专利名称：接合方法、接合结构、电子装置、电子装置的制造方法及电子部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及接合方法、接合结构、电子装置、电子装置的制造方法及电子部件，详细而言，涉及例如安装电子部件等的情况等所使用的接合方法、接合结构、电子装置、电子装置的制造方法及电子部件。
背景技术：
安装电子部件时，广泛利用使用了焊料(焊油)的接合方法。然而，对于以往广泛利用的Sn-Pb系焊料而言，广泛使用温阶连接(温度階層接続)的方法，即，使用例如富含Pb的Pb-5Sn(熔点:314 310°C )、Pb_10Sn(熔点:302 275°C)等作为高温系焊料，在330 350°C的温度进行焊接，其后，使用例如低温系焊料的Sn-37Pb共晶(183°C )等，在上述高温系焊料的熔点以下的温度进行焊接，由此在先前的焊接所使用的高温系焊料不熔融的情况下，通过焊接进行连接。这样的温阶连接用于例如小片接合芯片型的半导体装置、倒装片连接型的半导体装置等，是在利用焊接在半导体装置的内部进行连接后，进一步利用焊接将该半导体装置自身与基板连接这样的情况下使用的重要技术。作为在该用途中使用的焊油，例如，提出了含有(a)由Cu、Al、Au、Ag等第2金属或含有它们的高熔点合金构成的第2金属(或合金)球、和(b)由Sn或In构成的第I金属球的混合体的焊膏(参照专利文献I)。另外，在该专利文献I中，公开了使用焊膏的接合方法、电子设备的制造方法。使用该专利文献 I的焊膏进行焊接时，如图2 Ca)示意所示，含有低熔点金属(例如Sn)球51、高熔点金属(例如Cu)球52和助焊剂53的焊膏被加热而发生反应，在焊接后，如图2 (b)所示，多个高熔点金属球52通过在来自低熔点金属球的低熔点金属与来自高熔点金属球的高熔点金之间形成的金属间化合物54被连结，利用该连结体连接 连结(焊接)接合对象物。然而，对于使用该专利文献I的焊膏的接合方法而言，在焊接工序中通过加热焊膏，生成高熔点金属(例如Cu)和低熔点金属(例如Sn)的金属间化合物，但组合Cu (高熔点金属)和Sn (低熔点金属)时,Sn扩散速度慢,所以作为低熔点金属的Sn残留。而且,如果Sn残留，则高温下的接合强度大幅度降低，根据想要接合的制品的种类有时无法使用。另夕卜，存在焊接的工序中残留的Sn可能在其后的焊接工序中熔融而流出，作为温阶连接中使用的高温焊料而言可靠性低这样的问题点。S卩，例如在半导体装置的制造工序中，经过进行焊接的工序制造半导体装置后，想要用回流焊的方法将该半导体装置安装于基板时，半导体装置的制造工序中的焊接工序中残留的Sn可能在回流焊的工序中熔融而流出。另外，为了不残留Sn，使低熔点金属完全成为金属间化合物，在焊接工序中，需要高温且长时间的加热，但也要兼顾生产率，因此实际上不可实用。
此外，使用专利文献I的焊膏时，如图3所示，在回流焊后的接合对象物61、62与接合材料(焊料)63的界面，例如呈层状地形成Cu3SruCu6Sn5之类的金属间化合物64。如果形成这样的层状的金属间化合物64，则由于应力在界面集中，所以因裂缝的产生等导致界面的接合强度降低。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2002-254194号公报
发明内容
