Ag合金
[0056](7)由In-48Sn共晶钎料和3重量％的Ag构成的In-Sn_3Ag合金
[0057](8)由In-48Sn共晶钎料和5重量％的Ag构成的In-Sn_5Ag合金
[0058]在图22中示出的表列出了回流之后In-Sn-1Ag合金、In-Sn_3Ag合金和In-Sn-5Ag合金的In含量、AgIn2含量和Ag 2In含量。根据In、AgInjP Ag 2In的面积比和比重来计算合金的In含量、AgIn2含量和Ag 2In含量。在利用电子探针显微分析仪制备的元素分布图上测量In、Agin# Ag2In的面积比。
[0059]利用Dage测试机器DAGE SIRIES 4000HS在距离电极100 μ m的高度处并且以3000mm/s的剪切速度对样品进行高速剪切测试。图3为关于样品的高速剪切测试结果的曲线图。高速剪切测试遵从标准JESD22-B117A。在图3中，横轴为接合材料的位移，并且纵轴为施加到接合材料的载荷。在图3的曲线图中，在纵轴上的最大值为接合材料的强度。在当施加到接合材料的载荷下降至最大载荷的一半时的点处的位移与接合材料的延展性对应。当施加到接合材料的载荷下降至最大载荷的一半时，接合材料破裂。
[0060]在图23中示出的表列出了回流之后In-Sn共晶钎料、In-Sn-1Ag合金、In-Sn-3Ag合金和In-Sn-5Ag合金的强度和延展性。从表2发现，与其他接合材料相比，In-Sn_5Ag合金具有较高的强度。然而，与其他接合材料相比，In-Sn-5Ag合金具有较低的延展性。还发现与不含Ag的InSn共晶钎料相比，In-Sn-1Ag合金和In-Sn_3Ag合金具有较高的强度和延展性。因为与In-Sn共晶钎料相比，In-Sn-3Ag合金具有稍高的延展性，向In-Sn共晶钎料添加多于3重量％的Ag可能降低了 In-Sn共晶钎料的延展性。
[0061]利用电子探针显微分析仪获得接合至铜板的In-Sn-1Ag合金、In-Sn_5Ag合金和In-Sn-1OAg合金的每一种元素的元素分布图。图4A为In-Sn-1Ag合金中Ag的元素分布图。图4B为In-Sn-5Ag合金中Ag的元素分布图。图4C为In-Sn-1OAg合金中Ag的元素分布图。在In-Sn-1OAg合金中，AgIn2含量在2重量％至3重量％的范围内，Ag 2In含量在10重量％至13重量％的范围内，以及In含量为47重量％。
[0062]从In-Sn-1Ag合金的每个元素的元素分布图中发现，在图4A中代表Ag的白点与金属间化合物AgIn2大致对应。每个点的大小为约I μπι。AgIn 2—般在In-Sn-1Ag合金中精细分布。In-Sn-1Ag合金的AgIn2含量在2重量％至4重量％的范围内。Ag2In构成约0.0001重量％并且在每个元素的元素分布图中不能被清晰地识别。
[0063]从In-Sn-1Ag合金的元素分布图可以发现，In-Sn-1Ag合金包括精细分散的Agln2。基于图2中的拉伸测试结果，与InSn共晶钎料相比，In-Sn-1Ag合金具有较高的延展性。根据测量结果认为AgIn2有助于In-Sn-Ag合金的延展性。
[0064]发现，尽管基于图2中的拉伸测试结果、与InSn共晶钎料相比In-Sn-1Ag合金具有稍低的强度，但是基于图3的高速剪切测试结果、与InSn共晶钎料相比In-Sn-1Ag合金具有较高的强度。在拉伸测试中根据接合材料的拉伸应变来测量接合材料本身的强度，而接合至铜板的接合材料的剪切强度在高速剪切测试中测量。认为，在高速剪切测试中In-Sn-Ag合金与铜板的铜形成金属间化合物层并且因而具有高的强度。高速剪切测试结果示出了接合至电部件的接合材料的强度并且示出了在In-Sn-1Ag合金与电部件之间的接合部具有高的强度和延展性。Cu不是在金属与In-Sn-Ag合金接合材料之间的界面处可以形成金属间化合物层并且因而具有高的强度的唯一金属。In-Sn-Ag合金也可以在In-Sn-Ag合金与用作电极材料的金属(例如，Ni或Au)之间的界面处形成金属间化合物层，并且因而具有高的强度。尽管在拉伸测试中具有低的强度，但是在高速剪切测试中具有高强度的接合材料在电装置中几乎没有实际困难。
[0065]在图4B和图4C中，大小在约ΙΟμπι至50μηι范围内的白色区域表示金属间化合物Ag2In,并且大小为约I μπι的白色区域表示金属间化合物Agln2。与精细分散在In-Sn-Ag合金中的AgIn2不同，在In-Sn-Ag合金中Ag 2In长大。在图4B和图4C中，因为与AgIn^比长大的Ag2In占据了较大的面积，所以In-Sn-5Ag合金和In-Sn-1OAg合金中的每一种中的Ag2In含量高于对应的AgIn2含量。在表I中，In-Sn_5Ag合金的AgIn 2含量在2重量％至3重量％的范围内，并且Ag2In含量在3.5重量％至4.5重量％的范围内。
[0066]从In-Sn-1OAg合金的元素分布图发现In-Sn-1OAg合金包含精细分散的AgInjPI长大的Ag2In。基于图2中的拉伸测试结果，与InSn共晶钎料相比，In-Sn-1OAg合金具有较高的强度但是非常低的延展性。
