[發明專利]接合方法、接合結構體及其制造方法

無效

• 申請號: 201380012349.0
• 申請日: 2013-02-05
• 公開（公告）號: CN104245204A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 中野公介;關本裕之;高岡英清;釣賀大介
• 申請（專利權）人: 株式會社村田制作所
• 主分類號: B23K1/19
• 分類號: B23K1/19;B23K1/00;B23K35/30;C22C9/05;C22C9/06;B23K35/26;B23K101/42;C22C9/00;C22C9/01;C22C13/00;C22C13/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 金世煜;苗堃

技術領域

本發明涉及將一方的接合對象物(第1接合對象物)和另一方的接合對象物(第2接合對象物)接合的接合方法、使用該接合方法形成的接合結構體及其制造方法。

背景技術

作為將表面安裝型電子部件安裝在基板等上時的安裝方法，將電子部件的外部電極焊接到基板上的安裝用電極(陸地電極)等上進行安裝的方法被廣泛使用。

作為在這種通過焊接進行安裝的方法中所使用的焊膏，例如有人提出含有(a)由Cu、Al、Au、Ag等高熔點金屬或含有這些金屬的高熔點合金構成的第2金屬(或合金)球與(b)由Sn或In構成的第1金屬球的混合體的焊膏(可參見專利文獻1)。

此外，在該專利文獻1中還公開了使用該焊膏的接合方法和電子設備的制造方法。

然而，在使用該專利文獻1的焊膏進行焊接時，如圖8(a)示意所示，含有低熔點金屬(例如Sn)球51、高熔點金屬(例如Cu)球52和助焊劑53的焊膏被加熱而發生反應，焊接后，如圖8(b)所示，多個高熔點金屬球52介由在來自低熔點金屬球的低熔點金屬和來自高熔點金屬球的高熔點金屬之間形成的金屬間化合物54而連結，通過該連結體，接合對象物連接-連結(焊接)在一起。

然而，在該專利文獻1的接合方法、電子設備的制造方法中，為了連接接合對象物，需要另行準備焊膏，存在實施接合方法用的設備、工序等受制約的問題。

此外，在為該專利文獻1的焊膏的情況下，通過在焊接工序中對焊膏進行加熱，生成高熔點金屬(例如Cu)與低熔點金屬(例如Sn)的金屬間化合物，但在Cu(高熔點金屬)與Sn(低熔點金屬)的組合中，作為低熔點金屬的Sn因其擴散速度慢而殘留。焊膏中若有Sn殘留，則其高溫下的接合強度會大幅降低，根據要接合的產品的種類，有時會無法使用。此外，會有焊接工序中殘留的Sn在之后的其他焊接工序中熔融而流出之虞，作為在溫階連接中使用的高溫焊料，存在可靠性低的問題。

即，例如在半導體裝置的制造工序中，經過進行焊接的工序制造半導體裝置后，想要用回流焊的方法將該半導體裝置安裝到基板上時，會有半導體裝置制造工序的焊接工序中殘留的Sn在回流焊工序中熔融而流出之虞。

此外，要使低熔點金屬完全成為金屬間化合物，使Sn不殘留，在焊接工序中，需要高溫且長時間的加熱，但由于還要兼顧生產效率，因而實際應用上不可行。

為了解決這種問題，有人提出含有由第1金屬粉末和熔點高于第1金屬粉末的第2金屬粉末構成的金屬成分以及助焊劑成分的焊膏，在該焊膏中，使第1金屬為Sn或含Sn合金，使第2金屬(Cu-Mn或Cu-Ni)為會與上述第1金屬生成顯示310℃以上的熔點的金屬間化合物且在第2金屬粉末的周圍最初生成的金屬間化合物的晶格常數與第2金屬成分的晶格常數之差即晶格常數差在50％以上的金屬或合金(可參見專利文獻2)。

另外，在該專利文獻2中，作為第2金屬，列舉示出了導體圖案或Cu-Ni等。

此外，專利文獻2中，還提出了使用上述焊膏的接合方法、接合結構以及電子設備的制造方法。

而且，根據使用該焊膏的接合方法，能夠進行可大幅減少Sn殘留量、在回流焊時不發生焊料流出、高溫下的接合強度、接合可靠性優異的接合。

然而，在使用專利文獻2的焊膏的接合方法中，Cu-Mn、Cu-Ni等第2金屬與Sn或Sn合金等第1金屬的擴散反應快速發生，因而Sn呈現液狀的時間短，迅速形成熔融溫度高的金屬間化合物，因此，視情況，可能會在接合部內產生空隙。因此，期待有一種能夠進行接合可靠性更高的接合的接合方法。

此外，在專利文獻2的接合方法中，也需要在接合對象物之外另行準備焊膏，實施接合方法用的設備、工序等也受制約。

專利文獻：

專利文獻1：日本特開2002-254194號公報

專利文獻2：PCT申請公開說明書第2011/027659號

發明內容

本發明是為了解決上述問題而作出的，旨在提供在不需要使用焊膏等接合材料的情況下能夠對第1接合對象物和第2接合對象物進行接合部無空隙、耐熱性優異、可靠性高的接合的接合方法、使用該接合方法形成的接合可靠性高的接合結構體及其制造方法。

為了解決上述問題，本發明的接合方法是將第1接合對象物和第2接合對象物接合的方法，其特征在于，

第1接合對象物具有由Sn或含Sn合金構成的第1金屬，

第2接合對象物具有由含有選自Ni、Mn、Al及Cr中的至少一種和Cu的合金構成的第2金屬，