JP6053360B2 - Bonding method of electronic parts - Google Patents
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Description
本発明は、半導体パッケージ、半導体チップ等の電子部品の被着体を、金属微粒子と有機分散媒を含む加熱接合材料を用いて、加熱、又は加圧下での加熱により接合させる方法に関する。 The present invention relates to a method for bonding adherends of electronic components such as semiconductor packages and semiconductor chips by heating or heating under pressure using a heat bonding material containing metal fine particles and an organic dispersion medium.
最近、半導体部品の大電力化、モジュール化、高集積化、高信頼性化等が急速に進んでいる。このような実装機器の大電力化、高集積化等を実現するための電流密度の増大に伴う半導体製品の発熱により半導体の動作温度は高温になる傾向にある。従来は、ダイボンド材料等に高温での使用に耐えうる、高温鉛はんだが使用されてきたが、環境問題から高温鉛はんだの使用が抑制される傾向にあることから、高温での使用に耐えうる、他のダイボンド材料として、鉛を使用せずにバルク態の金属よりも低温の条件下で接合合が可能になる、金属ナノ粒子が配合された導電性ペーストによる接合が着目されてきている。 Recently, semiconductor components have been rapidly increased in power, modularization, high integration, high reliability, and the like. The operating temperature of a semiconductor tends to be high due to heat generation of a semiconductor product accompanying an increase in current density for realizing high power and high integration of such a mounted device. Conventionally, high-temperature lead solder that can withstand use at high temperatures has been used for die-bonding materials, etc., but use of high-temperature lead solder tends to be suppressed due to environmental problems, so it can withstand use at high temperatures As another die-bonding material, bonding by a conductive paste in which metal nanoparticles are blended, which can be bonded under conditions lower than that of a bulk metal without using lead, has attracted attention.
金属粒子を配合した加熱接合用の成形体（またはシート等）を用いて、電子部品（例えば半導体チップ）を加圧下で加熱・焼結して基板等に接合する場合、電子部品の外周部分には十分な圧力がかからないために、充分な接合状態が得られなくなる。そのため、接合方法としてはフリップチップボンダーやプレス等の装置を用いて、電子部品（例えば半導体チップ）のみを加圧・加熱して実装する方法が一般的である。しかし、電子部品（例えば半導体チップ）外周部近傍は該加圧が外側に逸散し易い状態になるため、加熱接合材の材料によっては構造が粗な状態の焼結体となるおそれがある。
また、加圧下で加熱して接合を行う際、加熱接合材が柔らかい場合や加熱したときに加熱接合材が軟化する材料の場合、加熱接合材が電子部品（例えば半導体チップ）の接合部からはみ出して硬化（または焼結）することになり、充分な接合厚さが確保できず、また導電性のダストとなって基板上に残存することが予想される。このような導電性ダストはパワー半導体製品においては、ショート等の不具合を引き起こす可能性がある。
When using heat-bonded compacts (or sheets, etc.) containing metal particles to heat and sinter electronic components (for example, semiconductor chips) under pressure, and bond them to substrates, etc. Since sufficient pressure is not applied, a sufficient bonding state cannot be obtained. Therefore, as a joining method, a method of mounting by pressing and heating only an electronic component (for example, a semiconductor chip) using a device such as a flip chip bonder or a press is generally used. However, in the vicinity of the outer peripheral portion of the electronic component (for example, a semiconductor chip), the pressure is likely to dissipate to the outside.
In addition, when bonding is performed by heating under pressure, when the heat-bonding material is soft or when the heat-bonding material is softened when heated, the heat-bonding material protrudes from the bonding portion of the electronic component (for example, a semiconductor chip). Therefore, it is expected that a sufficient bonding thickness cannot be secured, and that it remains as conductive dust on the substrate. Such conductive dust may cause problems such as short circuits in power semiconductor products.
例えば、特許文献１には、ＩＣチップをダイボンドする場合、ダイボンドによってＩＣチップの底面全体にエポキシ樹脂が広がるようにするために、エポキ樹脂はダイボンドに必要な量よりも充分に多く使用される。この場合、エポキ樹脂の粘性は低いために、ダイボンドによってＩＣチップに振動を加えるか、または加圧してＩＣチップの底面全体にわたって広げると、多量のエポキ樹脂が端子基板、ＩＣチップ間からはみ出して流出し、端子基板の表面上を流れてこの表面に設けられた第２のボンディングの表面に付着してしまう。このような付着が生ずると第１のボンディングパッドとのワイヤボンディングが不良となり、断線が生じてしまう問題がある。
このような問題を解決するために、ＩＣチップの取り付け部分と第２のボンディングパッドとの間に樹脂流出防止部を設け、該第２のボンディングパッドへの樹脂流出を阻止できることが開示されている。
For example, in Patent Document 1, when an IC chip is die-bonded, the epoxy resin is used in a sufficiently larger amount than that required for die-bonding so that the epoxy resin spreads over the entire bottom surface of the IC chip by die bonding. In this case, since the viscosity of the epoxy resin is low, if a vibration is applied to the IC chip by die bonding or if it is pressurized and spread over the entire bottom surface of the IC chip, a large amount of the epoxy resin protrudes between the terminal board and the IC chip and flows out. Then, it flows on the surface of the terminal substrate and adheres to the surface of the second bonding provided on this surface. When such adhesion occurs, there is a problem that wire bonding with the first bonding pad becomes defective and disconnection occurs.
In order to solve such a problem, it is disclosed that a resin outflow prevention portion can be provided between the IC chip mounting portion and the second bonding pad to prevent resin outflow to the second bonding pad. .
特許文献２には、ダイパッド上にソルダ材を載置して、押圧状態で、ダイパッドの下部からヒータブロックで昇温して接合し、該接合状態にある該ソルダ材を介して半導体チップをダイボンディングする、半導体装置の製造方法が開示されている。該半導体装置の製造方法において、該ソルダ材を平坦な押圧面を有する熱圧着ブロックの該押圧面で押圧することが開示されている。
特許文献３には、基板上にダイパッドを設け、さらにこの上にダイボンド材を介してＩＣチップを固定すると共に、基板側端子と外部端子とを設けたＩＣカードモジュールにおいて、接合力を高めるためにダイパッド表面を粗化処理した、ＩＣカードモジュールが開示されている。
In Patent Document 2, a solder material is placed on a die pad, bonded in a pressed state by heating from a lower portion of the die pad with a heater block, and a semiconductor chip is bonded via the solder material in the bonded state. A method of manufacturing a semiconductor device for bonding is disclosed. In the manufacturing method of the semiconductor device, it is disclosed that the solder material is pressed by the pressing surface of a thermocompression block having a flat pressing surface.
In Patent Document 3, a die pad is provided on a substrate, an IC chip is further fixed thereon via a die bonding material, and an IC card module provided with a substrate-side terminal and an external terminal is used to increase the bonding force. An IC card module having a roughened die pad surface is disclosed.
特許文献４には、ダイパッドの接合面上に接合材を供給する工程と、上記ダイパッドの接合面に対して半導体チップの接合面が傾斜するように、上記ダイパッド上に上記半導体チップを配置する配置工程と、上記ダイパッドの接合面に対して、上記半導体チップの接合面の傾斜角が小さくなるように上記半導体チップを移動させ、上記接合材を介して上記ダイパッドと上記半導体チップとを接合する接合工程とを含んでいることを特徴とするダイボンド方法が開示されている。上記接合材を介して上記ダイパッドと上記半導体チップとを接合する接合工程とを含んでいるので、接合材中に発生するボンドを低減することができると記載されている。 In Patent Document 4, a step of supplying a bonding material onto the bonding surface of the die pad, and an arrangement in which the semiconductor chip is disposed on the die pad so that the bonding surface of the semiconductor chip is inclined with respect to the bonding surface of the die pad. A step of bonding the die pad and the semiconductor chip through the bonding material by moving the semiconductor chip with respect to a bonding surface of the die pad so that an inclination angle of the bonding surface of the semiconductor chip is small with respect to the bonding surface of the die pad And a die bonding method characterized in that the method includes a process. It is described that since the bonding step of bonding the die pad and the semiconductor chip through the bonding material is included, the bond generated in the bonding material can be reduced.
特許文献５には、導電性ペースト組成物中の熱可塑性樹脂の含有量を０．１５〜４０重量％とすることが記載されており、前記熱可塑性樹脂の含有量を０．１５重量％以上とすることにより、分散性等を良好に維持して、熱圧着時の導電性ペースト組成物のはみ出しを防止することが記載されている。 Patent Document 5 describes that the content of the thermoplastic resin in the conductive paste composition is 0.15 to 40% by weight, and the content of the thermoplastic resin is 0.15% by weight or more. By doing so, it is described that the dispersibility and the like are maintained satisfactorily to prevent the conductive paste composition from protruding during thermocompression bonding.
金属粒子を含む加熱接合材料を被着体間に配置して加熱・加圧して接合部が形成されているが、接合方法としてはフリップチップボンダーやプレスなどの装置を用いて、電子部品（例えば半導体チップ）を加圧加熱して実装する方法が一般的である。
しかし、金属粒子を配合した、シート形状等の成形体やペースト状物からなる加熱接合材料で基板上に電子部品（例えば半導体チップ）を加圧加熱で基板等に接合する場合、電子部品の外周部分には十分な圧力がかからないと接合状態が悪くなる場合があり、一方、電子部品の外周部分には十分な圧力がかかると該加熱接合材料が接合部分からはみ出して焼結すると、充分な接合厚さが確保できなくなったり、導電性のダストとなって基板上に残ることが予想される。この導電性ダストはパワー半導体製品においては、ショート等の不具合を引き起こす可能性がある。
A heat bonding material containing metal particles is placed between adherends and heated and pressed to form a bonded portion. As a bonding method, an electronic component (for example, a flip chip bonder or a press) is used. A method of mounting by heating and heating a semiconductor chip) is common.
However, when an electronic component (for example, a semiconductor chip) is bonded to a substrate or the like by pressure heating with a heat-bonding material made of a molded product or paste in the form of a sheet containing metal particles, the outer periphery of the electronic component If sufficient pressure is not applied to the part, the bonding state may deteriorate. On the other hand, if sufficient pressure is applied to the outer peripheral part of the electronic component, if the heated bonding material protrudes from the bonded part and sinters, sufficient bonding will occur. It is expected that the thickness cannot be secured or remains as conductive dust on the substrate. This conductive dust may cause problems such as short circuits in power semiconductor products.
上記特許文献１には、ＩＣチップをダイボンドする場合、過剰に使用するエポキシ樹脂の広がりを防止するための樹脂流出防止部を設けることは記載されているが、接合材料として、金属微粒子と有機分散媒からなる加熱接合材料を使用する場合の加熱接合材料の接合部からの流出防止については記載されていない。
特許文献２、３には、ダイパッド上に電子部品を接合する際に、接合強度を向上するために、平坦な押圧面を有する熱圧着ブロックの該押圧面で押圧すること、ダイパッド表面を粗化処理して接合強度を向上することは記載されているが、いずれにも加熱接合材料を使用する場合の加熱接合材料の接合部からの流出防止については記載されていない。
特許文献４には、半導体チップの接合面が傾斜するように、上記ダイパッド上に上記半導体チップを配置することにより、接合材中に発生するボンドを低減することが記載されているが加熱接合材料の流出防止については記載されていない。
特許文献５には、導電性ペースト組成物中の熱可塑性樹脂の含有量一定割合以上にして、導電性ペースト組成物が接合面からはみ出すのを防止することが記載されているが、加熱接合材料を使用する場合の加熱接合材料の流出防止については記載されていない。
上記の通り、従来の加熱接合材料を被着体間に配置して、加熱、又は加圧下の加熱により接合する際に、加熱接合材料が接合面からみ出すのを十分に防止することできず、はみ出た加熱接合材料が被着体の周辺に付着してショート等の不都合を生ずるおそれがあった。
本発明は、ダイパッド上に電子部品を接合する場合等のように、被着体間に加熱接合材料を配置して加熱接合する際に、接合部から加熱接合材料のはみ出しを防止する手段を用いた接合方法を提供することを目的とする。
In the above-mentioned patent document 1, when an IC chip is die-bonded, it is described that a resin outflow prevention part is provided for preventing the spread of an excessively used epoxy resin. It does not describe prevention of outflow of the heat-bonding material from the joint when using a heat-bonding material made of a medium.
