するための図である。
なお、図５（Ａ）は、導電ポスト１２０の接合面１２１ａで接合材１１０ａ，１１０ｂ（これらをまとめて、「接合材１１０」と記す）が押圧された状態、図５（Ｂ）は、導電ポスト１２０の接合面１２１ａ及び傾斜接合面１２２ａで接合材１１０が押圧された状態をそれぞれ表している。

まず、半導体チップ１０６の上部電極１０７に対して塗布される接合材１１０（図４のステップＳ２４）は、直径が数ｎｍ〜数１００ｎｍ程度の極めて微細な、例えば、金、銀、銅、鉛（Ｐｂ）、白金（Ｐｔ）等の金属粒子（図示を省略）と、個々の粒子の表面を保護する有機被膜（表面保護膜）（図示を省略）と、接合材１１０の取り扱いを容易とするための揮発性のバインダー材から構成される。

このような接合材１１０は、半導体チップ１０６の上部電極１０７に対して、ディスペンサが用いられて、５０ＫＰａ〜５００ＫＰａ程度の吐出圧力で、塗布後の厚さが５０μｍ〜４００μｍ程度になるように塗布される。

半導体チップ１０６の上部電極１０７に接合材１１０を塗布した後、加熱により雰囲気温度を２００度〜２５０度に高める。これにより、半導体チップ１０６の上部電極１０７上の接合材１１０のバインダー材が揮発して、表面保護膜が加熱分解し、金属粒子の表面が露出し、露出した金属粒子は凝集する（図１（Ｃ）参照）。雰囲気温度を維持して、金属粒子が凝集した接合材１１０に、図５（Ａ）に示されるように、位置合わせした導電ポスト１２０の接合面１２１ａを押圧する。

さらに、導電ポスト１２０の接合面１２１ａで接合材１１０の金属粒子を押圧すると、図５（Ｂ）に示されるように、傾斜接合面１２２ａも接合材１１０を接合面１２１ａの中心部側に押圧する。

このような導電ポスト１２０の押圧により、接合材１１０中の金属粒子は、接合面１２１ａから上部電極１０７に対して垂直に圧力を受けると共に、傾斜接合面１２２ａから接合面１２１ａの中心部側に圧力を受ける。このようにして圧力を受けた金属粒子は焼結して、強固な接合層１１１となる。

なお、上記の一連の押圧は、例えば、単位面積当たり１ＭＰａ〜５０ＭＰａ程度の圧力で約１０秒間〜３００秒間行われ、押圧後の接合層１１１の厚さは１０μｍ〜２００μｍ程度となる。

このように、導電ポスト１２０は、半導体チップ１０６の上部電極１０７の主面と対向して上部電極１０７と接合する接合面１２１ａを備える胴体部１２１と共に、胴体部１２１において接合面１２１ａの上部電極１０７への接合方向に対して上方に、接合面１２１ａの中心部側を向いて傾斜して備えられた傾斜接合面１２２ａを有するようにした。このような導電ポスト１２０を金属粒子を含む接合材１１０を介して上部電極１０７に押圧すると、胴体部１２１の接合面１２１ａにより金属粒子が垂直方向に押圧されると共に、傾斜接合面１２２ａにより金属粒子が接合面１２１ａの中心部側に押圧されるようになる。これにより、金属粒子が焼結して形成した接合層１１１は、導電ポスト１２０の接合面１２１ａのみならず、傾斜接合面１２２ａとも接合することから、導電ポスト１２０は、接合層１１１を介して上部電極１０７に強固に接合するようになる。

この結果、導電ポスト１２０が上部電極１０７に強固に接合した半導体装置１００は、外部から衝撃等を受けても、導電ポスト１２０の上部電極１０７からの離脱の発生が防止される。このため、半導体装置１００の信頼性が向上するようになる。

［第３の実施の形態］
第３の実施の形態では、第２の実施の形態の導電ポストの別の例について図６を用いて説明する。

図６は、第３の実施の形態に係る半導体装置の導電ポストの接合方法を説明するための図である。
導電ポスト２２０は、第２の実施の形態の導電ポスト１２０において、傾斜接合面１２２ａを備える傾斜部１２２に対して、傾斜接合面１２２ａを貫通する貫通孔１２２ｂが形成されたものである。貫通孔１２２ｂは、胴体部１２１の周りに沿って形成された傾斜部１２２の少なくとも１か所に形成される。

このような導電ポスト２２０による半導体チップ１０６の上部電極１０７に対する接合について説明する。
第２の実施の形態と同様に、加熱した雰囲気温度を維持して、導電ポスト２２０の接合面１２１ａで接合材１１０を押圧する（図６（Ａ））。

さらに、導電ポスト２２０の接合面１２１ａで接合材１１０を押圧すると、図６（Ｂ）に示されるように、傾斜接合面１２２ａも接合材１１０を接合面１２１ａの中心部側に押圧する。

この際、雰囲気温度の熱により、接合材１１０から揮発した有機物等のガスが発生する。第２の実施の形態の導電ポスト１２０の場合では、傾斜接合面１２２ａと接合材１１０とで囲まれる空間内部に当該ガスが充満してしまい、導電ポスト１２０と上部電極１０７との接合が阻害されてしまう恐れがある。

