JP2011238779A - Conductive joint structure, semiconductor device using same, and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、導電性を有する接合構造体の構成に関するもので、とくに高温で動作する半導体装置に適した導電性接合構造体に関する。 The present invention relates to a structure of a conductive bonding structure, and particularly relates to a conductive bonding structure suitable for a semiconductor device that operates at a high temperature.
インバーターなどの電力用半導体装置に使用されるスイッチング素子(IGBT、MOSFET等)や整流素子では、電力損失を低減する必要があり、近年、例えば、炭化ケイ素(SiC)、窒化ガリウムのようなワイドバンドギャップ半導体の電力用半導体装置が開発されている。ワイドギャップ半導体の場合、素子自身の耐熱性が高く、大電流による高温動作が可能であるが、その特性を発揮するためには、動作発熱を効率的に放熱するため、電気伝導性に加え熱伝導性に優れた接合材料が必要とされる。 In switching elements (IGBT, MOSFET, etc.) and rectifier elements used in power semiconductor devices such as inverters, it is necessary to reduce power loss. In recent years, for example, wide bands such as silicon carbide (SiC) and gallium nitride. Gap semiconductor power semiconductor devices have been developed. In the case of a wide gap semiconductor, the element itself has high heat resistance and can operate at a high temperature with a large current. However, in order to exhibit its characteristics, in order to efficiently dissipate the operating heat, heat is added to the electrical conductivity. A bonding material with excellent conductivity is required.
一方、接合材料としてこれまで半導体装置や半導体モジュールで使用されてきた鉛入り高融点はんだに替わり、Au−Sn系またはSn−Ag−Cu系の熱伝導率の高い鉛フリーはんだ材料が使用されるようになってきた。しかし、これらの鉛フリーはんだでは、熱履歴による金属間化合物の成長や異種材料を接合することで接合部に応力集中が発生し、接合部の信頼性を損なわれることがあった。そこで、銅、銀、金、白金の粒径が1nm〜20nmといったナノサイズの金属微粒子を含むペーストを接合材として用い、金属微粒子同士を焼結させ、絶縁基板の銅箔とパワー半導体チップの電極を接合する半導体装置の製造方法(例えば特許文献1参照。)や、焼結性の金属微粒子中に金属繊維を含むようにした接合材料(例えば特許文献2参照。)が提案されている。 On the other hand, a lead-free solder material having high thermal conductivity such as Au-Sn or Sn-Ag-Cu is used instead of lead-containing high-melting-point solder that has been used in semiconductor devices and semiconductor modules. It has become like this. However, in these lead-free solders, the growth of intermetallic compounds due to thermal history or the joining of dissimilar materials causes stress concentration at the joint, which may impair the reliability of the joint. Therefore, a paste containing nano-sized metal fine particles such as copper, silver, gold and platinum having a particle size of 1 nm to 20 nm is used as a bonding material, the metal fine particles are sintered together, and the copper foil of the insulating substrate and the electrode of the power semiconductor chip A semiconductor device manufacturing method (for example, see Patent Document 1) and a joining material (for example, see Patent Document 2) in which metal fibers are included in sinterable metal fine particles have been proposed.
上記のようにナノサイズの金属微粒子を用いると、粒子表面の活性により、例えば、融点が961℃の銀でも、150〜300℃という低い温度で焼結し接合を行うことができる。しかしながら、焼結系金属微粒子ペーストは、焼結反応によって引き起こされる焼結収縮により、接合部に収縮応力が発生する。収縮は半導体素子と金属板を接合面内に圧縮する方向に働き、接合層に応力(接合層の弾性率と歪みの積)として残留する。また、焼結体の金属組織は硬い(弾性率が大きい)ため、半導体装置の駆動や停止の繰返しに伴う温度サイクル等において、熱応力が大きくなる。これら収縮応力と熱応力は、しばしば半導体素子自身のクラック、接合層のクラック、接合界面の剥離など半導体装置の機能を損傷する問題を引き起こす。この現象は、焼結性の金属微粒子中に金属繊維を加えた場合や、特許文献1の段落0080に記されているように粒子径の異なる金属微粒子を加えた場合でも同様に生じる。 When nano-sized metal fine particles are used as described above, for example, even silver having a melting point of 961 ° C. can be sintered and bonded at a low temperature of 150 to 300 ° C. due to the activity of the particle surface. However, in the sintered metal fine particle paste, shrinkage stress is generated in the joint due to sintering shrinkage caused by the sintering reaction. Shrinkage acts in the direction in which the semiconductor element and the metal plate are compressed into the bonding surface, and remains in the bonding layer as stress (product of the elastic modulus and strain of the bonding layer). Further, since the metal structure of the sintered body is hard (having a large elastic modulus), thermal stress increases in a temperature cycle or the like accompanying repeated driving and stopping of the semiconductor device. These shrinkage stress and thermal stress often cause problems that damage the function of the semiconductor device, such as cracks in the semiconductor element itself, cracks in the bonding layer, and peeling at the bonding interface. This phenomenon similarly occurs when metal fibers are added to the sinterable metal fine particles, or when metal fine particles having different particle diameters are added as described in paragraph 0080 of Patent Document 1.