本发明解决上述课题，其目的在于提供能够在确保充分的接合强度的同时接合第I金属构件和第2金属构件，并且能够抑制、防止接合材料在温阶连接中的再回流焊等阶段流出的接合方法、接合结构、电子装置、电子装置的制造方法及电子部件。为了解决上述课题，本发明的接合方法的特征在于，具备以下工序:在至少表面由第I金属构成的第I金属构件与至少表面由第2金属构成的第2金属构件之间，配置含有熔点比上述第I金属和/或上述第2金属低的低熔点金属的接合材料的工序，在上述低熔点金属的熔点以上的温度加热上述接合材料的工序；在加热上述接合材料的工序中，通过上述低熔点金属与上述第I金属和/或上述第2金属的反应生成金属间化合物，在熔融的上述低熔点金属中上述金属间化合物边剥离、分散边反复进行反应。在上述接合方法中，优选在加热上述接合材料的工序中，使上述低熔点金属全部变为金属间化合物。另外，本发明的电子部件的制造方法是具备至少表面由第I金属构成的第I金属构件和至少表面由第2金属构成的第2金属构件的电子装置的制造方法，其特征在于，具备利用技术方案I或2所述的接合方法接合上述第I金属构件和上述第2金属构件的工序。另外，本发明的接合方法是用于将至少表面由第I金属构成的第I金属构件和至少表面由第2金属构成的第2金属构件通过以熔点比上述第I金属和/或上述第2金属低的低熔点金属为主成分的接合材料进行接合的接合方法，其特征在于，使构成上述接合材料的上述低熔点金属为Sn或含有70重量％以上的Sn的合金，使上述第I金属和上述第2金属中的至少一方为如下的金属或合金，所述金属或合金与构成上述接合材料的上述低熔点金属之间生成金属间化合物、且与在上述第I金属和上述第2金属中的至少一方的表面生成的金属间化合物的晶格常数差为50%以上，并且，具备热处理工序，在将上述接合材料配置在上述第I金属构件和第2金属构件之间的状态下，在构成上述接合材料的上述低熔点金属熔融的温度进行热处理，将上述第I金属构件与上述第2金属构件通过上述接合材料接合。另外，在本发明的接合方法中，优选上述低熔点金属为Sn或含85重量％以上的Sn的合金。另外，在本发明的接合方法中，优选在相对于(a)构成上述接合材料的上述低熔点金属和(b)上述第I金属和上述第2金属中上述晶格常数差为50%以上的金属的总计量，后者的比例为30体积％以上的状态下，实施上述热处理工序。另外，在本发明的接合方法中，优选构成上述接合材料的上述低熔点金属为:Sn单质、或者含有选自 Cu、N1、Ag、Au、Sb、Zn、B1、In、Ge、Al、Co、Mn、Fe、Cr、Mg、Mn、Pd、S1、Sr、
Te、P中的至少I种和Sn的合金。另外，优选上述第I金属和上述第2金属中的至少一方为Cu-Mn合金或Cu-Ni合金。另外，优选上述第I金属和上述第2金属中的至少一方为以5 30重量％的比例含有Mn的Cu-Mn合金、或者以5 30重量％的比例含有Ni的Cu-Ni合金，特别优选为以10 15重量％的比例含有Mn的Cu-Mn合金、或者以10 15重量％的比例含有Ni的Cu-Ni合金。另外，本发明的电子部件的制造方法是具备至少表面由第I金属构成的第I金属构件和至少表面由第2金属构成的第2金属构件的电子装置的制造方法，其特征在于，具备利用技术方案4 9中任一项所述的接合方法接合上述第I金属构件和上述第2金属构件的工序。另外，本发明的接合结构是第I金属构件和第2金属构件通过接合部被接合的接合结构，其特征在于，在上述接合部中，分散有Cu-M-Sn (M为Ni和/或Mn)金属间化合物，在与上述第I金属构件和上述第2金属构件的界面的至少一方没有形成作为金属间化合物层的Cu3Sn层和Cu6Sn5层中的任一者。此外，在本发明的接合结构中，优选在上述接合部中，在与上述第I金属构件和上述第2金属构件的界面均没有形成金属间化合物层。