これに対して、第３の実施の形態の導電ポスト２２０では、貫通孔１２２ｂを形成したために、傾斜接合面１２２ａと接合材１１０とで囲まれる空間内部の当該ガスを外部に排出することができる。これにより、半導体チップ１０６の上部電極１０７に対して導電ポスト２２０を接合しやすくなり、確実に接合するようになり、導電ポスト２２０は、接合層１１１を介して上部電極１０７に強固に接合するようになる。導電ポスト２２０が上部電極１０７に強固に接合した半導体装置１００は、外部環境から衝撃等を受けても、導電ポスト２２０の上部電極１０７からの離脱の発生が防止される。このため、半導体装置１００の信頼性が向上するようになる。

［第４の実施の形態］
第４の実施の形態では、第２の実施の形態の導電ポストの別の例について図７を用いて説明する。

図７は、第４の実施の形態に係る半導体装置の導電ポストを示す図である。
なお、図７（Ａ）は導電ポスト３２０の（接合側の）先端部の斜視図、図７（Ｂ）は導電ポスト３２０の底面図をそれぞれ表している。

導電ポスト３２０は、第２の実施の形態と同様に、半導体チップ１０６ａ，１０６ｂの上部電極１０７ａ，１０７ｂ並びに回路パターン１０３ａと接合する接合面１２１ａを備える。導電ポスト３２０は、その直径Ｌが、例えば、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの円柱状をなしている。導電ポスト３２０の胴体部１２１の直径は、半導体チップ１０６ａ，１０６ｂの上部電極１０７ａ，１０７ｂの面積や、所望の電流容量に応じて選択すればよい。

また、導電ポスト３２０は、接合面１２１ａの中心部の開口孔１２３ｂから図７中の上部の開口孔１２３ｃまで貫通する貫通孔１２３が形成されている。さらに、導電ポスト３２０では、貫通孔１２３の接合面１２１ａ側には、接合面１２１ａの中心部側を向いて傾斜した傾斜接合面１２３ａが開口孔１２３ｂの周りに沿って形成されている。なお、このような傾斜接合面１２３ａの傾斜角θも、例えば、３０度〜６０度とすることができ、導電ポスト３２０は、例えば、銅もしくは銅合金を成型したもの、または、これらの部材の表面に金、銀、ニッケル等のめっき処理を施したものを適用することができる。

次に、このような導電ポスト３２０による半導体チップ１０６の上部電極１０７に対する接合（図４のステップＳ２５）について図８を用いて説明する。
図８は、第４の実施の形態に係る半導体装置の導電ポストの接合方法を説明するための図である。

なお、図８（Ａ）は、導電ポスト３２０の接合面１２１ａで接合材１１０が押圧された状態、図８（Ｂ）は、導電ポスト３２０の接合面１２１ａ及び傾斜接合面１２３ａで接合材１１０が押圧された状態をそれぞれ表している。

第２の実施の形態と同様にして、加熱した雰囲気温度を維持して、金属粒子が凝集した接合材１１０（図１（Ｃ）参照）に、図８（Ａ）に示されるように、位置合わせした導電ポスト３２０の接合面１２１ａを押圧する。

さらに、導電ポスト３２０の接合面１２１ａで押圧すると、図８（Ｂ）に示されるように、傾斜接合面１２３ａも接合材１１０を接合面１２１ａの中心部側に押圧する。
すると、接合材１１０中の金属粒子は、接合面１２１ａから上部電極１０７に対して垂直に圧力を受けると共に、傾斜接合面１２３ａから接合面１２１ａの中心部（貫通孔１２３の中心）側に圧力を受ける。そして、金属粒子は焼結して、強固な接合層１１１が形成される。また、この際、接合材１１０から発生するガスは、開口孔１２３ｂから貫通孔１２３を通過して、開口孔１２３ｃから外部に排出される。

このように、導電ポスト３２０は、半導体チップ１０６の上部電極１０７の主面と対向して上部電極１０７と接合する接合面１２１ａを備える胴体部１２１と共に、胴体部１２１において接合面１２１ａの上部電極１０７への接合方向に対して上方に、接合面１２１ａの中心部側を向いて傾斜して備えられた傾斜接合面１２３ａを有するようにした。このような導電ポスト３２０を金属粒子を含む接合材１１０を介して上部電極１０７に押圧すると、胴体部１２１の接合面１２１ａにより金属粒子が垂直方向に押圧されると共に、傾斜接合面１２３ａにより金属粒子が接合面１２１ａの中心部側に押圧されるようになる。これにより、金属粒子が焼結して形成した接合層１１１は、導電ポスト３２０の接合面１２１ａのみならず、傾斜接合面１２３ａとも接合することから、導電ポスト３２０は、接合層１１１を介して上部電極１０７に強固に接合するようになる。また、貫通孔１２３を形成したために、このように傾斜接合面１２３ａと接合材１１０とで囲まれる空間内部のガスを外部に排出することができる。このため、導電ポスト３２０と上部電極１０７とが接合しやすくなり、確実に接合するようになる。

