[发明专利]接合材料及接合体以及接合方法

说明书

技术领域

本发明涉及接合材料及使用它的接合体以及接合方法。

背景技术

汽车、工业设备所使用的电子部件中流经的电流趋于增大，随之该电子部件内部所使用的半导体的工作温度趋向于高温。因此，对于该电子部件来说期盼可经得住高温环境的接合材料。对应该期盼，以往一直使用即使在高温下也可维持强度的含铅焊料。但是，从最近抑制使用铅的趋势出发，寻求不使用含铅焊料的接合方法。

作为可对应该要求的候选接合材料、接合方法，考虑使用银焊料的方法，但在热处理操作时需要高温加热。另一方面，电子部件的精密化、微小化发展，期望将接合操作时的加热温度控制得较低。在该状况下，关注使用银纳米颗粒的接合材料、接合方法。

例如，提出将氧化银颗粒与肉豆蔻醇混合而制成接合材料的方法(非专利文献1、专利文献1)、向碳酸银或氧化银与银纳米颗粒的混合物中添加羧酸而制成接合材料的方法(专利文献2)等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-267374号公报

专利文献2：日本特开2009-279649号公报

非专利文献

非专利文献1：守田等“使用微米尺寸的氧化银颗粒的适应高温环境的无铅接合技术的开发”Materia Japan第49卷第1号(2010)

发明内容

发明要解决的问题

如上述的专利文献中均记载的那样，使用现有技术的接合材料形成接合体时，该接合操作在含氧气氛的大气中进行。

本发明人等想到在大气中进行该接合操作时，接合体的界面处存在的源自接合材料的银有可能变为氧化银，对接合材料的接合力造成不良影响。其中，认为在具有微小结构的接合体中这种不良影响更加显著。

所以，考虑在以氮气为代表的非活性气氛下进行该接合操作。然而发现如下情况：使用现有技术的接合材料在以氮气为代表的非活性气氛下进行接合操作时，根据条件不同，有时得不到足够的强度。

此外还发现下述情况：使用现有技术的接合方法时，接合层中生成孔洞(以下有时也记载为孔隙)，不仅对接合体的接合强度有影响，还对接合体的可靠性有影响。

本发明是鉴于上述状况下而作出的，其要解决的问题是提供即使在以氮气为代表的非活性气氛下也可形成接合体、可抑制孔隙的产生的接合方法以及接合材料。

用于解决问题的方案

本发明人等为了解决上述问题而进行了深入研究，结果在接合操作中，通过下述接合方法得到体现经得住实用的强度同时也可抑制孔隙产生的效果，从而完成本发明，该接合方法如下：将接合材料涂布到第一被接合构件的接合面，在进行预焙烧之后在接合材料的层上配置第二被接合构件，然后进行主焙烧，在第一被接合构件与第二被接合构件之间形成接合层。

于是，该接合材料由至少银纳米颗粒、银颗粒、助熔剂和分散介质构成，若该银纳米颗粒使用被碳原子数8以下的脂肪酸包覆的银纳米颗粒、作为银颗粒使用平均粒径为0.5μm～10μm的银颗粒、作为助熔剂使用具有2个以上羧基的有机物质，则获得即使在以氮气为代表的非活性气氛下、500℃以下也可接合的划时代的效果，从而完成本发明。

即，本发明的第1技术方案为一种接合方法，其用于接合多个被接合构件，该接合方法具有：

向第一被接合构件的接合面涂布接合材料的工序；

将涂布有接合材料的第一被接合构件加热至规定的温度的预焙烧工序；

在加热过的第一被接合构件上所涂布的接合材料的层上设置第二被接合构件的工序；及

将设置有第二被接合构件的第一被接合构件加热至比上述预焙烧工序的温度高的温度，从而在第一被接合构件与第二被接合构件之间形成接合层的主焙烧工序。

第2技术方案为根据第1技术方案记载的接合方法，其中，上述接合材料含有具有2个以上羧基的有机物质。

第3技术方案为根据第1或第2技术方案记载的接合方法，其中，上述接合材料至少含有平均一次粒径为1nm以上且200nm以下的银纳米颗粒。

第4技术方案为根据第1～第3技术方案中任一项记载的接合方法，其中，在上述主焙烧工序中，对第一被接合构件与第二被接合构件的接合面进行20MPa以下的加压。