[發明專利]焊料接合部

在審

• 申請號: 201980003606.1
• 申請日: 2019-08-07
• 公開（公告）號: CN111630646A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 日野英治;澤渡広信
• 申請（專利權）人: JX金屬株式會社
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60;B23K1/00;H05K3/34;B23K35/26;C22C12/00
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;何晶

本發明提供一種焊料接合部，其通過如下接合部而在高溫區域中具有優異耐久性，該接合部使UBM與焊料合金接合，自UBM側依序含有自UBM側延續的Ni層、NiSn合金層、(Cu、Ni、Pd)αSn合金層、BiSn合金層及朝焊料合金側延續的Bi層而成。

技術領域

本發明涉及一種焊料接合部。

背景技術

就環境方面的考慮而言，推薦使用不含鉛的焊料合金。焊料合金根據其組成不同，作為焊料使用時適宜的溫度區域亦發生變化。

功率裝置作為電力轉換用元件，在油電混合車、送變電等廣泛領域使用。以往可利用Si晶片的裝置來順應，但在要求高耐壓、大電流用途、高速作動的領域，近年來著眼于帶隙較Si大的SiC、GaN等。

以往的功率模塊其作動溫度達到170℃左右，但認為下一代型的SiC、GaN等存在成為200℃或200℃以上的溫度區域的可能性。伴隨于此，對用在搭載有這些晶片的模塊的各材料要求耐熱性、散熱性。

作為具備此種特性的接合部，就無Pb的觀點而言，認為優選為例如使用Sn-3.0Ag-0.5Cu焊料(Ag：3.0質量％、Cu：0.5質量％、剩余部分Sn)的接合部。然而，由于下一代型模塊存在作動溫度超過200℃的可能性，故要求較使用熔點為220℃附近的Sn-3.0Ag-0.5Cu焊料的接合部更進一步的耐熱性。具體而言，就散熱器的冷卻及引擎周圍溫度的容許性而言，要求優選為耐250℃以上的高溫的接合部。或認為，若為使用就環境規范觀點而言欠佳的Pb焊料(Pb-5Sn)的接合部，則能夠順應下一代型模塊的作動溫度。

又，近年來，使用金屬粉末糊的接合部作為下一代型模塊的接合部引人注目。由于金屬粉的尺寸小，故表面能量高，并在遠低于該金屬熔點的溫度下開始燒結。并且，與焊料不同，一旦燒結，則若不升溫至接近該金屬熔點，則不會再熔融。充分利用此種特性，使用Ag粉末糊的接合部正處于開發階段(專利文獻1)。

Pb-5 Sn焊料雖然作為下一代型功率模塊的接合材料的功能充分，但有鉛，就將來的環境規范的觀點而言，較理想為不使用。又，Ag粉末糊雖然根據條件能夠賦予接合部充分的接合強度、耐熱性，但存在材料價格的問題。

背景技術文獻

專利文獻

專利文獻1：國際公開第2011/155055號。

發明內容

[發明所欲解決的問題]

業界要求在下一代型功率模塊的接合材料所要求的高溫區域，例如超過250℃的溫度區域中亦具有優異耐久性的焊料接合部。

因此，本發明的目的在于提供一種在高溫區域中具有優異耐久性的焊料接合部。

[解決問題的技術手段]

在高溫區域中具有優異特性的焊料接合部的研究開發大多著眼于焊料合金的熔點而進行。然而，本發明人經過進一步潛心研究開發后，結果發現，焊料接合部的高溫特性不如說是取決于通過焊料接合而形成的接合部的結構，特定出該結構而完成本發明。

因此，本發明含有以下的(1)。

(1)

一種接合部，其使UBM與焊料合金接合，自UBM側依序含有下述的層而成：

自UBM側延續的Ni層、

NiSn合金層、

(Cu、Ni、Pd)αSn合金層、

BiSn合金層、及

朝焊料合金側延續的Bi層。

[發明的效果]