接合用银片及其制造方法，以及电子部件接合方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及作为接合材料使用的金属银的片及其制造方法。另外，设及使用上述 片来接合电子部件与基板的方法。
【背景技术】
[0002] 作为半导体忍片等电子部件于基板上接合的方法，已知除使用软针料等焊锡材料 的方法外，使用含金属微粉末的糊的方法。由于粒径约IOOnmW下的金属钢米粒子，用比该 金属的烙点大幅低的溫度进行烧结是可能的，因此把运样的烧结用糊在被接合构件彼此之 间涂布后，于所定溫度进行烧成，利用烧结现象，能够进行上述被接合构件的接合。例如，专 利文献1已公开了配合银微粉末的结合材料(糊）。
[0003] 现有技术文献
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1:国际公开W02012/169076号
【发明内容】
[0006] 发明要解决的课题
[0007] 专利文献1的接合材料，对安装电子部件的基板等来说，按照部件配置的电路图 案，采用印刷进行涂布的方法等是有用的。然而，由于在最终制品所用的构件上(例如安装 电子部件的基板)直接涂布，因此必需对涂布、干燥、烧成的全部工序，根据各个制品构件设 定设备规格，所W，为了与多种制品迅速对应，希望采用更合理的方法。
[000引另一方面，如果采用在制品构件上不涂布结合材料，把预先制作的片状接合材料 插入被接合构件彼此之间进行烧成的接合方法，则可W省去涂布上述结合材料的工序，使 制作制品构件的工序达到合理化。作为运样的接合用片，W软针料为代表的焊锡材料片已 达到实用化，另外，可W考虑，利用固相扩散为前提的金属片、W及利用烧结为前提的金属 微粉末粒子用粘合剂加 W结合的片等。
[0009] 采用软针料等焊锡材料片时，由于焊锡材料金属的烙点低，根据用途，接合部的耐 热性不足。另外，被接合构件之一，如适用放热板等比较厚的金属构件时，在接合时，容易产 生构件的"弯曲"。
[0010] 在利用固相扩散的金属片时，此软针料接合，可W形成耐热性高的接合部。然而， 为了利用固相扩散，必须在高溫下，在被接合构件彼此之间赋予高的压力。因此，不适于电 子部件的接合。
[0011] 在通过粘合剂结合金属微粉末粒子的片时，可比固相扩散于低溫进行接合，但为 了确保被接合构件之间有充分的接触面积，必须施加高达IOMPaW上的高加压力。当加压力 低时，接合部的强度降低。对电子部件等赋予高的加压力未必容易，其用途受很大限制。另 夕h用于接合的烧成，由于在含粘合剂树脂的状态下进行，接合部易生成空隙，该空隙也成 为确保接合部强度的不利因素。另外，还要考虑挥发的粘合剂树脂，对电子部件的不良影 响。
[0012] 本发明的目的是提供W低加压力得到高接合强度的接合用银片。本发明又一目的 是提供采用该银片的电子部件的接合方法。
[0013] 用于解决课题的手段
[0014] 本发明人的详细研究结果发现，通过银微粉预先烧结而一体化的片，当采用具有 进一步可进行烧结现象的性质的银片时，能在低的加压力下通过固相扩散进行接合。
[0015] 目P，上述目的可通过接合用银片达到，该银片是粒径1~250皿的银粒子、更优选粒 径20~120nm的银粒子通过烧结而一体化的银片，升溫至满足下述（1)式的某个溫度范围 "TaCC ) W上TbCC ) W下"而保持时具有进一步进行烧结的性质。片表面的算术平均粗糖度 Ra,两面均为0.10皿W下是有效果的。
[0016] 270 <TA<TB< 350 ???(!)
