[发明专利]连接结构

说明书

技术领域

本发明涉及第1连接对象物和第2连接对象物通过连接部被连接的连接结构，涉及例如可适用于电子部件的安装、通孔连接等情况，且使用作为导电性接合材料的焊料连接第1连接对象物和第2连接对象物的连接结构。

背景技术

例如，在制造具备接合小片接合芯片型的半导体装置、倒装片连接型的半导体装置等的电子设备时，适用下述的温阶阶连接法，即，在半导体装置的内部利用使用高温系焊料在较高温下的焊接进行连接后，利用使用熔点比上述高温系焊料低的低温系焊料在较低温下进行的焊接，将该半导体装置本身与基板连接。

进行上述的温阶连接法中的高温侧的焊料连接时，以往，常使用Pb焊料，但会担心Pb对环境方面有负面影响，最近，多使用不含Pb的无Pb焊料。作为本发明兴趣所在的无Pb焊料材料，例如，有日本特开2002-254194号公报（专利文献1）中提出的焊膏，其含有（a）由Cu、Al、Au、Ag等金属或包含它们的合金构成的高熔点金属（或者合金）球和（b）由Sn或In构成的低熔点金属球的混合体。

使用该专利文献1中记载的焊膏进行焊接时，如图6（1）示意所示，对含有例如由Sn构成的低熔点金属球51、例如由Cu构成的高熔点金属球52和助焊剂（未图示）的焊膏53进行加热使其反应，在焊接后，如图6（2）所示，通过在来自低熔点金属球51的低熔点金属和来自高熔点金属球52的高熔点金属之间形成的金属间化合物，形成多个高熔点金属球52被连结的状态的连接部55，得到通过该连接部55使连接对象物（未图示）连接的连接结构。此外，在图6（2）中，生成金属间化合物的区域作为金属间化合物区域54而图示。

然而，在使用上述的焊膏而得到的连接结构中，由于因热冲击等产生的线膨胀系数差导致的应变而在连接部中负载应力时，在连接部产生裂缝，该裂缝引起断线，有时会导致电阻值的上升、接合强度降低之类的问题。参照图7更具体地说明上述内容。

图7中示意表示了均由Cu构成的第1和第2连接对象物61和62通过连接部63而相互连接的连接结构60。连接部63的形成中使用的焊膏为专利文献1中记载的含有Cu球、Sn球和助焊剂的焊膏，进行加热时，在连接对象物61和62间，多个Cu球64处于通过在Cu和Sn之间形成的Cu-Sn系的金属间化合物而被连结的状态。

更详细而言，如粗线所示、以沿着连接部63与各连接对象物61和62之间的界面、且包围Cu球64的方式形成Cu₃Sn层65。另外，以包围Cu球64的方式，形成Cu₆Sn₅基质66。进而，特别是不进行高温且长时间加热的一般加热条件下，在连接部63中，残存来自Sn球的Sn基质67。

然而，在图7所示的连接结构60中，由于因热冲击等产生的线膨胀系数差导致的应变而在连接部63中负载应力时，在Cu₃Sn层65和Cu₆Sn₅基质66之类的Cn-Sn系的金属间化合物的内部、Cu₃Sn层65彼此的界面、Cu₆Sn₅基质66彼此界面或Cu₃Sn层65和Cu₆Sn₅基质66的界面之类的位置易于集中应力。另外，Cu-Sn系的金属间化合物其本身具有硬而脆的机械性质。由此，如上所述，在连接部63中负载应力时，会导致在连接部63易于产生裂缝的不良情况。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2002-254194号公报

发明内容

因此，本发明的目的在于提供即使受到热冲击等也不易损害对接合强度的可靠性的连接结构。

如上所述，对于专利文献1中记载的焊膏而言，通过利用焊接工序加热焊膏，从而在高熔点金属与低熔点金属之间生成金属间化合物，但例如使用Cu作为高熔点金属、使用Sn作为低熔点金属时，作为金属间化合物，只生成构成元素由Cu和Sn构成的Cu-Sn系的金属间化合物。本申请发明人推测上述裂缝的问题是由像这样只生成Cu-Sn系的金属间化合物而引起的，从而完成了本发明。

简单而言，本发明的特征是，通过形成连接部中分散有各种金属间化合物的状态，从而在金属间化合物的部分不易产生裂缝。