另外，本发明的电子装置是至少表面由第I金属构成的第I金属构件和至少表面由第2金属构成的第2金属构件通过接合部被接合的电子装置，其特征在于，上述第I金属构件和上述第2金属构件的接合部具有技术方案11或12所述的接合结构。另外，本发明的电子部件是具备电极的电子部件，该电极供于利用含有低熔点金属的接合材料进行的接合，所述低熔点金属由Sn或含有70重量％以上的Sn的合金构成，所述电子部件的特征在于，与上述接合材料相接的上述电极的表面由如下的金属或合金形成，所述金属或合金与上述低熔点金属之间生成金属间化合物、且与通过和上述低熔点金属反应而在上述电极的表面生成的金属间化合物的晶格常数差为50%以上。另外，本发明的电子部件优选与上述接合材料相接的上述电极的表面由Cu-Mn合金或Cu-Ni合金形成。 特别优选Cu-Mn合金或Cu-Ni合金为以5 30重量％的比例含有Mn的Cu-Mn合金、或者以5 30重量％的比例含有Ni的Cu-Ni合金，进一步优选为以10 15重量％的比例含有Mn的Cu-Mn合金、或者以10 15重量％的比例含有Ni的Cu-Ni合金。本发明的接合方法在至少表面由第I金属构成的第I金属构件与至少表面由第2金属构成的第2金属构件之间配置含有熔点比第I金属和/或第2金属低的低熔点金属的接合材料，在上述低熔点金属的熔点以上的温度加热接合材料，从而在加热该接合材料的工序中，通过低熔点金属与第I金属和/或第2金属的反应而生成金属间化合物，并且在熔融的低熔点金属中金属间化合物边剥离、分散边反复进行反应。其结果，第I金属和/或第2金属与低熔点金属的相互扩散快速进行，促进向更高熔点的金属间化合物的变化，因此能够进行耐热强度大、且具备充分的接合强度、耐冲击性的接合。另外，在加热上述接合材料的工序中，通过使低熔点金属全部变成金属间化合物，从而能够进一步进行耐热强度大、且具备充分的接合强度、耐冲击性的接合。另外，本发明的电子部件的制造方法由于具备利用技术方案I或2所述的接合方法接合上述第I金属构件和上述第2金属构件的工序，所以能够高效地制造第I金属构件和第2金属构件通过接合材料被可靠地接合的可靠性高的电子部件。本发明的接合方法在将至少表面由第I金属构成的第I金属构件和至少表面由第2金属构成的第2金属构件通过以熔点比第I金属和/或第2金属低的低熔点金属为主成分的接合材料接合时，使构成接合材料的低熔点金属为Sn或含有70重量％以上的Sn的合金，使第I金属以和第2金属的至少一方为如下的金属或合金，所述金属或合金与构成接合材料的低熔点金属之间生成金属间化合物、并且与在第I金属和第2金属中的至少一方的表面生成的金属间化合物的晶格常数差为50%以上，因此即便对通过本发明的方法中接合而得的接合体进行再回流焊时，也能够抑制、防止接合材料再次熔融而提高接合强度、耐冲击性。即，根据本发明，由于第I金属和第2金属中的至少一方使用如下的金属或合金，所述金属或合金与低熔点金属之间生成金 属间化合物、并且与在第I金属和第2金属中的至少一方的表面生成的金属间化合物的晶格常数差为50%以上，所以第I金属和/或第2金属与低熔点金属的相互扩散快速进行，促进向更高熔点的金属间化合物变化，因此能够进行耐热强度大、且具备充分的接合强度、耐冲击性的接合。应予说明，在本发明中“晶格常数差”定义如下:用第I金属或第2金属与低熔点金属的金属间化合物的晶格常数减去第I金属或第2金属的晶格常数而得的值除以第I金属或第2金属的晶格常数，将得到的数值的绝对值放大100倍的数值(％)。即，该晶格常数差是表示在与第I金属和/或第2金属的界面新生成的金属间化合物的晶格常数相对于第I金属和/或第2金属的晶格常数有多大的差的值，与任一方的晶格常数的大小无关。