[0017] 上述银片，烧结体中存在特有的空隙。"进一步进行烧结的性质"，通过该银片升溫 至处在Ta(°C ) W上Tb(°C ) W下的溫度范围内的溫度T3(°C )进行实验时，可根据调查空隙的 形状是否变化来确认。当溫度T3的加热保持时间在5分钟W内时，优选在可观测到加热前后 的空隙的形状变化的程度，具有进行烧结的性质。具体的是，具有"在赋予IMPa面压的状态 下，升溫至处在上述溫度范围内的溫度T3(°C )，保持5分钟时的进一步进行烧结的性质"是 优选的。还有，在270~350°C的范围内，存在进一步进行烧结的溫度范围叮A(°C) W上Tb(°C ) W下"即可，但在270~350°C的全部溫度范围内未必可W观察到该性质。
[0018] 空隙的形状变化的观测，例如，在加热实验前后，通过放大30000倍的沈M图像的对 比来进行。由此可W确认在空隙发生明显的形状变化时，则明确具有"进一步进行烧结的性 质"。作为严谨的调查方法，在产生圆锥状压痕的位置做记号，对同一位置加热前后的上述 SEM图像进行对比的方法是有效的。在该方法中，空隙的形状变化是否产生而真伪不明时， 则判断为不具有"进一步进行烧结的性质"，而其他的场合，则判断为具有"进一步进行烧结 的性质"。
[0019] 该银片的厚度，两平面测微计测定的片厚度，例如希望在10~120皿的范围。两平 面测微计意指基准面及主轴测定面的任何一面均为平面状的测微计。关于该银片的形状， 不限于把银微粉的烧结形成一体化的形状，包含各种形状。例如，在厚度方向观察到的投影 形状，呈现通过印刷形成的图案形状，也作为本发明的对象。运里所谓"投影形状"，意指作 为对象的物体从无限远的一方向观察时，由该物体的轮廓决定的形状。
[0020] 作为上述银片的制造方法，提供具有W下工序的制造方法：
[0021 ] 涂布的工序:将包含粒径1~250nm的银粒子的银粉、与在200°C W下的溫度区域有 下述(A)定义的25%挥发溫度T25(°C)的分散介质混合的银糊，于基板上涂布；
[0022] 进行分散介质挥发的工序:把上述涂布后的涂膜，在上述Tss(C)W上且不产生银 粒子烧结的溫度区域进行加热处理，使上述分散介质进行挥发；W及
[0023] 得到银片的工序:将上述加热处理后的涂膜，在赋予5~35M化的加压力状态下，于 170~250°C的溫度进行烧成，得到银粒子通过烧结而一体化的银片。上述银糊于基板上涂 布时，也可通过印刷而涂布成图案形状。
[0024] (A)上述银糊供给于大气中从常溫WlOtVmin进行升溫的热重量分析(TG)时，由 下述(2)式确定的分散介质的重量减少率成为25%的溫度作为25%挥发溫度T25rC)。
[0025][分散介质的重量减少率（％ )]=[通过热重量分析的升溫而已挥发的分散介质的 累计质量（g)]/[供给热重量分析前的银糊试样中存在的分散介质总质量（g)] X 100 ? ? ? (2)
[00%] 在此，银粒子粒径，用一次粒子的长径表示。如是包含粒径1~250nm的银粒子的银 粉，则将具有各种平均粒径的银微粉混合也可W。使用平均粒径20~120nm的银粉是更优选 的。
[0027]另外，本发明中提供电子部件接合方法，其将上述银片插在电子部件与接合它的 基板之间，一边在电子部件与基板之间赋予加压力W使上述电子部件与银片的接触面压成 为0.5~3MPa、更优选1~SMPa，一边加热至上述Ta(°C似上Tb(°C ) W下的溫度范围。
[002引发明的效果
[0029] 按照本发明，采用片状的接合材料，W所谓3MPaW下的低加压力，使被接合构件彼 此接合成为可能。本发明，作为电子部件于基板上接合的手段是特别有用的。
【附图说明】
[0030] [图U实施例1得到的银片表面的SEM相片。
[0031] [图2]实施例5得到的银片表面的SEM相片。
[0032] [图3]实施例的寻到的银片表面的SEM相片。
[0033] [图4]实施例7得到的银片表面的SEM相片。
[0034] [图引实施例8得到的银片表面的SEM相片。
[0035] [图6]比较例1得到的预加热处理后的银涂膜表面的沈M相片。
[0036] [图7]比较例2得到的预热处理后的银涂膜表面的沈M相片。
[0037] [图引实施例1得到的银片采用加压力IM化、300°CX5min的条件进行加热试验后 的银片表面的SEM相片。
[0038] [图9]适于本发明使用的银糊(实施例中的银糊A)的TG-DTA曲线。
【具体实施方式】
[0039] 将按照本发明的银片，插在被接合材料之间，利用升溫至满足下述（1)式的某个溫 度范围叮A(°C似上TbCC ) W下"时产生的银片固相扩散，使两侧的被接合材料彼此接合。
[0040] 270 <TA<TB< 350 ???(!)
[0041] 其特征在于，尽管利用了固相扩散，但赋予的加压力仍设定低至0.5~3M化左右。
[0042] 按照本发明的银片，是银粉末通过烧结而形成的烧结片。如上所述，可用低的加压 力进行接合，运是由于银片处在上述"Ta(C) W上Tb(C) W下"的溫度范围内接合时的加热 溫度T3,具有"