JP6019790B2 - 接合方法及び接合部材 - Google Patents
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Description
[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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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))。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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 (6)
- 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。
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