[发明专利]连接结构体、含有金属原子的粒子以及接合用组合物

说明书

本发明提供一种即使对其施加应力也能够抑制翘曲的产生和裂缝的连接结构体、以及用于组装该连接结构体的含有金属原子的粒子以及接合用组合物。本发明提供一种连接结构体A，其具有粘接层(50)，所述粘接层(50)含有：金属粒子的烧结体(10)、以及含有金属原子的粒子(20)。所述含有金属原子的粒子(10)和所述烧结体(20)通过化学键接触，在所述粘接层(50)的截面中，所述含有金属原子的粒子(10)的外周长的5％以上与所述烧结体接触。

技术领域

本发明涉及一种连接结构体、用于形成该连接结构体的含有金属原子的粒子以及接合用组合物。

背景技术

已知在用于逆变器等的功率半导体装置(功率设备)之一的非绝缘型半导体装置中，通常使用连接部件来固定半导体元件。该连接部件可以是半导体装置的电极之一。例如，在使用Sn-Pb型焊接安装材料将功率晶体管安装于连接部件上而得的半导体装置中，连接两个连接对象部件的连接部件(基部材料)是功率晶体管的集电极。

近年来，在上述半导体装置等的连接结构体中，期望进一步改善其耐热温度、热传导率、体积电阻等性能。为此，还讨论了通过使用上述焊接安装材料以外的材料来组装半导体装置等连接结构体的各种方法。作为其中一个例子，考虑了使用含有小粒径金属的材料作为连接材料来组装连接结构体的方法(例如专利文献1等)。在该连接材料中，利用金属粒子的如下特征：金属粒子的粒径变小至100nm以下，组成原子数变少时，其表面积相对粒子体积的比迅速增大，并且与整体状态相比，其熔点或烧结温度大幅降低。例如，将表面涂覆有机物并且平均粒径为100nm以下的金属粒子作为连接材料使用，通过加热分解有机物并烧结金属粒子而形成粘接层，由此连接两个连接对象部件。在该连接方法中，连接后的金属粒子变化为整体金属的同时，在连接界面上通过金属键而实现连接，因此可以进一步提高连接结构体的耐热性、连接可靠性和散热性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-55046号公报

发明内容

本发明所解决的问题

然而，在半导体装置等连接结构体中，由于连接两个连接对象部件的粘接层暴露于冷热循环条件中，因此向半导体晶片和半导体芯片等的连接对象部件施加应力时，容易产生翘曲和裂缝。例如，在集电极中，由于半导体装置工作期间通过数安培以上的电流，晶体管芯片发热并产生热应力，因此存在半导体芯片发生翘曲的问题。除了专利文献1等，还提出了数种用于组装连接结构体的连接材料，但并未从防止应力导致翘曲和裂缝的观点出发尝试改良连接材料。因此，现阶段期望能够构建出即使向其施加应力也能够抑制翘曲的产生和裂缝并且耐用性更优良的高性能连接结构体。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种即使对其施加应力也能够抑制翘曲的产生和裂缝的连接结构体、以及用于组装该连接结构体的含有金属原子的粒子和接合用组合物。

解决问题的技术手段

本发明人为实现上述目的而进行了深入研究，结果发现，为了防止连接结构体的翘曲和裂缝，缓和施加于连接结构体中连接两个连接结构体的粘接层的应力很重要。并且，深入研究的结果表明，通过使粘接层含有具有应力缓和作用的粒子，同时使该粒子表面和构成粘接层的烧结体的接触面积比以往的更大，由此可以达成上述目的从而完成本发明。

即，本发明包含例如以下项所记载的主题。

项1、一种接合结构体，其具有粘接层，上述粘接层含有：金属粒子的烧结体以及含金属原子粒子，其中，

上述含金属原子粒子和上述烧结体通过化学键接触，

在上述粘接层的截面中，上述含金属原子粒子的外周长的5％以上与上述烧结体接触。

项2、根据项1上述的接合结构体，其中，上述含金属原子粒子具有基材粒子和配置于上述基材粒子表面上的金属部。