In Patent Documents 2 and 3, when an electronic component is bonded on a die pad, the surface of the die pad is roughened by pressing with a pressing surface of a thermocompression block having a flat pressing surface in order to improve bonding strength. Although it is described that the bonding strength is improved by processing, there is no description about prevention of outflow from the bonded portion of the heated bonding material when using the heated bonding material.
Patent Document 4 describes that the bonding generated in the bonding material is reduced by disposing the semiconductor chip on the die pad so that the bonding surface of the semiconductor chip is inclined. There is no mention of prevention of spillage.
Patent Document 5 describes that the content of the thermoplastic resin in the conductive paste composition is not less than a certain ratio to prevent the conductive paste composition from protruding from the bonding surface. No mention is made of prevention of outflow of the heat-bonding material when using.
As described above, when the conventional heat bonding material is arranged between the adherends and bonded by heating or heating under pressure, the heat bonding material cannot be sufficiently prevented from protruding from the bonding surface, The protruding heat bonding material may adhere to the periphery of the adherend and cause inconveniences such as a short circuit.
The present invention uses a means for preventing the heat bonding material from sticking out from the bonded portion when the heat bonding material is disposed between the adherends and heat bonded as in the case of bonding an electronic component on a die pad. It is an object to provide a bonding method.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ダイパッド上に電子部品を接合する場合等のように、被着体間に加熱接合材料を配置して加熱接合する際に、接合部から加熱接合材料のはみ出しを防止する手段を用いた接合を行うことにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and when a heat bonding material is disposed between adherends and heat bonded, such as when an electronic component is bonded on a die pad, It has been found that the above-mentioned problems can be solved by performing bonding using means for preventing the heat bonding material from protruding, and the present invention has been completed.
即ち、本発明は、以下の（１）〜（９）に記載する発明を要旨とする。
（１）平均一次粒子径が２〜５００ｎｍの金属微粒子（Ｐ）と、分子中に２以上の水酸基を有する１種または２種以上の多価アルコールを含む有機分散媒（Ｓ）とを含有してなる加熱接合材料（Ｍ）を電子部品の被着体間に配置して、加熱、又は加圧下の加熱により接合する、電子部品の接合方法であって、
前記被着体間の接合部から加熱接合材料（Ｍ）のはみ出しを防止する手段を用いた接合を行うことを特徴とする、電子部品の接合方法。
（２）平均一次粒子径が２〜５００ｎｍの金属微粒子（Ｐ）と、分子中に２以上の水酸基を有する１種または２種以上の多価アルコールを含む有機分散媒（Ｓ）とを含有してなる加熱接合材料（Ｍ）を電子部品の被着体間に配置して、加熱、又は加圧下の加熱により接合する、電子部品の接合方法であって、
前記被着体間の接合部から加熱接合材料（Ｍ）のはみ出しを防止する手段を用いた接合が、
（ｉ）被着体の接合部から加熱接合材料（Ｍ）がはみ出すのを防止する、無機材料で形成されたガイド枠（Ｇ１）を配設させた接合（Ａ）、
（ii）被着体の接合部から加熱接合材料（Ｍ）がはみ出すのを防止する、型追従性の高い可塑性有機材料で形成されたガイド枠（Ｇ２）を配設させた接合（Ｂ）、
（iii）被着体の接合部面に加熱接合材料（Ｍ）を配置させた後に、型追従性の高い可塑性有機シート状材料（Ｓ）で上部被着体と加熱接合材料（Ｍ）の全体を覆った状態での接合（Ｃ）、
（iv）被着体の接合部面に加熱接合材料（Ｍ）を配置させた後に、少なくとも２つの被着体と加熱接合材料（Ｍ）をシリコンオイル中に浸漬させて、シリコンオイルに２〜３０ＭＰａの静水圧を加えた状態での接合（Ｄ）、又は
（ｖ）被着体の接合部面のいずれか一方または双方を粗面化処理して、接合する際に加熱接合材料の接合部からのはみ出しを抑制する接合（Ｅ）、
であることを特徴とする、電子部品の接合方法。
（３）前記加熱接合材料（Ｍ）のはみ出しを防止する手段を用いた接合（Ａ）が、はみ出しを防止するガイド枠（Ｇ１）の配設により、加熱接合材料（Ｍ）が水平方向では、ガイド枠（Ｇ１）で覆われ、垂直方向では下部側の被着体と、上部側の被着体又は上部側の被着体と前記ガイド枠の一部で覆われた状態のはみ出しを防止する手段での接合であることを特徴とする、前記（２）に記載の電子部品の接合方法。
That is, the gist of the present invention is the invention described in the following (1) to (9).
(1) containing metal fine particles (P) having an average primary particle diameter of 2 to 500 nm and an organic dispersion medium (S) containing one or more polyhydric alcohols having two or more hydroxyl groups in the molecule. A heating bonding material (M) is placed between the adherends of the electronic component and bonded by heating or heating under pressure,
A method for joining electronic parts, characterized in that joining is performed using means for preventing the heat-bonding material (M) from protruding from the joint between the adherends.
(2) containing fine metal particles (P) having an average primary particle diameter of 2 to 500 nm and an organic dispersion medium (S) containing one or more polyhydric alcohols having two or more hydroxyl groups in the molecule. A heating bonding material (M) is placed between the adherends of the electronic component and bonded by heating or heating under pressure,
Bonding using means for preventing the heat bonding material (M) from protruding from the bonded portion between the adherends,
(I) Bonding (A) in which a guide frame (G1) formed of an inorganic material is disposed to prevent the heat bonding material (M) from protruding from the bonded portion of the adherend.
(Ii) Bonding (B) in which a guide frame (G2) formed of a plastic organic material having high mold following property is provided to prevent the heat bonding material (M) from protruding from the bonded portion of the adherend.
(Iii) After placing the heat-bonding material (M) on the bonding surface of the adherend, the entire upper adherend and the heat-bonding material (M) are made of a plastic organic sheet-like material (S) having high mold following ability. (C) in a state of covering
(Iv) After placing the heat bonding material (M) on the bonding surface of the adherend, at least two adherends and the heat bonding material (M) are immersed in silicon oil, Joining in a state where a hydrostatic pressure of 30 MPa is applied (D), or (v) either one or both of the joining part surfaces of the adherend are subjected to a roughening treatment, and the joining part of the heating joining material is joined. Bonding (E) to prevent protrusion from
A method for joining electronic parts, characterized in that:
(3) In the bonding (A) using the means for preventing the heat bonding material (M) from protruding, due to the arrangement of the guide frame (G1) to prevent the heat bonding material (M), the heat bonding material (M) is in the horizontal direction, Covering with the guide frame (G1) and preventing the protrusion in the state where it is covered with the lower adherend and the upper adherend or the upper adherend and a part of the guide frame in the vertical direction. The electronic component joining method according to (2), wherein the electronic component is joined by means.
（４）前記加熱接合材料（Ｍ）のはみ出しを防止する手段を用いた接合（Ａ）が、はみ出しを防止するガイド枠（Ｇ１）の配設と、下部側の被着体に加熱接合材料（Ｍ）を埋設する凹部を設けることにより、加熱接合材料（Ｍ）が水平方向では、下部側の被着体の凹部の壁又は下部側の被着体の凹部の壁と前記ガイド枠の一部で覆われ、垂直方向では下部側の被着体の凹部の底部と上部側の被着体、または下部側の被着体の凹部の底部と上部側の被着体と前記ガイド枠の一部で覆われた状態のはみ出しを防止する手段での接合であることを特徴とする、前記（２）に記載の電子部品の接合方法。
（５）前記はみ出しを防止する手段を用いた接合（Ａ）で使用する、無機材料で形成されたガイド枠（Ｇ１）が加熱接合材料（Ｍ）から発生するガス状物を通過させ、かつ金属微粒子（Ｐ）を通過させない材料から形成されていることを特徴とする、前記（２）から（４）のいずれかに記載の電子部品の接合方法。
（６）前記無機材料で形成されたガイド枠（Ｇ１）が多孔質のセラミックであることを特徴とする、前記（２）から（５）のいずれかに記載の電子部品の接合方法。
（７）前記多孔質のセラミックが多孔質の窒化物セラミックであることを特徴とする、前記（６）に記載の電子部品の接合方法。
（８）前記型追従性の高い可塑性有機材料で形成されたガイド枠（Ｇ２）、又は型追従性の高い可塑性有機シート状材料（Ｓ）が熱可塑性材料、又はシリコン樹脂材料であることを特徴とする、前記（２）に記載の電子部品の接合方法。
（９）前記加熱接合材料（Ｍ）がシート形状の加熱接合成形体（Ｔ１）、又は加熱接合ペースト状物（Ｔ２）であることを特徴とする、前記（１）から（８）のいずれかに記載の電子部品の接合方法。
(4) The bonding (A) using the means for preventing the heat bonding material (M) from protruding is provided with a guide frame (G1) for preventing the protrusion and the bonding material ( M) is provided so that the heat bonding material (M) in the horizontal direction has a wall of the concave portion of the lower adherend or a wall of the concave portion of the lower adherend and a part of the guide frame. In the vertical direction, the bottom and upper adherends of the recesses of the lower adherend, or the lower and upper adherends of the lower adherend and a part of the guide frame in the vertical direction The method for joining electronic components according to (2) above, characterized in that the joining is performed by means for preventing the protrusion of the state covered with the electronic component.
(5) The guide frame (G1) formed of an inorganic material used in the joining (A) using the means for preventing the protrusion allows a gaseous matter generated from the heated joining material (M) to pass through, and a metal The electronic component joining method according to any one of (2) to (4), wherein the electronic component is formed of a material that does not allow the fine particles (P) to pass therethrough.
(6) The electronic component joining method according to any one of (2) to (5), wherein the guide frame (G1) formed of the inorganic material is a porous ceramic.
(7) The electronic component joining method according to (6), wherein the porous ceramic is a porous nitride ceramic.
(8) The guide frame (G2) formed of the plastic organic material having a high mold following property or the plastic organic sheet material (S) having a high mold following property is a thermoplastic material or a silicon resin material. The method for joining electronic components according to (2) above.
(9) Any of (1) to (8) above, wherein the heat-bonding material (M) is a sheet-shaped heat-bonded molded body (T1) or a heat-bonded paste (T2). A method for joining electronic components as described in 1.
加熱接合材料（Ｍ）を電子部品の被着体間に配置して、加熱、又は加圧下の加熱により被着体間を接合する際、加熱接合材料（Ｍ）にかかる圧力が接合部の外周方向に逸散するのを防止するために、更には加熱接合材料（Ｍ）が軟化して被着体の外周部に流れ出すことを防ぐことを防止するために、上記はみ出しを防止する手段を用いた接合を採用することにより、電子部品等の被着体接合部の加熱接合材料（Ｍ）が接合部からはみ出しを防止すると共に、接合強度を向上して、加熱接合材料（Ｍ）が被着体間の接合部全面でより均一性の高い焼結構造にすることが可能となる。 When the heat-bonding material (M) is disposed between the adherends of the electronic component and the adherends are bonded by heating or heating under pressure, the pressure applied to the heat-bonding material (M) is the outer periphery of the bonded portion. In order to prevent the heat bonding material (M) from softening and flowing out to the outer peripheral portion of the adherend, the above-mentioned means for preventing the protrusion is used. By adopting the conventional bonding, the heat bonding material (M) of the adherend bonding portion such as an electronic component prevents the protrusion from protruding from the bonding portion, and the bonding strength is improved, so that the heat bonding material (M) is deposited. It becomes possible to make a sintered structure with higher uniformity over the entire joint portion between the bodies.