[0067]将图4A与图4C进行比较，尽管In-Sn-1Ag合金和In-Sn-1OAg合金两者均包含AgIn2Jli是In-Sn-1OAg合金与In-Sn-1Ag合金的不同之处在于In-Sn-1OAg合金包含长大的Ag2In。因而，认为In-Sn-1OAg合金由于长大的Ag2In而具有较高的强度但是较低的延展性。
[0068]In-Sn-1Ag 合金和 In-Sn_3Ag 合金为其中 Ag2In 含量比 Agln；^量低的 In-Sn-Ag合金。其中Ag2In含量比AgIn2^量高的In-Sn-Ag合金导致接合部31的非常低的延展性以及电装置I具有差的机械连接和电连接的可靠性。
[0069]在长大的Ag2In含量高于AgIn2^量的情况下，由于Ag2In晶粒大于AgIn^粒，所以In-Sn-Ag合金的变形往往引起在Ag2In晶粒边界处的应力聚集并且使In-Sn-Ag合金破裂。因而，包含长大的Ag2In的In-Sn-Ag合金往往具有低的延展性。另一方面，强度增加至阻碍形变的程度。由于In-Sn合金的低熔点，较大的金属间化合物晶粒(例如，长大的Ag2In)更可能阻碍形变。因而，包含长大的Ag2In的In-Sn-Ag合金具有高的强度。
[0070]在接合部31是由包含AgIrvOi^不包含Ag2In的In-Sn-Ag合金构成的情况下，接合部31具有低的强度，并且电装置I的连接可靠性不足。
[0071]在包含精细分散的AgIn^是不含Ag 2In的In-Sn-Ag合金中，精细分散的AgIn2晶粒可以由于其被精细地分散而缓和应力并且可以抑制破裂。因而，包含精细分散的AgIn2的In-Sn-Ag合金具有高的延展性。另一方面，小的晶粒例如精细分散的AgIn2具有短的晶粒边界。短的晶粒边界往往由于晶粒边界滑动而产生变形。尽管由于晶粒边界滑动而引起的变形通常在高温下发生，但是因为In-Sn合金具有低的熔点所以产生了由于晶粒边界滑动而引起的变形。因而，包含精细分散的AgInJ^ In-Sn-Ag合金具有低的强度。
[0072]尽管根据第一实施方案的电装置I包括阻挡金属膜，但是可以省略阻挡金属膜。可以在没有阻挡金属膜的情况下将接合部直接设置Cu电极上。尽管在本实施方案中半导体器件被安装在电路板上，但是也可以为另外的实施方案。例如，在另一些实施方案中，本实施方案的接合部可以被应用于各种电部件(例如，半导体器件与插入件(互联导电物，interposer)，或者插入件与电路板)的接合部。
[0073](用于制造根据第一实施方案的电装置的方法)
[0074]下面将参照图5至图10描述用于制造根据第一实施方案的电装置的方法。图5至图10示出了制造根据第一实施方案的电装置的过程。
[0075]如图5所示，例如通过化学镀方法(electroless plating method)在半导体器件11的表面上形成主要由Cu构成的Cu电极12。在Cu电极12上形成有阻挡金属膜15。例如，阻挡金属膜15由Ni膜13和Au膜14构成。Ni膜13是通过化学镀方法形成的并且厚度为约5 μ m。Au膜14通过化学镀方法被形成在Ni膜13上并且厚度在约0.Ιμπι至0.3μηι的范围内。阻挡金属膜15可以抑制连接介质32的扩散到Cu电极12中并且从而提高接合部31的连接的可靠性。
[0076]如图6Α所示，通过化学镀方法在电路板22的表面上形成主要由Cu构成的Cu电极21。图6Β为被图6Α中的虚线A围绕的部分的放大图。阻挡金属膜25形成在电路板22的表面上的主要由Cu构成的Cu电极21上。例如，阻挡金属膜25由Ni膜23和Au膜24构成。Ni膜23是通过化学镀方法形成的并且厚度为约5 μπι。Au膜24通过化学镀方法被形成在Ni膜23上并且厚度在约0.Ιμπι至0.3μπι的范围内。阻挡金属膜25可以抑制连接介质32的扩散到Cu电极21中并且从而提高接合部31的连接的可靠性。
[0077]在形成阻挡金属膜25之后，在阻挡金属膜25上沉积由In-Sn-Ag合金构成并且厚度在约10 μπι至15 μπι范围内的连接介质32。由In-Sn-Ag合金构成的连接介质32包含不小于43重量％并且不大于60重量％的In以及不小于I重量％并且不大于3重量％的Ag。在连接介质32由包含不小于43重量％并且不大于60重量％的In以及不小于I重量％并且不大于3重量％的Ag的In-Sn-Ag合金构成的情况下，回流之后连接介质32可以包含与Ag2In相比较多的AgIn2，并且在图1A中的电装置I的接合部31具有高的强度和延展性。在下面描述的用于制造根据第一实施方案的电装置的方法中，为了简洁的目的在附图中省略了阻挡金属膜15和阻挡金属膜25。
[0078]如图7所示，向电路板22施加助焊剂51。制备在图5中所示出的半导体器件11。当半导体器件11被倒装芯片接合器61保持时，半导体器件11的电极12和电路板22的电极21被合适地放置。
[0079]如图8所