JPS63186434A - 電子デバイスを基板に固定する方法 - Google Patents

電子デバイスを基板に固定する方法

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JPS63186434A JP62322646A JP32264687A JPS63186434A JP S63186434 A JPS63186434 A JP S63186434A JP 62322646 A JP62322646 A JP 62322646A JP 32264687 A JP32264687 A JP 32264687A JP S63186434 A JPS63186434 A JP S63186434A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、金属粉末を焼結した結合層を使用して電子
デバイスを基板に固定する方法に関するものである。
〔従来の技術〕
構成部品が基板に固定された装置とその製造方法は種々
の文献に記載され公知である。部品の固定に必要な部品
と基板の間の結合層は種りの異った方法で作ることがで
きるが、いずれの場合にも低い電気抵抗、高い熱伝導性
および大きな接着強度という同じ条件を満たしていなけ
ればならない。
ドイツ連邦共和国特許出願公開公報第３４１４０６５号
により結合層を乾式焼結によって固められた金属粉末だ
けで作り、構成部品の接触層と基板の接触面とを焼結結
合することが公知である。
ここではガラス又は接着剤等の結合剤に使用されない。
この製造方法においては金属粉末と溶剤から成るペース
トを構成部品の接触層と基板の接触表面のいずれか一方
又は双方に薄く塗布し、溶剤を完全に除去した後全体を
焼結温度に加熱して結合層を形成させる。この場合部品
をとりつける前に真空中でペーストからガスを除いて予
備乾燥し、部品をのせた後溶剤を完全に除去し、更に焼
結処理を実施することは基本的に可能である。この場合
焼結時の温度は３８０℃と４２０℃の間に選ばれ、機械
的圧力は８０乃至９ＯＮ／ｃｍ”に設定される。
デバイスを乗せる前に基板とデバイスに塗布されている
ペーストを完全に乾燥させる必要があることはドイツ連
邦共和国特許出願公開第３６１３５７２号明細書に記載
されている。大面積のデバイスの場合デバイスを取りつ
けた後のペーストの乾燥は結合層の損傷を導くことがあ
るのでこの操作は特に重要である。この操作の欠点は焼
結過程中の機械的圧力を少（とも９０ＯＮ／ｃｍ２とす
ることによって打消される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
この発明の目的は、結合層の厚さを広い範囲に亘って変
えることができる電子デバイスの裁板固定方法を提供す
ることである。更に操作中の取扱いを簡略にしてペース
トの乾燥のための時間を必要としないようにすることも
この発明の目的である。
〔問題点を解決するだめの手段〕
この目的は金属粉末を焼結して作った結合層を使用して
電子デバイスを基板に固定する方法において、金属粉末
を焼結過程の前に予備焼結された箔の形でデバイスと基
板の間におくことによって達成される。この箔は面状に
拡げられ予備焼結によって連続した金属粉末からなるも
ので、次の方法によって作られる。
（ａ）　　金属粉末に溶剤を加えてペーストとする。
（ｂ）　　スクイーザーを使用してこのペーストを基台
表面に塗布する。
（Ｃ）　　熱を加えてペーストから溶剤を除去する。
（ｄ）　　金属粉末粒子を予備焼結して少くとも部分的
に半融結合させる。
（ｅ）　　このようにして形成された箔を基台から引き
はがす。
（作用効果） この発明はペーストから溶剤を除去する工程段が電子デ
バイスを基板に最終的に固定する際に実施しない方が効
果的であるという知見に基くものである。
エクスターナル法によって箔を作ることにより後で結合
層となる出発材料は溶剤の無い金属粉末層の形で提供さ
れ、予備焼結によってその機械的安定性が保持されてい
る。このようにして作られた箔は電子デバイスの断面に
合せて打ち抜かれ、デバイスを基板に固定する工程段に