本発明の電子部品の接合方法は、平均一次粒子径が２〜５００ｎｍの金属微粒子（Ｐ）と、分子中に２以上の水酸基を有する１種または２種以上の多価アルコールを含む有機分散媒（Ｓ）とを含有してなる加熱接合材料（Ｍ）を電子部品の被着体間に配置して、加熱、又は加圧下の加熱により接合する、電子部品の接合方法であって、
前記被着体間の接合部から加熱接合材料（Ｍ）のはみ出しを防止する手段を用いた接合を行うことを特徴とする。
上記被着体間の接合部から加熱接合材料（Ｍ）のはみ出しを防止する手段を用いた接合としては、下記の接合（Ａ）〜（Ｅ）が挙げられる。
（ｉ）被着体の接合部から加熱接合材料（Ｍ）がはみ出すのを防止する、無機材料で形成されたガイド枠（Ｇ１）を配設させた接合（Ａ）
（ii）被着体の接合部から加熱接合材料（Ｍ）がはみ出すのを防止する、型追従性の高い可塑性有機材料で形成されたガイド枠（Ｇ２）を配設させた接合（Ｂ）
（iii）被着体の接合部面に加熱接合材料（Ｍ）を配置させた後に、型追従性の高い可塑性有機シート状材料（Ｓ）で上部被着体と加熱接合材料（Ｍ）の全体を覆った状態での接合（Ｃ）
（iv）被着体の接合部面に加熱接合材料（Ｍ）を配置させた後に、少なくとも２つの被着体と加熱接合材料（Ｍ）をシリコンオイル中に浸漬させて、シリコンオイルに２〜３０ＭＰａの静水圧を加えた状態での接合（Ｄ）
（ｖ）被着体の接合部面のいずれか一方または双方を粗面化処理して、接合する際に加熱接合材料の接合部からのはみ出しを抑制する接合（Ｅ）
The electronic component joining method of the present invention comprises an organic dispersion medium comprising metal fine particles (P) having an average primary particle diameter of 2 to 500 nm and one or more polyhydric alcohols having two or more hydroxyl groups in the molecule. (S) is a method for joining electronic parts, wherein a heat joining material (M) containing the electronic parts is disposed between adherends of electronic parts and joined by heating or heating under pressure,
Bonding is performed using a means for preventing the heat bonding material (M) from protruding from the bonding portion between the adherends.
The following joining (A)-(E) is mentioned as a joining using the means which prevents the heating joining material (M) from protruding from the junction part between the said adherends.
(I) Bonding (A) in which a guide frame (G1) formed of an inorganic material is provided to prevent the heat bonding material (M) from protruding from the bonded portion of the adherend.
(Ii) Bonding (B) in which a guide frame (G2) formed of a plastic organic material having high mold following property is provided to prevent the heat bonding material (M) from protruding from the bonded portion of the adherend.
(Iii) After placing the heat-bonding material (M) on the bonding surface of the adherend, the entire upper adherend and the heat-bonding material (M) are made of a plastic organic sheet-like material (S) having high mold following ability. (C) with the cover covered
(Iv) After placing the heat bonding material (M) on the bonding surface of the adherend, at least two adherends and the heat bonding material (M) are immersed in silicon oil, Joining with a hydrostatic pressure of 30 MPa (D)
(V) Bonding (E) in which one or both of the bonded portion surfaces of the adherend are subjected to a roughening treatment to prevent the heated bonding material from protruding from the bonded portion when bonded.
以下に本発明について、説明する。
〔１〕加熱接合材料（Ｍ）
加熱接合材料（Ｍ）は、平均一次粒子径が２〜５００ｎｍの金属微粒子（Ｐ）と、分子中に２以上の水酸基を有する１種または２種以上の多価アルコールを含む有機分散媒（Ｓ）とを含有してなる加熱接合材料である。
加熱接合材料（Ｍ）は後述するように、シート形状の加熱接合成形体（Ｔ１）、又はシート形状の加熱接合ペースト状物（Ｔ２）とすることができる。
（１）金属微粒子（Ｐ）
金属微粒子（Ｐ）は、焼結性を有する、平均一次粒子径２〜５００ｎｍの金属微粒子（Ｐ１）のみであってもよく、更に該金属微粒子（Ｐ１）に、平均一次粒子径０．５〜５０μｍの金属微粒子（Ｐ２）を併用することができる。金属微粒子としては、特に制限はないが金、銀、銅、白金、パラジウム、タングステン、ニッケル、鉄、コバルト、タンタル、ビスマス、鉛、インジウム、錫、亜鉛、チタン、及びアルミニウムから選択される１種もしくは２種以上の微粒子を使うことができる。
加熱接合材料（Ｍ）に使用する金属微粒子（Ｐ）は、はんだペーストの場合と異なり、少なくとも１種以上の高純度銅微粒子をそのまま使用することができるので、接合強度と導電性に優れる接合体を得ることが可能になる。一般にはんだペーストの場合、実装対象である基板の銅パッド部分の酸化を取り除くためにフラックス（有機成分）を含有しており、更に金属材料に含まれる不純物として少量ではあるがＡｌ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｓ等の金属が含まれることが多い。
The present invention will be described below.
[1] Heat bonding material (M)
The heat bonding material (M) is an organic dispersion medium (S) containing metal fine particles (P) having an average primary particle diameter of 2 to 500 nm and one or more polyhydric alcohols having two or more hydroxyl groups in the molecule. ).
As will be described later, the heat-bonding material (M) can be a sheet-shaped heat-bonded molded body (T1) or a sheet-shaped heat-bonded paste (T2).
(1) Metal fine particles (P)
The metal fine particles (P) may be only metal fine particles (P1) having a sinterability and having an average primary particle diameter of 2 to 500 nm, and further to the metal fine particles (P1), an average primary particle diameter of 0.5 to 50 μm fine metal particles (P2) can be used in combination. The metal fine particles are not particularly limited, but are selected from gold, silver, copper, platinum, palladium, tungsten, nickel, iron, cobalt, tantalum, bismuth, lead, indium, tin, zinc, titanium, and aluminum. Alternatively, two or more kinds of fine particles can be used.
Unlike the case of the solder paste, the metal fine particles (P) used for the heat-bonding material (M) can use at least one kind of high-purity copper fine particles as they are, so that the bonded body is excellent in bonding strength and conductivity. Can be obtained. In general, in the case of a solder paste, it contains a flux (organic component) in order to remove the oxidation of the copper pad portion of the substrate to be mounted, and further, Al, Zn, Cd, Often contains metals such as As.
（イ）金属微粒子（Ｐ１）
金属微粒子（Ｐ１）は、一次粒子の平均粒子径が２〜５００ｎｍの金属微粒子であれば特に制限されるものではない。金属微粒子（Ｐ１）の一次粒子の平均粒子径が２ｎｍ未満のものは製造上の困難性を伴い、一方、一次粒子の平均粒子径が５００ｎｍ以下で精密な導電パターンを形成することができ、焼成も容易になる。
(A) Metal fine particles (P1)
The metal fine particles (P1) are not particularly limited as long as the average particle diameter of primary particles is 2 to 500 nm. When the average particle size of the primary particles of the metal fine particles (P1) is less than 2 nm, there are difficulties in production, while the average particle size of the primary particles is 500 nm or less, and a precise conductive pattern can be formed. Will also be easier.
（ロ）金属微粒子（Ｐ２）
加熱接合材料（Ｍ）に、一次粒子の平均粒子径が２〜５００ｎｍの金属微粒子（Ｐ１）に加えて、一次粒子の平均粒子径０．５〜５０μｍの金属微粒子（Ｐ２）を分散させて使用することもできる。金属微粒子としては、特に制限はないが金、銀、銅、白金、パラジウム、タングステン、ニッケル、鉄、コバルト、タンタル、ビスマス、鉛、インジウム、錫、亜鉛、チタン、及びアルミニウムから選択される１種もしくは２種以上の微粒子を使うことができ、特に銅が好ましい。
特に金属微粒子（Ｐ）として、平均一次粒子径が２〜５００ｎｍの金属微粒子（Ｐ１）に、更に平均一次粒子径が０．５〜５０μｍの金属微粒子（Ｐ２）を使用すると、金属微粒子（Ｐ２）間に金属微粒子（Ｐ１）が分散して、加熱処理する際に金属微粒子（Ｐ１）の自由な移動を効果的に抑制することができ、前述の金属微粒子（Ｐ１）の分散性と安定性を向上するのでその結果、加熱焼成でより均質な粒子径と空孔を有する多孔質体を形成することが可能になる。
(B) Metal fine particles (P2)
In addition to metal fine particles (P1) having an average primary particle diameter of 2 to 500 nm, metal fine particles (P2) having an average primary particle diameter of 0.5 to 50 μm are dispersed in the heat bonding material (M). You can also The metal fine particles are not particularly limited, but are selected from gold, silver, copper, platinum, palladium, tungsten, nickel, iron, cobalt, tantalum, bismuth, lead, indium, tin, zinc, titanium, and aluminum. Alternatively, two or more kinds of fine particles can be used, and copper is particularly preferable.
In particular, when metal fine particles (P2) having an average primary particle diameter of 0.5 to 50 μm are further used as metal fine particles (P2), metal fine particles (P2) having an average primary particle diameter of 0.5 to 50 μm are used. The fine metal particles (P1) are dispersed between the metal fine particles (P1) during the heat treatment, and the free movement of the fine metal particles (P1) can be effectively suppressed. As a result, it becomes possible to form a porous body having a more uniform particle size and pores by heating and baking.
金属微粒子（Ｐ２）の平均一次粒子径は、０．５〜５０μｍが好ましい。金属微粒子（Ｐ２）の平均一次粒子径が０．５μｍ未満では金属微粒子（Ｐ２）の添加効果が発現せず、５０μｍを超えると焼成が困難になるおそれがある。
ここで、一次粒子の平均粒子径とは、二次粒子を構成する個々の銅微粒子の一次粒子の直径の意味である。該一次粒子径は、電子顕微鏡を用いて測定することができる。また、平均粒子径とは、一次粒子の数平均粒子径を意味する。
The average primary particle diameter of the metal fine particles (P2) is preferably 0.5 to 50 μm. If the average primary particle diameter of the metal fine particles (P2) is less than 0.5 μm, the effect of adding the metal fine particles (P2) does not appear, and if it exceeds 50 μm, firing may be difficult.
Here, the average particle diameter of primary particles means the diameter of primary particles of individual copper fine particles constituting the secondary particles. The primary particle diameter can be measured using an electron microscope. The average particle size means the number average particle size of primary particles.
