[發明專利]連接結構體、含有金屬原子的粒子以及接合用組合物

有效

• 申請號: 201780038324.6
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN109314320B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 笹平昌男
• 申請（專利權）人: 積水化學工業株式會社
• 主分類號: H01R4/04
• 分類號: H01R4/04;H01B1/00;H01B1/22;H01B5/00;H01B5/16;H01L21/52;H05K3/32
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 張濤

本發明提供一種即使對其施加應力也能夠抑制翹曲的產生和裂縫的連接結構體、以及用于組裝該連接結構體的含有金屬原子的粒子以及接合用組合物。本發明提供一種連接結構體A，其具有粘接層(50)，所述粘接層(50)含有：金屬粒子的燒結體(10)、以及含有金屬原子的粒子(20)。所述含有金屬原子的粒子(10)和所述燒結體(20)通過化學鍵接觸，在所述粘接層(50)的截面中，所述含有金屬原子的粒子(10)的外周長的5％以上與所述燒結體接觸。

技術領域

本發明涉及一種連接結構體、用于形成該連接結構體的含有金屬原子的粒子以及接合用組合物。

背景技術

已知在用于逆變器等的功率半導體裝置(功率設備)之一的非絕緣型半導體裝置中，通常使用連接部件來固定半導體元件。該連接部件可以是半導體裝置的電極之一。例如，在使用Sn-Pb型焊接安裝材料將功率晶體管安裝于連接部件上而得的半導體裝置中，連接兩個連接對象部件的連接部件(基部材料)是功率晶體管的集電極。

近年來，在上述半導體裝置等的連接結構體中，期望進一步改善其耐熱溫度、熱傳導率、體積電阻等性能。為此，還討論了通過使用上述焊接安裝材料以外的材料來組裝半導體裝置等連接結構體的各種方法。作為其中一個例子，考慮了使用含有小粒徑金屬的材料作為連接材料來組裝連接結構體的方法(例如專利文獻1等)。在該連接材料中，利用金屬粒子的如下特征：金屬粒子的粒徑變小至100nm以下，組成原子數變少時，其表面積相對粒子體積的比迅速增大，并且與整體狀態相比，其熔點或燒結溫度大幅降低。例如，將表面涂覆有機物并且平均粒徑為100nm以下的金屬粒子作為連接材料使用，通過加熱分解有機物并燒結金屬粒子而形成粘接層，由此連接兩個連接對象部件。在該連接方法中，連接后的金屬粒子變化為整體金屬的同時，在連接界面上通過金屬鍵而實現連接，因此可以進一步提高連接結構體的耐熱性、連接可靠性和散熱性。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2013-55046號公報

發明內容

本發明所解決的問題

然而，在半導體裝置等連接結構體中，由于連接兩個連接對象部件的粘接層暴露于冷熱循環條件中，因此向半導體晶片和半導體芯片等的連接對象部件施加應力時，容易產生翹曲和裂縫。例如，在集電極中，由于半導體裝置工作期間通過數安培以上的電流，晶體管芯片發熱并產生熱應力，因此存在半導體芯片發生翹曲的問題。除了專利文獻1等，還提出了數種用于組裝連接結構體的連接材料，但并未從防止應力導致翹曲和裂縫的觀點出發嘗試改良連接材料。因此，現階段期望能夠構建出即使向其施加應力也能夠抑制翹曲的產生和裂縫并且耐用性更優良的高性能連接結構體。

本發明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種即使對其施加應力也能夠抑制翹曲的產生和裂縫的連接結構體、以及用于組裝該連接結構體的含有金屬原子的粒子和接合用組合物。

解決問題的技術手段

本發明人為實現上述目的而進行了深入研究，結果發現，為了防止連接結構體的翹曲和裂縫，緩和施加于連接結構體中連接兩個連接結構體的粘接層的應力很重要。并且，深入研究的結果表明，通過使粘接層含有具有應力緩和作用的粒子，同時使該粒子表面和構成粘接層的燒結體的接觸面積比以往的更大，由此可以達成上述目的從而完成本發明。

即，本發明包含例如以下項所記載的主題。

項1、一種接合結構體，其具有粘接層，上述粘接層含有：金屬粒子的燒結體以及含金屬原子粒子，其中，

上述含金屬原子粒子和上述燒結體通過化學鍵接觸，

在上述粘接層的截面中，上述含金屬原子粒子的外周長的5％以上與上述燒結體接觸。

項2、根據項1上述的接合結構體，其中，上述含金屬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屬部。