应予说明，晶格常数差由下述式(I)表示。晶格常数差(％)={(金属间化合物的晶格常数一第I金属或第2金属的晶格常数)/第I金属或第2金属的晶格常数} X 100……(I)另外，在本发明的接合方法中，在将接合材料配置在第I金属构件与第2金属构件之间的状态下，在构成接合材料的低熔点金属熔融的温度下进行热处理，由此进行第I金属构件和第2金属构件的接合，作为这样的接合(热处理)的具体方式，例如，可举出:I)第I金属和第2金属为如下的金属材料，即，构成要相互接合的第I金属构件(电极主体)和第2金属构件(电极主体)的金属材料、且其中至少一方是与上述金属间化合物的晶格常数差为50%以上的金属材料，低熔点金属以焊油、板状焊料等的形式，被供给于第I金属构件和第2金属构件之间的状态；2)第I金属和第2金属为如下的金属材料，S卩，构成形成在要相互接合的第I金属构件(电极主体)和第2金属构件(电极主体)的表面的镀膜的金属材料、且其中至少一方是与上述金属间化合物的晶格常数差为50%以上的金属材料，低熔点金属以焊油、板状焊料等的形式，被供给于具备镀膜的第I金属构件和第2金属构件的表面间的状态等。另外，在本发明的接合方法中，通过在相对于(a)构成接合材料的低熔点金属和(b)第I金属和第2金属中的上述晶格常数差为50%以上的金属的总计量，后者的比例为30体积％以上的状态下，实施热处理工序，从而第I金属和第2金属中晶格常数差为50%以上的金属向构成接合材料的低熔点材料的扩散充分进行，促进向更高熔点的金属间化合物的变化，几乎没有残留低熔点金属成分，因此能够进一步进行耐热强度大的接合。另外，“……后者的比例为30体积％以上的状态”是指，例如第I金属和第2金属均是上述晶格常数差为50%以上的金属时，由下述式(2)表示的状态。[(第I金属+第2金属)/{低熔点金属+(第I金属+第2金属)}] X 100彡30(体积％)……(2)另外，在本发明的接合方法中，构成接合材料的低熔点金属为Sn单质、或者含有选自 Cu、N1、Ag、Au、Sb、Zn、B1、In、Ge、Al、Co、Mn、Fe、Cr、Mg、Mn、Pd、S1、Sr、Te、P 中的至少I种和Sn的合金时，能够容易在与晶格常数差为50%以上的第I金属和第2金属中的至少一方之间形成金属间化合物。另外，使第I金 属和第2金属中的至少一方为Cu-Mn合金或Cu-Ni合金时,能够以更低温、短时间在与低熔点金属之间生成金属间化合物，即便在其后的回流焊工序中也不熔融。另外，通过使上述第I金属和上述第2金属中的至少一方为以3 30重量％的比例含有Mn的Cu-Mn合金、特别是以10 15重量％的比例含有Mn的Cu-Mn合金，或者以5 30重量％的比例含有Ni的Cu-Ni合金、特别是以10 15重量％的比例含有Ni的Cu-Ni合金，从而能够更可靠地以低温、短时间与低熔点金属之间生成金属间化合物，能够使本发明更实效。另外，在制造具备至少表面由第I金属构成的第I金属构件和至少表面由第2金属构成的第2金属构件的电子装置时，通过利用上述接合方法(技术方案4 9中任一项所述的接合方法)接合第I金属构件和第2金属构件，从而能够高效地制造第I金属构件和第2金属构件通过接合材料可靠地被接合的可靠性高的电子装置。另外，本发明的接合结构是在接合第I金属构件和第2金属构件的接合部中，至少分散有Cu-M-Sn (M为镍和/或Mn)金属间化合物，未金属间化合物化的未反应Sn成分相对于接合材料整体的比例为30体积％以下，因此能够使耐热强度优异，且接合材料不会在再回流焊等工序中再次熔融而流出，增大第I金属构件和第2金属构件的接合强度。