（２）有機分散媒（Ｓ）
有機分散媒（Ｓ）には、分子中に２以上の水酸基を有する１種または２種以上の多価アルコール（Ａ１）が含まれるが、他の有機溶媒として、アミド基を有する化合物（Ａ２）、アミン化合物（Ａ３）、低沸点有機溶媒（Ａ４）等を含有させることができる。
（イ）多価アルコール（Ａ１）
多価アルコール（Ａ１）としては、分子中に２以上の水酸基を有する、エチレングリコ−ル、ジエチレングリコ−ル、１，２−プロパンジオ−ル、１，３−プロパンジオ−ル、１，２−ブタンジオ−ル、１，３−ブタンジオ−ル、１，４−ブタンジオ−ル、２−ブテン−１，４−ジオール、２，３−ブタンジオ−ル、ペンタンジオ−ル、ヘキサンジオ−ル、オクタンジオ−ル、グリセロール、１，１，１−トリスヒドロキシメチルエタン、２−エチル−２−ヒドロキシメチル−１，３−プロパンジオール、１，２，６−ヘキサントリオール、１，２，３−ヘキサントリオール、１，２，４−ブタントリオール、トレイトール、エリトリト−ル、ペンタエリスリト−ル、ペンチト−ル、１−プロパノール、２−プロパノール、２−ブタノール、２−メチル２−プロパノール、キシリトール、リビトール、アラビトール、ヘキシト−ル、マンニトール、ソルビトール、ズルシトール、グリセリンアルデヒド、ジオキシアセトン、トレオース、エリトルロース、エリトロース、アラビノース、リボース、リブロース、キシロース、キシルロース、リキソース、グルコ−ス、フルクト−ス、マンノース、イドース、ソルボース、グロース、タロース、タガトース、ガラクトース、アロース、アルトロース、ラクト−ス、イソマルト−ス、グルコヘプト−ス、ヘプト−ス、マルトトリオース、ラクツロース、及びトレハロースの中から選択される１種又は２種以上を上げることができる。
これらは還元性を有するので金属微粒子（Ｐ）表面が還元され、更に加熱処理を行うことで多価アルコール（Ａ１）が連続的に蒸発して、その液体および蒸気が存在する雰囲気で還元・焼成されると金属微粒子（Ｐ）の焼結が促進される。
尚、加熱接合材料（Ｍ）の焼結性を考慮すると、多価アルコール（Ａ１）が有機分散媒（Ｓ）中に４０質量％以上含有されていることが好ましい。
(2) Organic dispersion medium (S)
The organic dispersion medium (S) contains one or two or more polyhydric alcohols (A1) having two or more hydroxyl groups in the molecule, but the compound (A2) having an amide group as another organic solvent. , An amine compound (A3), a low-boiling organic solvent (A4) and the like can be contained.
(I) Polyhydric alcohol (A1)
Examples of the polyhydric alcohol (A1) include ethylene glycol, diethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2- having two or more hydroxyl groups in the molecule. Butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2-butene-1,4-diol, 2,3-butanediol, pentanediol, hexanediol, octanediol, Glycerol, 1,1,1-trishydroxymethylethane, 2-ethyl-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol, 1,2,6-hexanetriol, 1,2,3-hexanetriol, 1,2 , 4-butanetriol, threitol, erythritol, pentaerythritol, pentitol, 1-propanol, 2-propanol, 2-butanol, -Methyl 2-propanol, xylitol, ribitol, arabitol, hexitol, mannitol, sorbitol, dulcitol, glyceraldehyde, dioxyacetone, threose, erythrulose, erythrose, arabinose, ribose, ribulose, xylose, xylulose, lyxose, glucose , Fructose, mannose, idose, sorbose, growth, talose, tagatose, galactose, allose, altrose, lactose, isomaltose, glucoheptose, heptose, maltotriose, lactulose, and trehalose 1 type or 2 types or more selected from can be raised.
Since these are reducible, the surface of the metal fine particles (P) is reduced, and further heat treatment causes the polyhydric alcohol (A1) to continuously evaporate, which is reduced and calcined in an atmosphere where the liquid and vapor are present. Then, sintering of the metal fine particles (P) is promoted.
In consideration of the sinterability of the heat bonding material (M), it is preferable that the organic dispersion medium (S) contains 40% by mass or more of the polyhydric alcohol (A1).
（ロ）アミド基を有する化合物（Ａ２）
アミド基を有する化合物（Ａ２）としては、Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ−メチルプロパンアミド、ホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、１−メチル−２−ピロリドン、ヘキサメチルホスホリックトリアミド、２−ピロリジノン、ε−カプロラクタム、及びアセトアミドの中から選択される１種又は２種以上を例示することができる。
アミド基を有する化合物（Ａ２）は有機分散媒（Ｓ）中で１０〜８０質量％となるように配合することができる。
(B) Compound having an amide group (A2)
As the compound having an amide group (A2), N-methylacetamide, N-methylformamide, N-methylpropanamide, formamide, N, N-dimethylacetamide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, N, Examples thereof include one or more selected from N-dimethylformamide, 1-methyl-2-pyrrolidone, hexamethylphosphoric triamide, 2-pyrrolidinone, ε-caprolactam, and acetamide.
The compound (A2) having an amide group can be blended in the organic dispersion medium (S) so as to be 10 to 80% by mass.
（ハ）アミン化合物（Ａ３）
アミン化合物（Ａ３）としては、脂肪族第一アミン、脂肪族第二アミン、脂肪族第三アミン、脂肪族不飽和アミン、脂環式アミン、芳香族アミン、及びアルカノールアミンの中から選択される１種又は２種以上のアミン化合物が挙げられ、その具体例としてはメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ｎ−プロピルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、ジ−ｎ−ブチルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、ｔ−プロピルアミン、ｔ−ブチルアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、テトラメチレンジアミン、テトラメチルプロピレンジアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、モノ−ｎ−オクチルアミン、モノ−２エチルヘキシルアミン、ジ−ｎ−オクチルアミン、ジ−２エチルヘキシルアミン、トリ−ｎ−オクチルアミン、トリ−２エチルヘキシルアミン、トリイソブチルアミン、トリヘキシルアミン、トリイソオクチルアミン、トリイソノニルアミン、トリフェニルアミン、ジメチルココナットアミン、ジメチルオクチルアミン、ジメチルデシルアミン、ジメチルラウリルアミン、ジメチルミリスチルアミン、ジメチルパルミチルアミン、ジメチルステアリルアミン、ジメチルベヘニルアミン、ジラウリルモノメチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、メタノールアミン、ジメタノールアミン、トリメタノールアミン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、プロパノールアミン、イソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ブタノールアミン、Ｎ−メチルエタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、Ｎ−エチルエタノールアミン、Ｎ−エチルジエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミン、Ｎ−ｎ−ブチルエタノールアミン、Ｎ−ｎ−ブチルジエタノールアミン、及び２−（２−アミノエトキシ）エタノールの中から選択される１種又は２種以上を挙げることができる。アミン化合物（Ａ３）は有機分散媒（Ｓ）中で０．３〜３０質量％となるように配合することができる。
(C) Amine compound (A3)
The amine compound (A3) is selected from aliphatic primary amines, aliphatic secondary amines, aliphatic tertiary amines, aliphatic unsaturated amines, alicyclic amines, aromatic amines, and alkanolamines. Examples of the amine compound include one or more kinds, and specific examples thereof include methylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, n-propylamine, di-n-propylamine, and tri-n-propylamine. , N-butylamine, di-n-butylamine, tri-n-butylamine, t-propylamine, t-butylamine, ethylenediamine, propylenediamine, tetramethylenediamine, tetramethylpropylenediamine, pentamethyldiethylenetriamine, mono-n-octylamine , Mono-2Echi Hexylamine, di-n-octylamine, di-2ethylhexylamine, tri-n-octylamine, tri-2ethylhexylamine, triisobutylamine, trihexylamine, triisooctylamine, triisononylamine, triphenylamine , Dimethyl coconut amine, dimethyl octyl amine, dimethyl decyl amine, dimethyl lauryl amine, dimethyl myristyl amine, dimethyl palmityl amine, dimethyl stearyl amine, dimethyl behenyl amine, dilauryl monomethyl amine, diisopropyl ethyl amine, methanol amine, dimethanol amine, Trimethanolamine, ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, propanolamine, isopropanolamine, diisopropano Ruamine, triisopropanolamine, butanolamine, N-methylethanolamine, N-methyldiethanolamine, N, N-dimethylethanolamine, N-ethylethanolamine, N-ethyldiethanolamine, N, N-diethylethanolamine, Nn -1 type, or 2 or more types selected from -butylethanolamine, Nn-butyldiethanolamine, and 2- (2-aminoethoxy) ethanol can be mentioned. An amine compound (A3) can be mix | blended so that it may become 0.3-30 mass% in an organic dispersion medium (S).
（ニ）有機溶媒（Ａ４）
有機溶媒（Ａ４）は、常圧における沸点が６０〜１２０℃（沸点は常圧における沸点をいう。以下同じ）で、比較的沸点の低い有機溶媒である。
有機溶媒（Ａ４）としては、分子中に１つのヒドロキシル基を有するアルコール、エーテル、及びケトンから選択される１種又は２種以上が好ましい。
前記分子中に１つのヒドロキシル基を有するアルコールとしては、メタノール（６４．７℃）、エタノール（７８．０℃）、１−プロパノール（９７．１５℃）、２−プロパノール（８２．４℃）、２−ブタノール（１００℃）、２−メチル２−プロパノール（８３℃）の中から選択される１種又は２種以上を例示することができる。前記エーテルとしては、ジエチルエーテル（３５℃）、メチルプロピルエーテル（３１℃）、ジプロピルエーテル（８９℃）、ジイソプロピルエーテル（６８℃）、メチル−ｔ−ブチルエーテル（５５．３℃）、ｔ−アミルメチルエーテル（８５℃）、ジビニルエーテル（２８．５℃）、エチルビニルエーテル（３６℃）、アリルエーテル（９４℃）の中から選択される１種又は２種以上を例示することができる。また、前記ケトンとしては、アセトン（５６．５℃）、メチルエチルケトン（７９．５℃）、ジエチルケトン（１００℃）の中から選択される１種又は２種以上を例示することができる。
有機分散媒（Ｓ）中に低沸点有機溶媒である有機溶媒（Ａ４）が含まれることで、有機分散媒（Ｓ）の粘度を調整してパターン形成の精度を向上することができる。
有機分散媒（Ｓ）中の有機溶媒（Ａ４）の含有割合は１〜３０質量％程度配合することができる。
(D) Organic solvent (A4)
The organic solvent (A4) is an organic solvent having a boiling point at normal pressure of 60 to 120 ° C. (boiling point refers to a boiling point at normal pressure; the same applies hereinafter) and a relatively low boiling point.
As an organic solvent (A4), 1 type, or 2 or more types selected from the alcohol, ether, and ketone which have one hydroxyl group in a molecule | numerator are preferable.
Examples of the alcohol having one hydroxyl group in the molecule include methanol (64.7 ° C), ethanol (78.0 ° C), 1-propanol (97.15 ° C), 2-propanol (82.4 ° C), Examples thereof include one or more selected from 2-butanol (100 ° C.) and 2-methyl 2-propanol (83 ° C.). Examples of the ether include diethyl ether (35 ° C.), methyl propyl ether (31 ° C.), dipropyl ether (89 ° C.), diisopropyl ether (68 ° C.), methyl t-butyl ether (55.3 ° C.), t-amyl. Examples thereof include one or more selected from methyl ether (85 ° C.), divinyl ether (28.5 ° C.), ethyl vinyl ether (36 ° C.), and allyl ether (94 ° C.). Examples of the ketone include one or more selected from acetone (56.5 ° C.), methyl ethyl ketone (79.5 ° C.), and diethyl ketone (100 ° C.).
By including the organic solvent (A4), which is a low-boiling organic solvent, in the organic dispersion medium (S), the viscosity of the organic dispersion medium (S) can be adjusted to improve the accuracy of pattern formation.
About 1 to 30% by mass of the organic solvent (A4) in the organic dispersion medium (S) can be blended.