送られる。
〔実施態様〕
この発明のを利な実施態様においては、電子デバイスと
箔と基板に対して焼結過程中受（とも３０Ｎ／ｃＩ＋”
の機械的圧力が加えられる。箔の挿入によりこのように
低い圧力によっても良好な接着強度が達成され、同時に
大きな機械的負荷によるデバイスの損傷を避けることが
できる。
更に上記の加圧焼結法において箔を挿入することにより
焼結過程を最低１５０　’Ｃの温度で遂行することが可
能となる。
この箔に特有な機械的特性は面状に拡げた金属粉末を予
備焼結するごとに基くものであって、これにより金属粉
末は空隙容積の低下と頚部の形成により連続体となる。
予備焼結の度合又は全焼結過程において導入しなければ
ならないエネルギーに対する予備焼結中に加えられるエ
ネルギーの比率に応じて箔の微細構造が予め決められ、
電子デバイスの基板固定法に直接影響を及ぼす。
この発明の別の実施態様では箔が貴金属又は貴金属合金
で作られる。特に銀を使用するのが有利である。
焼結に際しての箔の挙動を最適化するためには、板状の
金属粉末粒子から成る金属粉末を使用するのが有利であ
る。この場合粒径は最高１５μｍとする。この発明のこ
のような実施態様により結合層の良好な電気伝導率と熱
伝導率が達成される。
本来の電子デバイスの基板への固定方法と分離されてい
るこの箔製造方法は、後で結合層となる出発材料として
の箔の特性を広い範囲に亘って予め定めることを可能に
する。このエクスターナル法により電子デバイスと基板
の熱負荷が軽減される。これは結合層の製作に必要な熱
量の一部が既に予備焼結中に加えられ、ペーストを乾燥
するための長時間を必要とする工程段が結合層の本来の
製造工程から除かれることに基（ものである。
この発明による箔の有利な製造方法においては溶剤とし
てシクロヘキサノールとメントールの混合液が使用され
るが、重量比で１＝１の混合液により最良の特性が得ら
れることがる′αかめられている。この溶剤は揮発性が
低くペーストを長時間保存することができるという特別
な利点を示す。
ペーストの製造に際して溶剤と金属粉末の最良の混合比
は１：４．８である。この比率によりペーストの処理性
に関して良好な材料特性が達成される。
この発明の１つの有利な実施態様においては完成した箔
が基台から引きはがされた後カレンダーにかけられる。
これにより箔の厚さを一様にすることができる。原則的
には最低５μｍの層の１１さも達成可能である。
シルクスクリーン法によってｊ￥さがｌＯμｌから１０
０μｍの間のペースト層が作られるのに対して、この発
明によるスクリーン法によれば１０μｍから５００μｍ
の間の層の厚さが達成可能である。
この発明の更に別の実施態様ではペーストから溶剤を追
い出すための加熱速度が５乃至３０℃／ｗｉｎに選ばれ
る。箔の最良の特性は温度２２０℃の予備焼結によって
得られる。最高温度は３００℃を超えてはならない。こ
の温度は温度の上限として０．５分から５分の間保持し
なければならない。
〔実施例〕
図面に示した実施例についてこの発明を更に詳細に説明
する。
第１図は基板表面に電子デバイスを固定する前の基板Ｓ
、箔Ｆおよび電子デバイスＢの配置を示す。図から分か
るように基板Ｓは接触表面ＫＯを備え、電子デバイスＢ
は接触層ＫＳを備える。箔Ｆと類似した材料で作られて
いるＫＳ、！：ＫＯは箔Ｆに比べて誇張して画かれてい
る。ＫＳとＫＯの厚さは通常１５μｍ以下であり、７５
　Ｆの厚さは必要に応じて変わり２５０μｍ又はそれ以
上になり得る。ｆＩ３Ｆは固有の方法により金属粉溶剤
ペーストを使用して作られ、既に溶剤無しの状態に予備
焼結され、デバイスＢの断面に対応した形に打ち抜かれ
る。箔は例えば銀ペーストから作られた銀箔であり、ス
クリーン法を使用して１０μｍから５００μｍの間の厚
さの層として適当な基台に取りつけられる。この基台に
は研磨したシリコン、ガラス、石英を使用することがで
きる。溶剤の除去に対しては約２０’Ｃ／ｗｉｎの温度
上昇速度と２２０℃の最高温度が設定される。この最高
温度には約２分間保持する。この場合の溶剤はシクロヘ
キサノールとメントールの重量比１：１の混合液であり