另外，在接合部中，在与第I金属构件和第2金属构件的界面的至少一方没有形成层状的金属间化合物(金属间化合物层)。因此，难以产生因热应力等应力集中而引起的裂缝等，能够使第I金属构件和第2金属构件相对于热冲击的接合强度变大，提供可靠性高的接合结构。此外，在接合部中，通过成为在第I金属构件和第2金属构件的界面均没有形成作为金属间化合物层的Cu3Sn层和Cu6Sn5层中的任一者的结构，从而能够进一步提供可靠性高的接合结构。另外，本发明的电子装置是至少表面由第I金属构成的第I金属构件和至少表面由第2金属构成的第2金属构件通过接合部被接合的电子装置，由于第I金属构件和第2金属构件的接合部具备技术方案11或12所述的接合结构，所以能够提供第I金属构件和第2金属构件的接合部具备高的耐热强度、充分的接合强度以及耐冲击性的电子部件。另外，本发明的电子部件是具备电极的电子部件，所述电极供于利用含有低熔点金属的接合材料进行的接合，所述低熔点金属由Sn或含有70重量％以上的Sn的合金构成，由于与接合材料相接的电极的表面由如下的金属或合金形成，所述金属或合金与低熔点金属之间生成金属间化合物、且与通过和上述低熔点金属反应而在电极表面生成的金属间化合物的晶格常数差为50%以上，所以能够提供适合供于本发明的接合方法的电子部件。
图1是示意表示本发明的实施例的接合方法中进行接合时的行为的图，Ca)是表示加热前的状态的图，(b )是表示开始加热，接合材料熔融的状态的图，(c )是表示进一步继续加热，形成构成接合材料的低熔点金属与第I金属构件和第2金属构件中的至少一方之间的金属间化合物的状态的图。图2是表示使用现有的焊膏进行焊接时的焊料的行为的图，Ca)是表示加热前的状态的图，(b)是表示焊接工序结束后的状态的图。图3是表示使用现有的焊膏进行接合时的、在界面形成了层状的金属间化合物层的接合结构的图。
具体实施例方式以下示出本发明的实施例，对本发明的特征处进一步详细说明。实施例1在该实施例中，如图1 (a) (C)所示，由第I金属构成的第I金属构件Ila和由第2金属构成的第2金属构件Ilb使用以熔点比第I金属和第2金属低的低熔点金属为主成分的接合材料10接合。在该实施例中，作为构成接合材料的低熔点金属，如表1A、表IB所示，使用Sn-3Ag-0.5Cu、Sn、Sn-3.5Ag、Sn-0.75Cu、Sn-0.7Cu_0.05N1、Sn_5Sb、Sn_2Ag-0.5Cu_2B1、Sn-57B1-lAg、Sn-3.5Ag_0.5Bi_8In、Sn_9Zn、Sn-8Zn_3B1、Sn-lOB1、Sn_20B1、Sn_30B1、Sn-40Bi。应予说明，在构成上述接合材料的低熔点金属的表述中，例如，“Sn-3Ag_0.5Cu”表示低熔点金属材料为含有3重量％的Ag、0.5重量％的Cu且剩余部分为Sn的合金(Sn合金)。因此，上述的低熔点材料中，Sn-40Bi是不满足“Sn或含有70重量％以上的Sn的合金”这样的本发明的必要条件的比较例的材料。另外，如表1A、表IB所不,作为第I金属构件和第2金属构件,使用由Cu-1ON1、Cu-lOMn, Cu-12Mn-4N1、Cu-10Mn-lP、Cu、Cu-1OZn 构成的构件。另外,在表IB的试样编号16、17中，第I金属材料和第2金属材料中使用相互不同的材料。即，在试样编号16中，第I金属材料(上侧金属材料)中使用Cu-lON1、第2金属构件(下侧金属构件)使用Cu-lOMn，在试样编号17中，第I金属构件(上侧金属构件)使用Cu、第2金属构件(下侧金属构件)使用Cu-1OMn。
