[发明专利]粒子、连接材料及连接结构体

说明书

本发明提供一种粒子，在将两个连接对象部件连接的连接部中，能够抑制冷热循环下产生裂纹或剥离，而且能够抑制上述连接部的厚度不均，且提高连接强度。本发明的粒子用于得到形成将两个连接对象部件连接的连接部的连接材料，上述粒子用于以连接后的上述连接部的厚度成为连接前的上述粒子的平均粒径的2倍以下的方式形成上述连接部，或者，上述粒子具有1μm以上、300μm以下的平均粒径，上述粒子具有30N/mm²以上、3000N/mm²以下的10％K值，上述粒子具有10％以下的粒径的CV值。

技术领域

本发明涉及用于得到连接材料的粒子，所述连接材料用于形成将两个连接对象部件连接在一起的连接部。本发明还涉及使用了上述粒子的连接材料及连接结构体。

背景技术

在变换器(Inverter)等中所使用的功率半导体装置之一即非绝缘型半导体装置中，固定半导体元件的部件也是半导体装置的电极之一。例如，在固定部件上使用Sn-Pb类焊接材料搭载功率晶体管而得到的半导体装置中，连接两个连接对象部件的固定部件(基材)成为功率晶体管的集电极。

另外，已知金属粒子的粒径小至100nm以下的大小，且构成原子数变少时，相对于粒子体积的表面面积比急剧增大，且熔点或烧结温度与块状状态相比大幅降低。已知如下方法：利用该低温烧成功能，将由有机物包覆了表面的平均粒径100nm以下的金属粒子用作连接材料，通过加热使有机物分解而使金属粒子彼此烧结，由此，进行连接。该连接方法中，连接后的金属粒子向块状金属变化，同时，在连接界面得到金属键形成的连接，因此，耐热性、连接可靠性、散热性非常高。用于进行这种连接的连接材料在例如下述的专利文献1有公开。

专利文献1中，公开了一种连接材料，其含有选自金属氧化物、金属碳酸盐或羧酸金属盐的粒子的一种以上的金属粒子前体和作为有机物的还原剂。上述金属粒子前体的平均粒径为1nm以上、50μm以下。上述连接材料中的总质量份中，上述金属粒子前体的含量超过50质量份且99质量份以下。

下述的专利文献2中公开了一种复合材料，其含有(a)具有熔点的热传导性金属和(b)硅粒子。(b)有机硅粒子分散于(a)热传导性金属中。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-178911号公报

专利文献2：日本特开2013-243404号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

上述集电极中，在半导体装置工作时流过几安培以上的电流，晶体管芯片会发热。这样，连接两个连接对象部件的连接部暴露在冷热循环条件下。由于冷热循环，半导体晶片及半导体芯片等连接对象部件容易翘曲，结果，连接对象部件或连接部中容易产生裂纹，且连接对象部件容易产生剥离。在现有的连接材料中，难以充分抑制裂纹及剥离的产生。

另外，优选利用上述连接部连接的两个连接对象部件的间隔均匀。因此，优选上述连接部的厚度的不均较小。现有的连接材料中，难以高精度地控制两个连接对象部件的间隔。专利文献2中，有机硅粒子没有作为间隙控制粒子使用。

本发明的目的在于，提供一种粒子，其能够在将两个连接对象部件连接起来的连接部中，抑制冷热循环下产生裂纹或剥离，并且能够抑制上述连接部的厚度不均，且提高连接强度。另外，本发明的另一目的在于，提供一种使用了上述粒子的连接材料及连接结构体。

用于解决技术问题的方案