、銀粉末に対する溶剤の比は１：４．８である。
第２図は第１図の構成を機械的圧力Ｐで圧縮した状態を
示す。ここでは箔は既に結合層■Ｓに変えられ、電子デ
バイスＢは基板Ｓの表面に固定されている。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の対象となっている装置の部品構成を
示し、第２図は第１図の部品を焼結によって１つに結合
した状態を示す。 Ｓ・・・基板、ＫＯ・・・接触面、Ｆ・・・箔、ＫＳ・
・・接触層、Ｂ・・・電子デバイス。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）結合層（ＶＳ）となる金属粉末を焼結過程前に予備
    焼結された箔（Ｆ）の形で電子デバイス（Ｂ）と基板（
    Ｓ）の間に置くことを特徴とする金属粉末を焼結した結
    合層を使用して電子デバイスを基板に固定する方法。 ２）焼結過程中電子デバイス（Ｂ）と箔（Ｆ）および基
    板（Ｓ）を少くとも３０Ｎ／ｃｍ＾２の圧力で押し合わ
    せることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法
    。 ３）焼結過程を最低１５０℃の温度で実施することを特
    徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の方法。 ４）箔が金属粉末を面状に広げ予備焼結によって連続体
    とされたものであることを特徴とする特許請求の範囲第
    １項乃至第３項の１つに記載の方法。 ５）箔が貴金属又は貴金属合金であることを特徴とする
    特許請求の範囲第４項記載の方法。 ６）箔が銀箔であることを特徴とする特許請求の範囲第
    ５項記載の方法。 ７）箔は粒系が最大１５μｍの小板状金属粉末から成る
    ものであることを特徴とする特許請求の範囲第４項乃至
    第６項の１つに記載の方法。 ８）ａ）金属粉末に溶剤を加えてペーストとすること、 ｂ）スクイザーを使用して基台表面ペーストを塗布する
    こと、 ｃ）熱を加えてペーストから溶剤を除くこと、ｄ）金属
    粉末粒子を予備焼結により少くとも部分的に半融結合す
    ること、 ｅ）形成された箔を基台から引きはがずことを特徴とす
    る特許請求の範囲第４項乃至第７項の１つに記載の方法
    。 ９）溶剤としてシクロヘキサノールとメントールの重量
    比が１：１から１：１０の間の混合液が使用されること
    を特徴とする特許請求の範囲第８項記載の方法。 １０）シクロヘキサノールとメントールが重量比１：１
    で混合されることを特徴とする特許請求の範囲第８項記
    載の方法。 １１）ペーストが重量比で１：４から１：６の間の溶剤
    と金属粉末の混合物であることを特徴とする特許請求の
    範囲第８項乃至第１０項の１つに記載の方法。 １２）溶剤と金属粉末の重量比が１：４．８であること
    を特徴とする特許請求の範囲第１１項記載の方法。 １３）箔がカレンダーで後処理されることを特徴とする
    特許請求の範囲第８項乃至第１２項の１つに記載の方法
    。 １４）箔が少くとも５μｍの一様な厚さであることを特
    徴とする特許請求の範囲第１３項記載の方法。 １５）ペーストが１０μｍから５００μｍの間の厚さに
    スクイーズされることを特徴とする特許請求の範囲第８
    項乃至第１４項の１つに記載の方法。 １６）溶剤を除去し金属粉末を予備焼結するため温度上
    昇速度を５乃至３０℃／ｍｉｎに調節することを特徴と
    する特許請求の範囲第８項乃至第１５項の１つに記載の
    方法。 １７）最高温度を約３００℃とすることを特徴とする特
    許請求の範囲第８項乃至第１５項の１つに記載の方法。 １８）設定された最高温度に保持する時間を０．５分か
    ら５分の間に選ぶことを特徴とする特許請求の範囲第８
    項乃至第１７項の１つに記載の方法。
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