应予说明，在该实施例中，在对如上所述的第I金属构件和第2金属构件利用以低熔点金属为主成分的接合材料进行接合时，将成型为板状的接合材料配置在第I金属构件和第2金属构件之间，边施加负载，边在250°C、30分钟的条件下进行回流焊，由此接合第I金属构件和第2金属构件。在此，参照图1 (a) (C)，如下所述地说明该实施例中的接合方法。首先，如图1 (a)所示，使成型为板状的接合材料10位于第I金属构件Ila和第2金属构件Ilb之间。接下来，在该状态下，边施加负载，边在250°C、15分钟的条件下进行回流焊，如图1 (b)所示，使构成接合材料10的低熔点金属(Sn或Sn合金)熔融。然后，再继续加热(即，在250°C、30分钟的条件下进行回流焊)规定时间(15分钟)，由此使构成接合材料10的低熔点金属熔融，并且使低熔点金属与构成第I金属构件11a、第2金属构件Ilb的第I金属和/或第2金属反应而生成金属间化合物12 (图1 (C))。由此，得到通过在回流焊后凝固的含有金属间化合物的接合材料，第I金属构件与第2金属构件被接合的接合体。应予说明，根据本发明的接合方法，确认使接合材料中分散存在Cu-M-Sn (M为镍和/或Mn)金属间化合物。[特性的评价]
将如上所述得到的接合体作为试样，用以下的方法测定特性，进行评价。《接合强度》关于接合强度，使用接合强度测试仪测定得到的接合体的剪切强度，进行评价。剪切强度的测定是在横推速度:0.1mm s'室温和260°C的条件下进行的。然后，将剪切强度为20Nmm 2以上的情况评价为◎(优)，将为2Nmm 2以下的情况评价为X (不可)。将对各试样测定的接合强度(室温、260°C)和评价结果一并不于表1A、表IB中。《残留成分评价》切取约7mg在回流焊后凝固的含有金属间化合物的接合材料(反应生成物)，在测定温度30°C 300°C、升温速度5°C/min、N2气氛、对照物Al2O3的条件下进行差示扫描热量测定(DSC测定)。由得到的DSC图的低熔点金属成分的熔融温度下的熔融吸热峰的吸热量使残留的低熔点金属成分量定量化，求出残留低熔点金属含有率(体积％)。然后，将残留低熔点金属含有率为0 3体积％的情况评价为◎(优)，将大于3体积％且为30体积％以下的情况评价为〇(良)，将大于30体积％的情况评价为X (不可)。将残留低熔点金属含有率和评价结果一并示于表1A、表IB中。《流出不良率》将得到的接合体用环氧树脂密封并放置在相对湿度85%的环境，在峰值温度260°C的回流焊条件下加热使接合材料再次熔融流出，分析流出不良的发生比例。然后，由该结果求出流出不良发生率，进行评价。将接合材料的流出不良率为0 10%的情况评价为◎(优)，将大于10%且为50%以下的情况评价为〇(良)，将大于50%的情况评价为X (不可)。将流出不良发生率和评价结果一并示于表1A、表IB中。
《热冲击试验后的裂缝的有无、接合强度》对于使得到的接合体(试样)进行1000次在_40°C /85°C各温度条件下各保持30分钟的循环之后的各试样，观察裂缝产生状态。然后，评价有无裂缝产生。另外，对于热冲击试验后的各试样，与上述同样地评价接合强度。然后，将剪切强度为20Nmm2以上的情况评价为◎(优)，将为IONmm2以上且小于20Nmm 2的情况评价为〇(良)，将小于IONmm2的情况评价为X (不可)。将热冲击试验后的裂缝的有无、接合强度一并示于表1A、表IB中。应予说明，对于裂缝的产生，其自身不是问题，而是因为其成为使接合强度降低的重要因素而进行评价的。另外，在表1A、表IB中，一并不出: 构成接合材料的低熔点金属的种类(组成)， 构成第I金属构件和第2金属构件的金属(第I金属和第2金属)的组成(表1A、表IB的试样编号I 15中第I金属和第2金属为同一金属,试样编号16、17中为不同种类金属)和其晶格常数， 通过构成接合材料的低熔点金属与第I和/或第2金属的反应生成的金属间化合物的种类和其晶格常数(在该实施例中，晶格常数基于a轴进行评价)， 作为金属间化合物的晶格常数与第I和/或第2金属的晶格常数的差的晶格常
