[发明专利]导电性材料、使用该导电性材料的连接方法和连接结构物

说明书

技术领域

本发明涉及导电性材料、使用该导电性材料的连接方法和连接结构物，更具体地，涉及例如在电子部件的安装、通孔连接等中使用的导电性材料，以及使用该导电性材料的连接方法和连接结构物。

背景技术

作为安装电子部件时使用的导电性材料，焊料得到广泛使用。

然而，在迄今广泛使用的Sn－Pb系焊料中，广泛使用温阶连接的方法，即，使用例如富含Pb的Pb－5Sn（熔点：314～310℃）、Pb－10Sn（熔点：302～275℃）等作为高温系焊料，在330～350℃的温度下焊接，然后，使用低温系焊料Sn－37Pb共晶（183℃）等在上述高温系焊料的熔点以下的温度下焊接，从而在不使之前的焊接中使用的高温系焊料熔化的情况下通过焊接进行连接。

这种温阶连接用在例如将芯片焊接的类型的半导体装置、倒装芯片连接等的半导体装置等中，是在通过焊接在半导体装置内部进行连接后再通过焊接将该半导体装置自身连接到基板上的情况下使用的重要技术。

作为用于该用途的导电性材料，已提出的方案例如有使用含有（a）由Cu、Al、Au、Ag等第2金属或含有这些金属的高熔点合金构成的第2金属（或合金）球与（b）由Sn或In构成的第1金属球的混合体的焊膏（参见专利文献1）。

此外，在该专利文献1中，还公开了使用焊膏的连接方法和电子设备的制造方法。

用该专利文献1的焊膏进行焊接时，如图4（a）所示意性地显示的那样，含有低熔点金属（例如Sn）球51、高熔点金属（例如Cu）球52和助焊剂53的焊膏被加热后会反应，焊接后，如图4（b）所示，多个高熔点金属球52介由在来自低熔点金属球的低熔点金属与来自高熔点金属球的高熔点金属之间形成的金属间化合物54而连接，通过该连接体，连接对象物得以连接/连结（焊接）。

然而，使用该专利文献1的焊膏时，在焊接工序中加热焊膏以生成高熔点金属（例如Cu）与低熔点金属（例如Sn）的金属间化合物，但Cu（高熔点金属）与Sn（低熔点金属）之组合的扩散速度慢，因而低熔点金属Sn会大量残留。对残留有Sn的焊膏而言，高温下的接合强度大幅降低，视要焊接的产品的种类，有时会无法使用。此外，在焊接工序中残留的Sn有在后面的焊接工序中熔化、流出之虞，作为在温阶连接中使用的高温焊料，存在可靠性低的问题。

即，例如在半导体装置的制造工序中，经过进行焊接的工序而制成半导体装置后，要用回流焊的方法将该半导体装置安装在基板上时，在半导体装置制造工序中的焊接工序中残留的Sn有在回流焊工序中熔化、流出之虞。

此外，为了不使Sn残留而使低熔点金属完全成为金属间化合物，在焊接工序中，需要高温且长时间的加热，但由于还要考虑生产效率，实际情况是实际上无法做到。专利文献：

专利文献1：日本特开2002-254194号公报

发明内容

本发明是为了解决上述问题而作出的，旨在提供可作为焊膏、通孔填充材料等使用的导电性材料、以及使用该导电性材料的连接可靠性高的连接方法和连接结构物，所述导电性材料例如在作为焊膏使用时，焊接工序中的第1金属和第2金属的扩散性良好，在低温且短时间下生成高熔点的金属间化合物，焊接后低熔点成分不易残留，耐热强度优异。

为了解决上述课题，本发明的导电性材料为含有由第1金属和熔点高于上述第1金属的第2金属构成的金属成分的导电性材料，

其特征在于，上述第1金属为Sn或含有Sn的合金，

上述第2金属为会与上述第1金属生成显示310℃以上的熔点的金属间化合物的Cu-Cr合金。

此外，本发明的导电性材料优选含有助焊剂成分。

此外，优选上述第1金属为Sn单质或含有选自Cu、Ni、Ag、Au、Sb、Zn、Bi、In、Ge、Al、Co、Mn、Fe、Cr、Mg、Mn、Pd、Si、Sr、Te、P中的至少1种和Sn的合金。

此外，本发明的连接方法使用导电性材料将连接对象物连接，该方法的特征在于，使用权利要求1～3中任一项记载的导电性材料，加热，使构成上述导电性材料的上述第1金属与构成上述导电性材料的上述第2金属形成金属间化合物，从而将连接对象物连接。

此外，本发明的连接结构物为使用权利要求1～3中任一项记载的导电性材料将连接对象物连接而成的连接结构物，

其特征在于，将连接对象物连接的连接部以来自上述导电性材料的上述第2金属以及含有上述第2金属和Sn的金属间化合物为主要成分，来自上述导电性材料的上述第1金属相对于金属成分整体的比例在50体积％以下。