（３）加熱接合材料（Ｍ）
本発明の加熱接合材料（Ｍ）は、金属微粒子（Ｐ）が有機分散媒（Ｓ）中に分散している、常温でシート形状の加熱接合成形体（Ｔ１）、又は加熱接合ペースト状物（Ｔ２）とすることができる。加熱接合材料（Ｍ）は、被接合面（例えば、セラミック板（Ｃ）表面）に、加熱接合材料（Ｍ）からなるパターン化物を配置し、更に該パターン化物上に導電性金属板（Ｋ）を配置して、金属微粒子（Ｐ）が焼結する温度の範囲で加熱すると多価アルコール（Ａ１）が銅微粒子（Ｐ）表面を還元して活性化し、金属微粒子（Ｐ）同士の焼結を促進する。その結果、ナノサイズの金属微粒子を含むペーストを用いた場合と同様に、電極と基板を電気的、機械的に接合することが可能になる。尚、加熱接合材料（Ｍ）を加熱焼結する際に有機分散媒（Ｓ）は分解、蒸発等により除去される。
加熱接合材料（Ｍ）における、有機分散媒（Ｓ）／金属微粒子（Ｐ）の割合（質量比）は、パターニングと焼結性を考慮し、安定した接合力を得るためには１０／９０〜７０／３０が望ましいが、シート形状の加熱接合成形体（Ｔ１）、又は加熱接合ペースト状物（Ｔ２）のいずれを選択するかによって、その割合も決められる。
加熱接合材料（Ｍ）は、公知の混合機、捏和機等を使用して、金属微粒子（Ｐ）を有機分散媒（Ｓ）に分散させることにより得ることができる。加熱接合材料（Ｍ）は、はんだペーストに含まれるような不純物を含まない、高純度の金属微粒子（Ｐ）を使用することが可能であるので、接合強度と導電率を向上することが可能になる。
(3) Heat bonding material (M)
The heat-bonding material (M) of the present invention comprises a sheet-shaped heat-bonded molded body (T1) or a heat-bonded paste (T1) in which metal fine particles (P) are dispersed in an organic dispersion medium (S). T2). The heat-bonding material (M) includes a patterned product made of the heat-bonding material (M) on the surface to be bonded (for example, the surface of the ceramic plate (C)), and a conductive metal plate (K) on the patterned material. And heating in the temperature range where the metal fine particles (P) sinter, the polyhydric alcohol (A1) reduces and activates the surface of the copper fine particles (P) to sinter the metal fine particles (P). Facilitate. As a result, the electrode and the substrate can be electrically and mechanically joined as in the case of using the paste containing nano-sized metal fine particles. The organic dispersion medium (S) is removed by decomposition, evaporation or the like when the heat bonding material (M) is heated and sintered.
The ratio (mass ratio) of the organic dispersion medium (S) / metal fine particles (P) in the heat bonding material (M) is 10/90 to obtain a stable bonding force in consideration of patterning and sinterability. 70/30 is desirable, but the ratio is also determined depending on whether the sheet-shaped heat-bonded molded body (T1) or the heat-bonded paste-like material (T2) is selected.
The heat bonding material (M) can be obtained by dispersing the metal fine particles (P) in the organic dispersion medium (S) using a known mixer, kneader or the like. As the heat bonding material (M), it is possible to use high-purity metal fine particles (P) that do not contain impurities such as those contained in the solder paste, so that the bonding strength and conductivity can be improved. Become.
〔２〕はみ出しを防止する手段を用いた接合
（１）はみ出しを防止する手段
上記被着体間の接合部から加熱接合材料（Ｍ）のはみ出しを防止する手段を用いた接合として、下記の接合（Ａ）〜（Ｅ）を図３〜９を用いて説明する。尚、本発明の接合（Ａ）〜（Ｅ）を説明するための図３〜９は例示であり、本発明は図３〜９に示す態様に限定されるものではない。
（イ）接合（Ａ）
接合（Ａ）は、図３〜５に例示するように、被着体の接合部から加熱接合材料（Ｍ）がはみ出すのを防止する、無機材料で形成されたガイド枠（Ｇ１）を配設させた接合である。
具体的な態様としては、図３に示すように基板上に被着体１１、１２の接合部から加熱接合材料（Ｍ）１３がはみ出すのを防止可能なように、無機材料で形成されたガイド枠（Ｇ１）１４を配設させる態様がある。
図３において、はみ出しを防止するガイド枠（Ｇ１）の配設により、加熱接合材料（Ｍ）が水平方向では、ガイド枠（Ｇ１）の壁で覆われ、垂直方向では下部側の被着体と、上部側の被着体又は上部側の被着体と前記ガイド枠の一部で覆われた状態ではみ出しを防止可能としている。
[2] Joining using means for preventing protrusion (1) Means for preventing protrusion As the joining using the means for preventing the heat bonding material (M) from protruding from the joint between the adherends, the following joining (A)-(E) are demonstrated using FIGS. In addition, FIGS. 3-9 for demonstrating joining (A)-(E) of this invention are illustrations, and this invention is not limited to the aspect shown in FIGS.
(A) Joining (A)
As illustrated in FIGS. 3 to 5, the bonding (A) is provided with a guide frame (G1) formed of an inorganic material that prevents the heated bonding material (M) from protruding from the bonded portion of the adherend. It is made to join.
As a specific embodiment, as shown in FIG. 3, a guide formed of an inorganic material so as to prevent the heat bonding material (M) 13 from protruding from the bonding portion of the adherends 11 and 12 on the substrate. There is a mode in which the frame (G1) 14 is disposed.
In FIG. 3, the heat bonding material (M) is covered with the wall of the guide frame (G1) in the horizontal direction and the adherend on the lower side in the vertical direction by arranging the guide frame (G1) to prevent the protrusion. In the state covered with the upper adherend or the upper adherend and a part of the guide frame, the protrusion can be prevented.
また、図４に示すように一方の被着体に加熱接合材料（Ｍ）が埋め込み可能なように凹部１５が形成されて、下部側の被着体１１に加熱接合材料（Ｍ）１３を埋設することにより、加熱接合材料（Ｍ）１３が水平方向では、下部側の被着体の凹部の壁１５で覆われ、垂直方向では下部側の被着体の凹部の底部と、上部側の被着体と前記ガイド枠（Ｇ１）の一部で覆われた状態ではみ出しを防止可能としている。
更に、図５に示すように、図４に示すガイド枠（Ｇ１）に突出部１６を儲け、該突出部に対応する加熱接合材料（Ｍ）の外周部に薄肉部１７を設けて、水平方向の一部はガイド枠（Ｇ１）で覆われ、残りの部分は下部側の被着体の凹部の壁で覆われる態様とすることもできる。
Further, as shown in FIG. 4, a
Further, as shown in FIG. 5, the protruding
前記はみ出しを防止する手段を用いた接合（Ａ）で使用する、無機材料で形成されたガイド枠（Ｇ１）は、加熱接合材料（Ｍ）から発生するガス状物を通過させ、かつ金属微粒子（Ｐ）を通過させない材料から形成されていることが好ましい。
このような性質を有する無機材料で形成されたガイド枠（Ｇ１）は、多孔質のセラミックが好ましく、多孔質のセラミックの中でも窒化物セラミックがより好ましい。
The guide frame (G1) formed of an inorganic material used in the joining (A) using the means for preventing the protrusion is allowed to pass a gaseous matter generated from the heated joining material (M), and the metal fine particles ( P) is preferably formed from a material that does not pass through.
The guide frame (G1) formed of an inorganic material having such properties is preferably a porous ceramic, and a nitride ceramic is more preferable among the porous ceramics.
（ロ）接合（Ｂ）
接合（Ｂ）は、図６に示すように、被着体の接合部から加熱接合材料（Ｍ）がはみ出すのを防止する、型追従性の高い可塑性有機材料で形成されたガイド枠（Ｇ２）を配設させた接合である。このような型追従性の高い可塑性有機材料で形成されたガイド枠（Ｇ２）の材質として、熱可塑性樹脂であるＰＰＳ系、フッ素系、ポリウレタン系、ポリアミド系、ポリカーボネート系、アクリル系等やシリコン樹脂が例示できる。
ガイド枠（Ｇ２）として、特に断面形状に制限はないが、図６（Ａ）に示すような断面が円筒形状物を上部被着体と加熱接合材料（Ｍ）の外周部近傍に配置してフリップチップボンダーにより上部側から加圧すると、ガイド枠（Ｇ２）は型追従性の高い可塑性有機材料で形成されているので、図６（Ｂ）に示すように上部被着体と加熱接合材料（Ｍ）が、型追従性の高い可塑性有機材料で覆われた構造になり、接合の際に加熱接合材料のはみ出しが防止可能となる。
(B) Joining (B)
As shown in FIG. 6, the bonding (B) is a guide frame (G2) formed of a plastic organic material having a high mold following property that prevents the heated bonding material (M) from protruding from the bonded portion of the adherend. It is the junction which arranged. As a material of the guide frame (G2) formed of such a plastic organic material having a high mold following property, a thermoplastic resin such as PPS type, fluorine type, polyurethane type, polyamide type, polycarbonate type, acrylic type or silicon resin is used. Can be illustrated.
As the guide frame (G2), the cross-sectional shape is not particularly limited, but the cross-section as shown in FIG. 6 (A) is arranged in the vicinity of the outer periphery of the upper adherend and the heat bonding material (M). When pressure is applied from the upper side by a flip chip bonder, the guide frame (G2) is formed of a plastic organic material having a high mold followability. Therefore, as shown in FIG. M) has a structure covered with a plastic organic material having high mold followability, and it is possible to prevent the heat bonding material from protruding during bonding.
（ハ）接合（Ｃ）
接合（Ｃ）は、図７に例示するように、被着体の接合部面に加熱接合材料（Ｍ）を配置させた後に、型追従性の高い可塑性有機シート状材料（Ｓ）で上部被着体と加熱接合材料（Ｍ）の全体を覆った状態での接合である。
このような型追従性の高い可塑性有機シート状材料（Ｓ）として、ＰＰＳ系、フッ素系（テフロン（登録商標）フィルム）、ポリウレタン系、ポリアミド系、ポリカーボネート系、アクリル系のフィルム等やシリコン樹脂フィルムが挙げられる。
図７に示すように、被着体の接合部面に加熱接合材料（Ｍ）を配置させた後に、型追従性の高い可塑性有機シート状材料（Ｓ）で上部被着体と加熱接合材料（Ｍ）の全体を覆った後に、フリップチップボンダーにより上部側から加圧すると、型追従性の高い可塑性有機シート状材料（Ｓ）は、図７に示すように上部被着体と加熱接合材料（Ｍ）が可塑性有機シート状材料（Ｓ）で覆われた構造になり、接合の際に加熱接合材料のはみ出しが防止可能となる。
(C) Joining (C)
As illustrated in FIG. 7, the bonding (C) is performed by placing the heat bonding material (M) on the bonding portion surface of the adherend, and then using the plastic organic sheet material (S) having a high mold following property on the upper cover. It is joining in the state which covered the whole to-be-adhered body and heat joining material (M).
As such a plastic organic sheet-like material (S) having high mold following properties, PPS, fluorine (Teflon (registered trademark) film), polyurethane, polyamide, polycarbonate, acrylic films, etc., and silicon resin films Is mentioned.
As shown in FIG. 7, after placing the heat bonding material (M) on the bonding surface of the adherend, the upper adherend and the heat bonding material (S) are made of a plastic organic sheet material (S) having a high mold following ability. When the whole of M) is covered and then pressed from the upper side by a flip chip bonder, the plastic organic sheet material (S) having a high mold followability is obtained as shown in FIG. M) has a structure covered with the plastic organic sheet material (S), and it is possible to prevent the heat bonding material from protruding during the bonding.