数差， 在接合部中有无在由晶格常数差为50%以上的金属构成的第I金属构件和/或第2金属构件与回流焊后凝固而接合第I金属构件和第2金属构件的接合部(含有金属间化合物的接合材料)的界面形成的Cu3Sn和Cu6Sn5的层状金属间化合物。
表 IA
权利要求
1.一种接合方法，其特征在于，具备以下工序: 在至少表面由第I金属构成的第I金属构件与至少表面由第2金属构成的第2金属构件之间配置含有熔点比所述第I金属和/或所述第2金属低的低熔点金属的接合材料的工序， 在所述低熔点金属的熔点以上的温度加热所述接合材料的工序； 在加热所述接合材料的工序中，通过所述低熔点金属与所述第I金属和/或所述第2金属的反应而生成金属间化合物，在熔融的所述低熔点金属中所述金属间化合物边剥离、分散边反复进行反应。
2.根据权利要求1所述的接合方法，其特征在于，在加热所述接合材料的工序中，使所述低熔点金属全部变为金属间化合物。
3.一种电子装置的制造方法，所述具备至少表面由第I金属构成的第I金属构件和至少表面由第2金属构成的第2金属构件，所述电子装置的制造方法的特征在于， 具备利用权利要求1或2所述的接合方法接合所述第I金属构件和所述第2金属构件的工序。
4.一种接合方法，是用于将至少表面由第I金属构成的第I金属构件和至少表面由第2金属构成的第2金属构件通过以熔点比所述第I金属和/或所述第2金属低的低熔点金属为主成分的接合材料进行接合的接合方法，其特征在于， 使构成所述接合 材料的所述低熔点金属为Sn或含有70重量％以上的Sn的合金， 使所述第I金属和所述第2金属中的至少一方为如下的金属或合金，所述金属或合金与构成所述接合材料的所述低熔点金属之间生成金属间化合物、且与在所述第I金属和所述第2金属中的至少一方的表面生成的金属间化合物的晶格常数差为50%以上，并且， 具备热处理工序，在将所述接合材料配置在所述第I金属构件和第2金属构件之间的状态下，在构成所述接合材料的所述低熔点金属熔融的温度进行热处理，将所述第I金属构件和所述第2金属构件通过所述接合材料接合。
5.根据权利要求4所述的接合方法，其特征在于，所述低熔点金属为Sn或含有85重量％以上的Sn的合金。
6.根据权利要求4或5所述的接合方法,其特征在于,在相对于(a)构成所述接合材料的所述低熔点金属和(b)所述第I金属和所述第2金属中的所述晶格常数差为50%以上的金属的总计量，后者的比例为30体积％以上的状态下，实施所述热处理工序。
7.根据权利要求4 6中任一项所述的接合方法，其特征在于，构成所述接合材料的所述低熔点金属为: Sn单质、或者 含有选自 Cu、N1、Ag、Au、Sb、Zn、B1、In、Ge、Al、Co、Mn、Fe、Cr、Mg、Mn、Pd、S1、Sr、Te、P中的至少I种和Sn的合金。
8.根据权利要求4 7中任一项所述的接合方法，其特征在于，所述第I金属和所述第2金属中的至少一方为Cu-Mn合金或Cu-Ni合金。
9.根据权利要求8所述的接合方法，其特征在于，所述第I金属和所述第2金属中的至少一方为: 以5 30重量％的比例含有Mn的Cu-Mn合金、或者以5 30重量％的比例含有Ni的Cu-Ni合金。