この結果、導電ポスト３２０が上部電極１０７に強固に接合した半導体装置１００は、外部から衝撃等を受けても、導電ポスト３２０の上部電極１０７からの離脱の発生が防止される。このため、半導体装置１００の信頼性が向上するようになる。

［第５の実施の形態］
第５の実施の形態では、第３の実施の形態及び第４の実施の形態の導電ポストを踏まえた別の導電ポストについて図９を用いて説明する。

図９は、第５の実施の形態に係る半導体装置の導電ポストを示す図である。
導電ポスト４２０は、第３の実施の形態の導電ポスト２２０（図６）に対して、第４の実施の形態の導電ポスト３２０の傾斜接合面１２３ａ及び貫通孔１２３（図７及び図８）を形成したものである。

このような導電ポスト４２０でも、導電ポスト４２０を金属粒子を含む接合材１１０を介して上部電極１０７に押圧すると、胴体部１２１の接合面１２１ａにより金属粒子が垂直方向に押圧されると共に、傾斜接合面１２２ａ，１２３ａにより金属粒子が接合面１２１ａの中心部側に押圧されるようになる。これにより、金属粒子が焼結して形成した接合層１１１は、導電ポスト４２０の接合面１２１ａのみならず、傾斜接合面１２２ａ，１２３ａとも接合することから、導電ポスト４２０は、接合層１１１を介して上部電極１０７に強固に接合するようになる。また、貫通孔１２２ｂ，１２３を形成したために、このように傾斜接合面１２２ａ，１２３ａと接合材１１０とで囲まれる空間内部のガスを外部に排出することができる。このため、導電ポスト４２０と上部電極１０７とが接合しやすくなり、確実に接合するようになる。

この結果、導電ポスト４２０が上部電極１０７に強固に接合した半導体装置１００は、外部から衝撃等を受けても、導電ポスト４２０の上部電極１０７からの離脱の発生が防止される。このため、半導体装置１００の信頼性が向上するようになる。

１電極部材
２接合材
２ａ金属粒子
２ｂバインダー材
２ｃ接合層
３接合部材
３ａ胴体部
３ｂ接合面
３ｃ傾斜接合面

Claims

電極部材と、金属粒子を介して接合部材とを接合する接合方法において、
前記接合部材は、前記電極部材の主面と対向して前記電極部材と接合する接合面を備える胴体部と、前記胴体部において前記接合面の前記電極部材への接合方向に対して上方に、前記接合面の中心部側を向いて傾斜して備えられた傾斜接合面と、を有し、
前記金属粒子が主面に配置された前記電極部材に対して前記接合部材を押圧して、前記胴体部の前記接合面で前記金属粒子を押圧し、
前記接合部材をさらに押圧して、前記接合面と共に前記傾斜接合面で前記金属粒子を押圧する、
ことを特徴とする接合方法。
前記傾斜接合面は、前記胴体部の側部に備えられ、
前記接合部材をさらに押圧して、前記接合面と共に前記傾斜接合面で前記金属粒子を押圧すると、前記傾斜接合面は前記金属粒子を前記胴体部の前記接合面の中心部側に押圧する、
ことを特徴とする請求項１記載の接合方法。
前記金属粒子は、加熱されると揮発する揮発性のバインダー材中に分散させて前記電極部材の主面上に塗布されており、
前記金属粒子を含む前記バインダー材を加熱しながら、前記電極部材に対して前記接合部材を押圧して、前記接合面及び前記傾斜接合面が前記金属粒子を押圧して、
押圧された前記金属粒子を焼結させて接合層を形成する、
ことを特徴とする請求項２記載の接合方法。
前記傾斜接合面は、前記電極部材に前記接合部材を押圧した際に、前記傾斜接合面と、前記金属粒子と、前記胴体部の側面とで囲まれる空間に通じる貫通孔が形成されている、
ことを特徴とする請求項３記載の接合方法。
前記傾斜接合面は、前記胴体部の前記接合面の中心部に備えられ、前記胴体部は前記中心部から前記胴体部の中心を通る貫通孔が形成されており、
前記接合部材をさらに押圧して、前記接合面と共に前記傾斜接合面で前記金属粒子を押圧すると、前記傾斜接合面は前記電極部材の主面上の前記金属粒子を前記胴体部の前記中心側に押圧する、
ことを特徴とする請求項１記載の接合方法。
電極部材と、凝集した複数の金属粒子を介して接合する接合部材において、
前記電極部材の主面と対向して前記電極部材と接合する接合面を備え、前記電極部材の主面上に配置された前記金属粒子を前記接合面で押圧する胴体部と、
前記胴体部において前記接合面の前記電極部材への接合方向に対して上方に、前記接合方向の断面視において前記接合面の中心部側を向いて前記胴体部の側面に対して３０度から６０度で傾斜して直線的に備えられ、前記接合面と共に前記金属粒子を押圧する傾斜接合面と、
を有することを特徴とする接合部材。