（ニ）接合（Ｄ）
接合（Ｄ）は、図８に例示するように、少なくとも２つの被着体とその間に配置された加熱接合材料（Ｍ）をシリコンオイル中に浸漬させて、シリコンオイルに２〜３０ＭＰａの静水圧を加えた状態での接合である。シリコンオイルとしては粘度に特に制限はないが、加熱するために耐熱性の高いメチルフェニルシリコンオイルが望ましく、信越シリコーン（株）製、商品名：ＨＶＡＣ−Ｆ−５を使うことができる。
(D) Joining (D)
In the bonding (D), as illustrated in FIG. 8, at least two adherends and a heating bonding material (M) disposed therebetween are immersed in silicon oil, and the hydrostatic pressure of 2 to 30 MPa is immersed in the silicon oil. It is joining in the state which added. Although there is no restriction | limiting in particular in a viscosity as a silicone oil, In order to heat, methylphenyl silicone oil with high heat resistance is desirable, and Shin-Etsu Silicone Co., Ltd. product name: HVAC-F-5 can be used.
（ホ）接合（Ｅ）
接合（Ｅ）は、図９に例示するように、被着体の接合部面のいずれか一方または双方を粗面化処理して、接合する際に加熱接合材料の接合部からのはみ出しを抑制する接合である。被着体の接合部面のいずれか一方または双方を粗面化処理する手段としては、その表面をブラスト処理が挙げられる。
被着体にこのような粗面化処理された接合面を設けることにより、接合時に加熱接合材料（Ｍ）が流動して、接合部からはみ出すときに、溶融樹脂の流れに抵抗を与えるので、その結果、接合部からのはみ出しが抑制される。
(E) Joining (E)
In the joining (E), as shown in FIG. 9, one or both of the joining portion surfaces of the adherends are roughened to prevent the heated joining material from protruding from the joining portion when joining. To join. As a means for roughening either one or both of the bonded portion surfaces of the adherend, blasting of the surface can be mentioned.
By providing such a roughened joint surface on the adherend, the heat-bonding material (M) flows at the time of joining and gives resistance to the flow of the molten resin when protruding from the joined part. As a result, the protrusion from the joint is suppressed.
（２）加熱接合材料（Ｍ）からなるパターン化物の配置
加熱接合材料（Ｍ）からなるパターン化物を被着体間に配置する場合、加熱接合材料（Ｍ）がシート形状の加熱接合成形体（Ｔ１）の場合にはシリコンチップ等の被着体面に加熱接合成形体を直接配置させることができる。また、加熱接合材料（Ｍ）が加熱接合ペースト状物（Ｔ２）の場合には塗布又はパターニングすることにより、パターン化物を得ることができる。該塗布又はパターニング法としては、特に制限されず、グルーガン、ディッピング、スクリーンなどの印刷手段やディスペンサーによる供給手段を用いることができる。
(2) Arrangement of patterned product made of heat-bonding material (M) When a patterned material made of heat-bonding material (M) is arranged between adherends, the heat-bonding material (M) is a sheet-shaped heat-bonded molded body ( In the case of T1), the heat-bonded molded body can be directly disposed on the adherend surface such as a silicon chip. In addition, when the heat bonding material (M) is a heat bonding paste (T2), a patterned product can be obtained by coating or patterning. The coating or patterning method is not particularly limited, and printing means such as glue gun, dipping, and screen, and supply means using a dispenser can be used.
（３）加熱・焼結
前記パターン化した後、その後被着体が前記パターン化物を介して接触させた状態で、加熱・焼結を行うことにより、加熱接合材料（Ｍ）中の銅微粒子（Ｐ）が焼結されて、多孔質状の接合層（Ｌ）が形成されるにより、被着体同士が接合される。
加熱・焼結条件は、使用する銅微粒子（Ｐ）の粒子径、有機分散媒（Ｓ）成分、加熱接合材料（Ｍ）の厚みにもよるが例えば焼結温度１９０〜３００℃程度に達したら、１０〜４０分間程度保持することが好ましく、フリップチップボンダー・加熱プレス・減圧加熱プレス等の装置を用いることができる。
(3) Heating / sintering After the patterning, by performing heating / sintering in a state where the adherend is in contact with the patterned product, copper fine particles in the heat-bonding material (M) ( P) is sintered to form the porous bonding layer (L), whereby the adherends are bonded to each other.
The heating and sintering conditions depend on the particle diameter of the copper fine particles (P) to be used, the organic dispersion medium (S) component, and the thickness of the heat bonding material (M), but for example, when the sintering temperature reaches about 190 to 300 ° C. It is preferable to hold for about 10 to 40 minutes, and an apparatus such as a flip chip bonder, a heating press, or a reduced pressure heating press can be used.
（４）接合層（Ｌ）
接合層（Ｌ）の厚みは、０．００５〜０．５００ｍｍである。該厚みが０．００５ｍｍ未満では導電性金属板（Ｋ）上に大きな熱を発する部品（パワーデバイス）を実装した場合、部品から発生した熱を下の金属板に伝える際の熱抵抗は小さくなるが接合信頼性が低下する。一方、０．５００ｍｍを越えると熱抵抗が大きくなるという不都合を生ずる。
(4) Bonding layer (L)
The thickness of the bonding layer (L) is 0.005 to 0.500 mm. When the thickness is less than 0.005 mm, when a component (power device) that generates a large amount of heat is mounted on the conductive metal plate (K), the thermal resistance when transferring the heat generated from the component to the lower metal plate is reduced. However, the bonding reliability decreases. On the other hand, if it exceeds 0.500 mm, there is a disadvantage that the thermal resistance increases.
（５）その他
本発明の電子部品の接合方法によると、加熱接合材料（Ｍ）を電子部品の被着体間に配置して、加熱、又は加圧下の加熱により被着体間を接合する際、加熱接合材料（Ｍ）にかかる圧力が接合部の外周方向に逸散するのを防止するために、更には加熱接合材料（Ｍ）が軟化して被着体の外周部に流れ出すことを防ぐために、上記はみ出しを防止する手段を用いた接合（Ａ）〜（Ｅ）等を採用することにより、電子部品等の被着体接合部の加熱接合材料（Ｍ）が接合部からのはみ出しを防止すると共に、接合強度を向上して、加熱接合材料（Ｍ）が被着体間の接合部全面で均一性の高い焼結構造にすることが可能となる。
(5) Others According to the method for bonding electronic parts of the present invention, when the heat bonding material (M) is disposed between the adherends of the electronic parts and the adherends are bonded by heating or heating under pressure. In order to prevent the pressure applied to the heat bonding material (M) from escaping in the outer peripheral direction of the bonded portion, the heat bonded material (M) is further prevented from being softened and flowing out to the outer peripheral portion of the adherend. In order to prevent this, the heat bonding material (M) of the adherend bonded portion such as an electronic component prevents the protruding portion from sticking out by adopting the bonding (A) to (E) using the means for preventing the protruding portion. At the same time, it is possible to improve the bonding strength and to make the heat bonding material (M) a sintered structure with high uniformity over the entire bonded portion between the adherends.
次に、実施例により本発明をより具体的に説明する。尚、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。本実施例、比較例において使用した材料、及び評価方法を以下に記載する。
（１）使用した材料
（イ）加熱接合材料の調製
実施例１〜７において、グリセリン２０ｇからなる分散媒に、平均一次粒子径５０ｎｍの銅微粒子８０ｇを配合し、乳鉢によって十分混合することで加熱接合材料を得た。
得られた加熱接合材料をプレスして厚み０．５ｍｍの加熱接合シート体を得、該加熱接合シート体を切断して、加熱接合成形体（４×４×０．５ｍｍ）と（５×５×０．５ｍｍ）を作製した。
Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples. The present invention is not limited to these examples. The materials and evaluation methods used in the examples and comparative examples are described below.
(1) Materials used (i) Preparation of heat-bonding material In Examples 1 to 7, 80 g of copper fine particles having an average primary particle diameter of 50 nm were blended in a dispersion medium composed of 20 g of glycerin, and the mixture was sufficiently mixed with a mortar. A joining material was obtained.
The obtained heat-bonding material is pressed to obtain a heat-bonded sheet having a thickness of 0.5 mm, and the heat-bonded sheet is cut to form a heat-bonded molded body (4 × 4 × 0.5 mm) and (5 × 5 × 0.5 mm).
（ロ）基板と電子部品
（ｉ）基板１
実施例１、４〜９において、基板はアルミ基板（電気化学工業（株）製、商品名：ヒットプレートＫ−１、アルミ板厚１．５ｍｍ上に、厚さ０．０７５ｍｍの絶縁層が形成され、さらに該絶縁層上に厚さ０．０３８ｍｍの回路用銅箔が積層されている）を用い、前記銅箔をエッチングによって６×６ｍｍにパターニングしてパッドを形成したものを使用した。
（ii）基板２
実施例２、３において、厚さ１．５ｍｍの基板用材料（日立化成（株）製、商品名：ＭＣＬ−Ｅ７００Ｈ（Ｒ））にルーター加工によって図４、５に示すように５×５×０．５ｍｍの凹部を形成し、その底面に無電解めっき＋電気めっきにより厚さ１０μｍの銅パッドを形成した樹脂基板として使用した。
（iii）電子部品
電子部品はサイズ４×４×０．３５（厚）ｍｍのシリコンチップ（スパッタ処理Ｔｉ／Ａｕ＝３５／１５０ｎｍ）を用いた。
(B) Substrate and electronic component (i) Substrate 1
In Examples 1 and 4 to 9, the substrate is an aluminum substrate (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., trade name: hit plate K-1, an aluminum plate thickness of 1.5 mm, and an insulating layer having a thickness of 0.075 mm is formed. And a copper foil for circuit having a thickness of 0.038 mm is laminated on the insulating layer), and the copper foil is patterned to 6 × 6 mm by etching to form a pad.
(Ii) Substrate 2
In Examples 2 and 3, the substrate material (trade name: MCL-E700H (R) manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) having a thickness of 1.5 mm was subjected to router processing to 5 × 5 × as shown in FIGS. A concave portion of 0.5 mm was formed and used as a resin substrate having a 10 μm thick copper pad formed on the bottom by electroless plating + electroplating.
(Iii) Electronic component As the electronic component, a silicon chip having a size of 4 × 4 × 0.35 (thickness) mm (sputtered Ti / Au = 35/150 nm) was used.
（２）評価方法
（イ）接合強度の評価
作製したシリコンチップ実装サンプルについて、ダイシェア試験により接合強度の評価を実施した。
（ロ）はみ出し量の評価
図２に示すように、実装後にチップからはみ出した加熱接合材料の距離を各辺で測定して得られたはみ出し量２５のうちの最大値をはみ出し量とした。
（ハ）断面観察の評価
作製したシリコンチップ実装サンプルについて、チップ中心付近（図１（Ａ））の断面観察により、図１（Ａ）のＡ部の拡大図である、図１（Ｂ）に示すように平均径１μｍ以上の空隙率が（面積比）２０％以上存在する領域である粗空孔部（ｘ）２４を測定した。
(2) Evaluation method (a) Evaluation of bonding strength The bonding strength of the fabricated silicon chip mounting sample was evaluated by a die shear test.
(B) Evaluation of the protruding amount As shown in FIG. 2, the maximum value of the protruding
(C) Evaluation of cross-sectional observation FIG. 1B is an enlarged view of part A of FIG. 1A by cross-sectional observation in the vicinity of the center of the chip (FIG. 1A) for the fabricated silicon chip mounting sample. As shown, the coarse pore portion (x) 24, which is a region in which the porosity with an average diameter of 1 μm or more (area ratio) is 20% or more, was measured.
以下の実施例、比較例において、加熱接合材料を用いてアルミ基板又は樹脂基板と、シリコンチップを接合し、接合強度、はみ出し量、及び断面観察評価を行った。 In the following Examples and Comparative Examples, an aluminum substrate or a resin substrate and a silicon chip were bonded using a heat bonding material, and bonding strength, protrusion amount, and cross-sectional observation evaluation were performed.