10.根据权利要求8所述的接合方法，其特征在于，所述第I金属和所述第2金属中的至少一方为: 以10 15重量％的比例含有Mn的Cu-Mn合金、或者 以10 15重量％的比例含有Ni的Cu-Ni合金。
11.一种电子装置的制造方法，所述电子装置具备至少表面由第I金属构成的第I金属构件和至少表面由第2金属构成的第2金属构件，所述电子装置的制造方法的特征在于， 具备利用权利要求4 9中任一项所述的接合方法接合所述第I金属构件和所述第2金属构件的工序。
12.一种接合结构，是第I金属构件和第2金属构件通过接合部被接合的接合结构，其特征在于，在所述接合部中，至少分散有Cu-M-Sn金属间化合物，M为Ni和/或Mn，在与所述第I金属构件和所述第2金属构件的界面的至少一方没有形成作为金属间化合物层的Cu3Sn层和Cu6Sn5层中的任一者。
13.根据权利要求12所述的接合结构，其特征在于，在所述接合部中，在与所述第I金属构件和所述第2金属构件的界面均没有形成作为金属间化合物层的Cu3Sn层和Cu6Sn5层中的任一者。
14.一种电子装置，是至少表面由第I金属构成的第I金属构件和至少表面由第2金属构成的第2金属构件通过接合部被接合的电子装置，其特征在于， 所述第I金 属构件和所述第2金属构件的接合部具有权利要求12或13所述的接合结构。
15.一种电子部件，是具备电极的电子部件，所述电极供于利用含有低熔点金属的接合材料进行的接合，所述低熔点金属由Sn或含有70重量％以上的Sn的合金构成，所述电子部件的特征在于， 与所述接合材料相接的所述电极的表面由如下的金属或合金形成，所述金属或合金与所述低熔点金属之间生成金属间化合物、且与通过和所述低熔点金属反应而在所述电极的表面生成的金属间化合物的晶格常数差为50%以上。
16.根据权利要求15所述的电子部件，其特征在于，与所述接合材料相接的所述电极的表面由Cu-Mn合金或Cu-Ni合金形成。
17.根据权利要求16所述的电子部件，其特征在于，与所述接合材料相接的所述电极的表面由下述合金形成，即， 以5 30重量％的比例含有Mn的Cu-Mn合金、或者 以5 30重量％的比例含有Ni的Cu-Ni合金。
18.根据权利要求16所述的电子部件，其特征在于，与所述接合材料相接的所述电极的表面由下述合金形成，即， 以10 15重量％的比例含有Mn的Cu-Mn合金、或者 以10 15重量％的比例含有Ni的Cu-Ni合金。
全文摘要
在本发明中，为了提供确保充分的接合强度、且抑制、防止接合材料在温阶连接中的再回流焊等阶段流出的接合方法和接合结构等，形成了下述构成，即，将表面由第1金属构成的第1金属构件(11a)和表面由第2金属构成的第2金属构件(11b)通过含有熔点比第1和第2金属低的低熔点金属的接合材料(10)接合时，使构成接合材料的低熔点金属为Sn或含Sn的合金，使第1和第2金属中的至少一方为如下的金属或合金，即，所述金属或合金与该低熔点金属之间生成金属间化合物(12)、且与金属间化合物的晶格常数差为50%以上，在将接合材料配置在第1金属构件和第2金属构件之间的状态下，在该低熔点金属熔融的温度下进行热处理。
文档编号B23K35/22GK103167926SQ201180049028
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月22日 优先权日2010年12月24日
发明者中野公介, 高冈英清 申请人:株式会社村田制作所