接合用组合物以及导电体的接合结构及其制造方法与流程

本发明涉及为了将两个部位接合而使用的接合用组合物。另外，本发明涉及使用了该接合用组合物的导电体的接合结构的制造方法及通过该方法而制造的导电体的接合结构。

背景技术：

1、伴随着近年来的世界上的节能化的潮流，作为变换器等电力转换、控制装置，在广泛地使用被称为功率器件的半导体器件。功率器件与存储器或微处理器这样的集成电路不同，由于是用于控制高电流的器件，因此驱动时的发热量变得非常大。因此，为了不让半导体元件因该热而受到损伤，对半导体封装要求冷却系统等散热对策。

2、顺便提一下，为了大幅地改善仪器的能量利用效率，提出了各种代替以往的si而使用了以sic及gan为代表的宽带隙半导体(wbg)等新材料的半导体元件。sic或gan与si相比带隙较宽。起因于此，sic或gan与si相比能够提高驱动温度。因此，可以谋求半导体封装的冷却系统的简化，进而可以谋求装置整体的小型化。

3、但是，以往作为接合材料而使用的焊锡耐热性低，无法应用于超过175℃的wbg的驱动。于是，代替使用焊锡而使用了金属粒子的烧结型接合材料的研究一直在进行。例如本申请人之前提出了一种方法，其通过由包含粒径相对大的大径铜粒子、与该大径铜粒子相比粒径相对小的小径铜粒子、胺化合物和具有与该胺化合物的反应性基团的硅烷偶联剂的组合物的烧结体构成的接合部位将两个导电体进行接合(参照专利文献1)。

4、通过利用由上述的组合物的烧结体构成的接合部位将两个导电体进行接合，起因于由热引起的膨张/收缩所导致的尺寸变化而产生的应力有效地得以缓和。另外，上述接合部位是耐热性及接合强度高、并且低电阻的部位。

5、不同于上述的技术，在专利文献2中记载了一种技术，其中，将包含金属微粒的接合材料进行压制而制造片材体，在使该片材体夹在两个导电体之间并加压的状态下进行加热、烧成，从而将两个导电体进行接合。在上述的接合材料中包含在25℃下为固体形状的多元醇。

6、现有技术文献

7、专利文献

8、专利文献1：us2017/0140847a1

9、专利文献2：日本特开2013-39580号公报

技术实现思路

1、在使用专利文献1中记载的组合物将两个导电体进行接合的情况下，一般而言，使该组合物夹在两个导电体之间而在不加压的情况下进行烧结。但是，根据该组合物的使用方法或应用该组合物的对象，有时优选使该组合物夹在两个导电体之间并在加压的状态下进行烧结。其理由是由于，通过在烧结时以压力进行协助从而粒子的烧结驱动力提高，烧结被进一步促进，因此与接合对象基材的接合强度更进一步提高。在那样的情况下，若使用该文献中记载的组合物，则虽然可充分获得接合强度，但是由于该组合物在两个导电体之间进行流动，因此根据涂布图案形状有时该组合物从两个导电体间流出。若该组合物从两个导体间流出，则两个导电体间的该组合物的厚度的控制变得困难，有时由该组合物的烧结体构成的接合部位的厚度变得不均匀。另外，流出自身有时也会成为使半导体封装的可靠性降低的要因。

2、因此，本发明的课题在于提供可消除上述的现有技术所具有的各种缺点的接合用组合物及接合结构。

3、本发明通过提供一种接合用组合物来解决上述的课题，该接合用组合物包含铜粉、液介质及还原剂，

4、上述还原剂具有至少1个氨基及多个羟基，

5、上述还原剂的沸点比上述液介质的沸点高，

6、上述还原剂的熔点为上述铜粉的烧结温度以下。

7、另外，本发明提供一种导电体的接合结构的制造方法，其包含：

8、将上述的接合用组合物涂布于第一导电体的表面上而形成涂膜，使上述涂膜干燥，将上述液介质的至少一部分除去而得到干燥涂膜，

9、将第二导电体层叠于上述干燥涂膜上，使上述干燥涂膜夹在上述第一导电体与上述第二导电体之间，

10、通过对上述干燥涂膜进行加热而使该干燥涂膜中的上述铜粉烧结，从而将上述第一导电体与上述第二导电体进行接合。

11、进而，本发明提供一种导电体的接合结构，其是两个导电体通过接合部位被电连接而成的导电体的接合结构，其中，

12、上述连接部位由以铜为主的材料形成，

13、在上述接合部位形成有以下的结构(3)。

14、[化学式1]

15、

16、式中，r3～r5分别独立地表示氢原子、羟基、碳原子数为1以上且10以下的烃基、或具有羟基的碳原子数为1以上且10以下的烃基，

17、*表示与铜的键合部位。

技术特征：

1.一种导电体的接合结构的制造方法，其包含：

2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，将所述涂膜干燥至所述液介质相对于该涂膜的总质量为9质量％以下为止。

3.根据权利要求1或2所述的制造方法，其中，使用剪切速度10s-1及25℃下的粘度为10pa·s以上且200pa·s以下的所述接合用组合物。

4.根据权利要求1或2所述的制造方法，其中，使用相对于所述铜粉100质量份包含0.1质量份以上且10质量份以下的所述还原剂的所述接合用组合物。

5.一种导电体的接合方法，其包含：

6.根据权利要求5所述的接合方法，其中，将所述涂膜干燥至所述液介质相对于该涂膜的总质量为9质量％以下为止。

7.根据权利要求5或6所述的接合方法，其中，使用剪切速度10s-1及25℃下的粘度为10pa·s以上且200pa·s以下的所述接合用组合物。

8.根据权利要求5或6所述的接合方法，其中，使用相对于所述铜粉100质量份包含0.1质量份以上且10质量份以下的所述还原剂的所述接合用组合物。

9.一种接合用组合物，其是用于将第一导电体与第二导电体在加压下进行接合的接合用组合物，其中，

10.根据权利要求9所述的接合用组合物，其中，剪切速度10s-1及25℃下的粘度为10pa·s以上且200pa·s以下。

11.根据权利要求9或10所述的接合用组合物，其中，相对于所述铜粉100质量份，包含0.1质量份以上且10质量份以下的所述还原剂。

技术总结
本发明的接合用组合物包含铜粉、液介质及还原剂，上述还原剂具有至少1个氨基及多个羟基，上述还原剂的沸点比上述液介质的沸点高，上述还原剂的熔点为上述铜粉的烧结温度以下。上述还原剂优选为双(2‑羟基乙基)亚氨基三(羟基甲基)甲烷。接合用组合物优选剪切速度10s‑1及25℃下的粘度为10Pa·s以上且200Pa·s以下。接合用组合物还优选相对于上述铜粉100质量份包含0.1质量份以上且10质量份以下的上述还原剂，并且包含10质量份以上且40质量份以下的上述液介质。

技术研发人员：穴井圭,山内真一
受保护的技术使用者：三井金属矿业株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17