［実施例１］
図３に示すように、加熱接合成形体に接する前記アルミ基板のパターニングされたパッド上に、加熱接合成形体（４×４×０．５ｍｍ）を配置し、更に更にその上にスパッタ処理面と加熱接合成形体が接するように４×４×０．３５（厚）ｍｍのシリコンチップ（スパッタ処理Ｔｉ／Ａｕ＝３５／１５０ｎｍ）を配置した。
更に窒化珪素製セラミックで作製したガイド枠（Ｇ１）である治具（開口サイズ：４×４×０．８５ｍｍ）で加熱接合成形体とシリコンチップを被せるように配置して、その後、フリップチップボンダーによりシリコンチップの上面から５ＭＰａの圧力を加えながら３００℃で、１０分の加熱をすることでアルミ基板上にシリコンチップを実装した。
接合（ダイシェア）強度は５５ＭＰａ以上であり、はみ出した加熱接合材料の領域はセラミック枠内に抑えることができ、平均径１μｍ以上の空隙率が２０％以上の領域はチップ端面より５０μｍ以下であった。
[Example 1]
As shown in FIG. 3, a heat-bonded molded body (4 × 4 × 0.5 mm) is placed on the patterned pad of the aluminum substrate that is in contact with the heat-bonded molded body, and a sputter-treated surface is further formed thereon. A 4 × 4 × 0.35 (thickness) mm silicon chip (sputtered Ti / Au = 35/150 nm) was placed so that the heat-bonded molded body was in contact with it.
Further, a jig (opening size: 4 × 4 × 0.85 mm), which is a guide frame (G1) made of silicon nitride ceramic, is placed so as to cover the heat-bonded molded body and the silicon chip, and then a flip chip bonder. The silicon chip was mounted on the aluminum substrate by heating at 300 ° C. for 10 minutes while applying a pressure of 5 MPa from the upper surface of the silicon chip.
Bonding (die shear) strength is 55 MPa or more, and the region of the heat bonding material that protrudes can be suppressed within the ceramic frame, and the region with an average diameter of 1 μm or more and a porosity of 20% or more is 50 μm or less from the chip end face. .
［実施例２］
図４に示すように、前記樹脂基板の凹部に形成した銅パッド上に加熱接合成形体（５×５×０．５ｍｍ）を配置し、更に更にその上にスパッタ処理面と加熱接合成形体が接するように４×４×０．３５（厚）ｍｍのシリコンチップ（スパッタ処理Ｔｉ／Ａｕ＝３５／１５０ｎｍ）を配置した。
更に窒化珪素製セラミックで作製したガイド枠（Ｇ１）である治具（開口部サイズ４×４×０．３５ｍｍ）で加熱接合材料とシリコンチップを被せるように配置して、その後、フリップチップボンダーによりシリコンチップの上面から５ＭＰａの圧力を加えながら３００℃で、１０分の加熱をすることでアルミ基板上にシリコンチップを実装した。
接合（ダイシェア）強度は５３ＭＰａ以上であり、はみ出した加熱接合材料の領域は基板に形成した凹部内に抑えることができる。平均径１μｍ以上の空隙率が２０％以上の領域はチップ端面より５０μｍ以下であった。
[Example 2]
As shown in FIG. 4, a heat-bonded molded body (5 × 5 × 0.5 mm) is placed on a copper pad formed in the concave portion of the resin substrate, and a sputter-treated surface and a heat-bonded molded body are further formed thereon. A 4 × 4 × 0.35 (thickness) mm silicon chip (sputtered Ti / Au = 35/150 nm) was placed so as to be in contact.
Furthermore, it arrange | positions so that a heat joining material and a silicon chip may be covered with the jig | tool (opening part size 4x4x0.35mm) which is a guide frame (G1) produced with the ceramics made from a silicon nitride, and it is after that with a flip chip bonder. The silicon chip was mounted on the aluminum substrate by heating at 300 ° C. for 10 minutes while applying a pressure of 5 MPa from the upper surface of the silicon chip.
The bonding (die shear) strength is 53 MPa or more, and the protruding region of the heat bonding material can be suppressed in the recess formed in the substrate. A region having an average diameter of 1 μm or more and a porosity of 20% or more was 50 μm or less from the end face of the chip.
［実施例３］
図５に示すように、窒化珪素製セラミックで作製したガイド枠（Ｇ１）である治具の形状が断面形状で図５となるようにした以外は実施例２と同様にして樹脂基板上にシリコンチップを実装した。
尚、基板の開口部サイズは５×５×０．５ｍｍであり、治具の下側の開口部外周に０．５ｍｍ幅で高さ０．２ｍｍの枠部（突出部）が設けられている。
接合（ダイシェア）強度は５６ＭＰａ以上であり、はみ出した加熱接合材料の領域は基板に形成した凹部内に抑えることができる。平均径１μｍ以上の空隙率が２０％以上の領域はチップ端面より５０μｍ以下であった。
[Example 3]
As shown in FIG. 5, silicon was formed on a resin substrate in the same manner as in Example 2 except that the shape of the jig, which was a guide frame (G1) made of silicon nitride ceramic, was changed to a cross-sectional shape as shown in FIG. 5. A chip was mounted.
The opening size of the substrate is 5 × 5 × 0.5 mm, and a frame portion (projecting portion) having a width of 0.5 mm and a height of 0.2 mm is provided on the outer periphery of the opening on the lower side of the jig. .
The bonding (die shear) strength is 56 MPa or more, and the protruding region of the heat bonding material can be suppressed in the recess formed on the substrate. A region having an average diameter of 1 μm or more and a porosity of 20% or more was 50 μm or less from the end face of the chip.
［実施例４］
図６に示すように、加熱接合材料に接する前記アルミ基板のパターニングされたパッド上に、加熱接合成形体（４×４×０．５ｍｍ）を配置し、更に更にその上にスパッタ処理面と加熱接合成形体が接するように４×４×０．３５（厚）ｍｍのシリコンチップ（スパッタ処理Ｔｉ／Ａｕ＝３５／１５０ｎｍ）を配置した。
更に、厚さ１．０ｍｍ・サイズ８ｍｍ□・開口６ｍｍ□のＰＰＳ樹脂で作製された枠を配置して、その後、フリップチップボンダー（ヘッド部のサイズをＰＰＳフィルムの枠を押さえることが出来る１０ｍｍ□）によりシリコンチップの上面から５ＭＰａの圧力を加えながら３００℃で、１０分の加熱をすることでアルミ基板上にシリコンチップを実装した。
接合（ダイシェア）強度は５３ＭＰａ以上であり、はみ出した加熱接合材料の領域はチップ端面より０．２ｍｍ以下であり、平均径１μｍ以上の空隙率が２０％以上の領域はチップ端面より５０μｍ以下であった。
[Example 4]
As shown in FIG. 6, a heat-bonded molded body (4 × 4 × 0.5 mm) is placed on the patterned pad of the aluminum substrate in contact with the heat-bonding material, and the sputter-treated surface and the heat are further formed thereon. A 4 × 4 × 0.35 (thickness) mm silicon chip (sputtered Ti / Au = 35/150 nm) was placed so that the bonded molded body was in contact.
Furthermore, a frame made of PPS resin having a thickness of 1.0 mm, a size of 8 mm □, and an opening of 6 mm □ is arranged, and then a flip chip bonder (the size of the head portion is 10 mm □ which can hold the frame of the PPS film). The silicon chip was mounted on the aluminum substrate by heating at 300 ° C. for 10 minutes while applying a pressure of 5 MPa from the upper surface of the silicon chip.
The bonding (die shear) strength is 53 MPa or more, the region of the heat bonding material that protrudes is 0.2 mm or less from the chip end surface, and the region whose average diameter is 1 μm or more and the porosity is 20% or more is 50 μm or less from the chip end surface. It was.
［実施例５］
図７に示すように、加熱接合材料に接する前記アルミ基板のパターニングされたパッド上に、加熱接合成形体（４×４×０．５ｍｍ）を配置し、更に更にその上にスパッタ処理面と加熱接合成形体が接するように４×４×０．３５（厚）ｍｍのシリコンチップ（スパッタ処理Ｔｉ／Ａｕ＝３５／１５０ｎｍ）を配置した。
更に、厚さ０．８ｍｍ（サイズ１０×１０ｍｍに切断した）テフロン（登録商標）フィルムで加熱接合材料とシリコンチップを被せるように配置して、その後、加熱減圧プレスによりシリコンチップの上面から５ＭＰａの圧力を加えながら３００℃で、１０分の加熱をすることでアルミ基板上にシリコンチップを実装した。
接合（ダイシェア）強度は５５ＭＰａ以上であり、はみ出した加熱接合材料の領域はチップ端面より０．０８ｍｍ以下であり、平均径１μｍ以上の空隙率が２０％以上の領域はチップ端面より５０μｍ以下であった。
実装する際に加熱接合材料が電子部品の外周方向にはみ出す量を抑えることができた。
[Example 5]
As shown in FIG. 7, a heat-bonded molded body (4 × 4 × 0.5 mm) is placed on the patterned pad of the aluminum substrate that is in contact with the heat-bonding material, and a sputter-treated surface and a heat are further formed thereon. A 4 × 4 × 0.35 (thickness) mm silicon chip (sputtered Ti / Au = 35/150 nm) was placed so that the bonded molded body was in contact.
Further, a Teflon (registered trademark) film having a thickness of 0.8 mm (cut to a size of 10 × 10 mm) is placed so as to cover the heat bonding material and the silicon chip, and then 5 MPa from the upper surface of the silicon chip by a heating and vacuum press. The silicon chip was mounted on the aluminum substrate by heating at 300 ° C. for 10 minutes while applying pressure.
Bonding (die shear) strength is 55 MPa or more, the region of the heat-bonding material that protrudes is 0.08 mm or less from the chip end surface, and the region whose average diameter is 1 μm or more and the porosity is 20% or more is 50 μm or less from the chip end surface. It was.
When mounting, the amount of the heat bonding material protruding in the outer peripheral direction of the electronic component could be suppressed.
［実施例６］
図８に示すように、加熱接合材料に接する前記アルミ基板のパターニングされたパッド上に、加熱接合成形体（４×４×０．５ｍｍ）を配置し、更にその上にスパッタ処理面と加熱接合成形体が接するように４×４×０．３５（厚）ｍｍのシリコンチップ（スパッタ処理Ｔｉ／Ａｕ＝３５／１５０ｎｍ）を配置した。
上記重ねた基板・加熱接合材料・シリコンチップを密封された容器内にあるシリコンオイル（信越シリコーン（株）製、商品名：ＨＶＡＣ−Ｆ−５）中に置き、シリコンオイルが加圧５ＭＰａ・加熱３００℃１０分となるように、実装した。
接合（ダイシェア）強度は４９ＭＰａ以上であり、はみ出した加熱接合材料の領域はチップ端面より０．３ｍｍ以下であり、平均径１μｍ以上の空隙率が２０％以上の領域はチップ端面より１００μｍ以下であった。
実装する際に加熱接合材料が電子部品の外周方向にはみ出す量を抑えることができた。
[Example 6]
As shown in FIG. 8, a heat-bonded molded body (4 × 4 × 0.5 mm) is placed on the patterned pad of the aluminum substrate that is in contact with the heat-bonding material, and the sputter-treated surface and the heat-bonded surface are further formed thereon. A 4 × 4 × 0.35 (thickness) mm silicon chip (sputtered Ti / Au = 35/150 nm) was placed so that the molded body was in contact.
Place the above stacked substrate, heat-bonding material, and silicon chip in silicon oil (made by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd., trade name: HVAC-F-5) in a sealed container, and the silicon oil is pressurized at 5 MPa and heated. It was mounted so as to be 300 ° C. for 10 minutes.
The bonding (die shear) strength is 49 MPa or more, the region of the heat bonding material that protrudes is 0.3 mm or less from the chip end surface, and the region with an average diameter of 1 μm or more and a porosity of 20% or more is 100 μm or less from the chip end surface. It was.
When mounting, the amount of the heat bonding material protruding in the outer peripheral direction of the electronic component could be suppressed.
［実施例７］
図９（Ａ）に示すように、加熱接合成形体に接する前記アルミ基板のパターニングされたパッド表面を図９（Ａ）のＢ部の拡大図である図９（Ｂ）に示すように、ブラストで粗し、粗面化処理部２３をＲａ＝２１μｍとした。
更に加熱接合成形体が接するシリコンチップ（スパッタ処理Ｔｉ／Ａｕ＝３５／１５０ｎｍ）のスパッタ面の表面もブラスト処理によって粗面化処理部２２をＲａ＝４μｍとした。
パッド上に前記加熱接合成形体を配置し、更にその上にスパッタ処理面と加熱接合成形体が接するようにシリコンチップを配置した。
その後、フリップチップボンダーによりシリコンチップの上面から５ＭＰａの圧力を加えながら３００℃で、１０分の加熱をすることでアルミ基板上にシリコンチップを実装した。
接合（ダイシェア）強度は４４ＭＰａ以上であり、はみ出した加熱接合材料の領域はチップ端面より０．７ｍｍ以下であり、平均径１μｍ以上の空隙率が２０％以上の領域はチップ端面より１１０μｍ以下であった。
加熱接合成形体と接する面を粗化処理することで、実装する際に加熱接合材料が電子部品の外周方向にはみ出す量を抑えることができた。
[Example 7]
As shown in FIG. 9 (A), the patterned pad surface of the aluminum substrate in contact with the heat-bonded molded body is blasted as shown in FIG. 9 (B), which is an enlarged view of portion B in FIG. 9 (A). The
Further, the surface of the sputtered surface of the silicon chip (sputtered Ti / Au = 35/150 nm) with which the heat-bonded molded body comes into contact was also set to Ra = 4 μm in the
The heat-bonded molded body was disposed on the pad, and a silicon chip was further disposed thereon so that the sputter-treated surface and the heat-bonded molded body were in contact with each other.
Thereafter, the silicon chip was mounted on the aluminum substrate by heating at 300 ° C. for 10 minutes while applying a pressure of 5 MPa from the upper surface of the silicon chip by a flip chip bonder.
The bonding (die shear) strength is 44 MPa or more, the region of the heat-bonding material that protrudes is 0.7 mm or less from the chip end surface, and the region whose average diameter is 1 μm or more and the porosity is 20% or more is 110 μm or less from the chip end surface. It was.
By roughening the surface in contact with the heat-bonded molded body, the amount of the heat-bonding material protruding in the outer peripheral direction of the electronic component during mounting could be suppressed.
［実施例８］
加熱接合材料として、加熱接合ペースト状物を使用し、該加熱接合ペーストをメタルマスクで印刷塗布した後に、乾燥させてからシリコンチップを実装させた。
（１）加熱接合材料の調製
グリセリン４０ｇからなる分散媒に、平均一次粒子径５０ｎｍの銅微粒子６０ｇを配合し、乳鉢によって十分混合することで加熱接合ペースト状物を得た。
（２）加熱接合ペースト状物の供給
アルミ基板のパターニングされたパッド上に、上記加熱接合ペースト状物をメタルマスク（開口部４×４ｍｍ、厚さ１ｍｍ）を使って印刷塗布し、１１０℃１２０分の乾燥を行うこと以外は実施例１と同様にしてアルミ基板上にシリコンチップを実装した。
接合（ダイシェア）強度は５１ＭＰａ以上であり、はみ出した加熱接合材料の領域はセラミック枠内に抑えることができ、平均径１μｍ以上の空隙率が２０％以上の領域はチップ端面より５０μｍ以下であった。
[Example 8]
A heat-bonded paste was used as the heat-bonding material. The heat-bonded paste was printed and applied with a metal mask, and then dried, and then a silicon chip was mounted.
(1) Preparation of heat-bonding material 60 g of copper fine particles having an average primary particle diameter of 50 nm were blended in a dispersion medium composed of 40 g of glycerin and sufficiently mixed with a mortar to obtain a heat-bonded paste.
(2) Supply of heat-bonded paste material The heat-bonded paste material is printed and applied onto a patterned pad of an aluminum substrate using a metal mask (opening 4 × 4 mm, thickness 1 mm), and 110 ° C. 120 A silicon chip was mounted on an aluminum substrate in the same manner as in Example 1 except that the drying of the minute was performed.
Bonding (die shear) strength is 51 MPa or more, and the region of the heat bonding material that protrudes can be confined within the ceramic frame, and the region with an average diameter of 1 μm or more and a porosity of 20% or more is 50 μm or less from the chip end face. .
［比較例１］
ガイド枠（Ｇ１）を配置しなかった以外は実施例１に記載したと同様に、加熱接合材料に接する前記アルミ基板のパターニングされたパッド上に、加熱接合成形体（４×４×０．５ｍｍ）を配置し、更に更にその上にスパッタ処理面と加熱接合成形体が接するように４×４×０．３５（厚）ｍｍのシリコンチップ（スパッタ処理Ｔｉ／Ａｕ＝３５／１５０ｎｍ）を配置した。
その後、フリップチップボンダーによりシリコンチップの上面から５ＭＰａの圧力を加えながら３００℃で、１０分の加熱をすることでアルミ基板上にシリコンチップを実装した。
接合（ダイシェア）強度は３２ＭＰａ以上であり、はみ出した加熱接合材料の領域はチップ端面より１．６ｍｍ以下であり、平均径１μｍ以上の空隙率が１５％以上の領域はチップ端面より３５０μｍ以下であった。
[Comparative Example 1]
As described in Example 1 except that the guide frame (G1) was not disposed, a heat-bonded molded body (4 × 4 × 0.5 mm) was formed on the patterned pad of the aluminum substrate in contact with the heat-bonding material. Further, a 4 × 4 × 0.35 (thickness) mm silicon chip (sputtered Ti / Au = 35/150 nm) was further disposed on the sputter-treated surface and the heat-bonded molded body. .
Thereafter, the silicon chip was mounted on the aluminum substrate by heating at 300 ° C. for 10 minutes while applying a pressure of 5 MPa from the upper surface of the silicon chip by a flip chip bonder.
Bonding (die shear) strength is 32 MPa or more, the area of the heat-bonding material that protrudes is 1.6 mm or less from the chip end face, and the area with an average diameter of 1 μm or more and a porosity of 15% or more is 350 μm or less from the chip end face. It was.
［評価結果］
本発明の電子部品の接合方法において、被着体間の接合部から加熱接合成形体（Ｔ１）のはみ出しを防止する手段を用いた接合として、実施例１〜７に示す、前記接合（Ａ）〜（Ｅ）のいずれかを採用することにより、電子部品等の被着体接合部の加熱接合材料（Ｍ）が接合部からのはみ出しを防止すると共に、接合強度を向上して、加熱接合材料（Ｍ）が被着体間の接合部全面で均一性の高い焼結構造にすることが可能となることが確認された。
また、実施例８において、加熱接合ペースト（Ｔ２）を使用した場合にも、加熱接合成形体（Ｔ１）を使用した場合と同様に、加熱接合材料（Ｍ）が接合部からのはみ出しを防止すると共に、接合強度を向上して、加熱接合材料（Ｍ）が被着体間の接合部全面で均一性の高い焼結構造にすることが可能となることが確認された。
[Evaluation results]
In the method for joining electronic parts of the present invention, the joining (A) shown in Examples 1 to 7 as joining using means for preventing the heat-bonded molded body (T1) from protruding from the joint between the adherends. By adopting any one of (E), the heat bonding material (M) of the adherend bonding portion such as an electronic component prevents the protrusion from the bonding portion, and improves the bonding strength, and the heat bonding material It was confirmed that (M) can make a sintered structure with high uniformity over the entire surface of the joint between adherends.
In Example 8, when the heat-bonded paste (T2) is used, the heat-bonding material (M) prevents the protrusion from the bonded portion, similarly to the case where the heat-bonded molded body (T1) is used. At the same time, it has been confirmed that the bonding strength can be improved and the heat bonding material (M) can have a highly uniform sintered structure over the entire bonded portion between the adherends.
１１ 基板
１２ シリコンチップ
１３ 加熱接合材料
１４ ガイド枠（Ｇ１）
１５ 下基板の凹部
１６ 突出部
１７ 薄肉部
１８ ガイド枠（Ｇ２）
１９ 有機シート材料
２１ シリコンオイル
２２ 粗面化処理部
２３ 粗面化処理部
２４ 粗空孔部（ｘ）
２５ はみ出し部
３１ フリップチップボンダー
11
15
19
25
Claims (8)
前記被着体間の接合部から加熱接合材料（Ｍ）のはみ出しを防止する手段を用いた接合が、
（ｉ）被着体の接合部から加熱接合材料（Ｍ）がはみ出すのを防止する、無機材料で形成されたガイド枠（Ｇ１）を配設させた接合（Ａ）、
（ｉｉ）被着体の接合部から加熱接合材料（Ｍ）がはみ出すのを防止する、型追従性の高い可塑性有機材料で形成されたガイド枠（Ｇ２）を配設させた接合（Ｂ）、
（ｉｉｉ）被着体の接合部面に加熱接合材料（Ｍ）を配置させた後に、型追従性の高い可塑性有機シート状材料（Ｓ）で上部被着体と加熱接合材料（Ｍ）の全体を覆った状態での接合（Ｃ）、
（ｉｖ）被着体の接合部面に加熱接合材料（Ｍ）を配置させた後に、少なくとも２つの被着体と加熱接合材料（Ｍ）をシリコンオイル中に浸漬させて、シリコンオイルに２〜３０ＭＰａの静水圧を加えた状態での接合（Ｄ）、又は
（ｖ）被着体の接合部面のいずれか一方または双方を粗面化処理して、接合する際に加熱接合材料の接合部からのはみ出しを抑制する接合（Ｅ）、
であることを特徴とする、電子部品の接合方法。 Heating comprising metal fine particles (P) having an average primary particle diameter of 2 to 500 nm and an organic dispersion medium (S) containing one or more polyhydric alcohols having two or more hydroxyl groups in the molecule. A bonding material (M) is disposed between adherends of electronic components, and bonded by heating or heating under pressure.
Bonding using means for preventing the heat bonding material (M) from protruding from the bonded portion between the adherends,
(I) Bonding (A) in which a guide frame (G1) formed of an inorganic material is disposed to prevent the heat bonding material (M) from protruding from the bonded portion of the adherend.
(Ii) Bonding (B) in which a guide frame (G2) formed of a plastic organic material having a high mold following property is provided to prevent the heat bonding material (M) from protruding from the bonded portion of the adherend.
(Iii) After placing the heat-bonding material (M) on the bonding surface of the adherend, the entire upper adherend and the heat-bonding material (M) are made of a plastic organic sheet-like material (S) having high mold followability. (C) in a state of covering
(Iv) After placing the heat bonding material (M) on the bonding surface of the adherend, at least two adherends and the heat bonding material (M) are immersed in silicon oil, Joining in a state where a hydrostatic pressure of 30 MPa is applied (D), or (v) either one or both of the joining part surfaces of the adherend are subjected to a roughening treatment, and the joining part of the heating joining material is joined. Bonding (E) to prevent protrusion from
A method for joining electronic parts, characterized in that:
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