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、製造時や動作時の熱サイクルにおいて接合部にかかる応力を低減できる導電性接合構造体、および信頼性の高い半導体装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and is a conductive joint structure that can reduce stress applied to a joint portion in a thermal cycle during manufacturing or operation, and a highly reliable semiconductor. The object is to obtain a device.
本発明にかかる導電性接合構造体は、所定の間隔をあけて対向する2つの部材の対向面間に介在して、前記2つの部材を導電接合する導電性接合構造体であって、樹脂繊維を用いてシート状に形成され、シート面が前記対向面に向くように前記対向面間に敷設された網状樹脂体と、前記樹脂繊維の径および前記網状樹脂体の網目の開口よりも小さな粒子径を有する金属微粒子を、前記網目内を含む前記対向面間に充填し、当該金属の融点よりも低い温度で焼結することにより形成される焼結構造体と、を備えたものである。 A conductive joint structure according to the present invention is a conductive joint structure that is interposed between opposing surfaces of two members that face each other with a predetermined gap therebetween, and that conductively joins the two members. A reticulated resin body formed between the opposing surfaces so that the sheet surface faces the opposing surface, and particles smaller than the diameter of the resin fibers and the mesh openings of the reticulated resin body A sintered structure formed by filling metal fine particles having a diameter between the opposing surfaces including the inside of the mesh and sintering at a temperature lower than the melting point of the metal.
この発明によれば、金属微粒子焼結体による剛直な金属マトリクス内に樹脂繊維による低弾性部位が存在することにより、破断のびや電気導電性、熱伝導性を維持しながら接合部材の弾性率を低く抑えることができるので、焼結時やヒートサイクル時に接合部にかかる応力を低減し、接合部の信頼性を向上させることができる。また、その導電性接合構造体を用いて半導体素子を接合した半導体装置は信頼性が高くなる。 According to the present invention, the elastic modulus of the joining member is maintained while maintaining breakage, electrical conductivity, and thermal conductivity by the presence of the low elasticity portion due to the resin fiber in the rigid metal matrix due to the metal fine particle sintered body. Since it can hold down low, the stress concerning a junction part at the time of sintering or a heat cycle can be reduced, and the reliability of a junction part can be improved. In addition, a semiconductor device in which a semiconductor element is bonded using the conductive bonding structure has high reliability.
実施の形態1.
図1〜図3は、本発明の実施の形態1にかかる導電性接合構造体、および導電性接合構造体の形成方法を説明するための図である。図1は導電性接合構造体の構成を説明するための図であり、図1(a)は2つの被接合部材を接合した接合体を示す平面図で、導電性接合構造体において樹脂メッシュ(網状樹脂体)が挿入された範囲を示すために一部を透過させた状態の図、図1(b)は図1(a)のA−A線を切断面とする断面図である。図2は導電性接合構造体に用いる樹脂メッシュの構成を説明するための図であり、図2(a)は樹脂メッシュの平面図、図2(b)は図2(a)におけるa−a線を切断線とする断面図である。図3は、導電性接合構造体を構成するために、図2(a)におけるメッシュのa−a線またはb−b線断面に対応する接合工程中の断面の状態を説明するためのものであり、図3(a)〜図3(d)は接合材料部分のみを、図3(e)は接合体内での導電性接合構造体部分を示す。
Embodiment 1 FIG.
1-3 is a figure for demonstrating the formation method of the electroconductive joining structure concerning Embodiment 1 of this invention, and an electroconductive joining structure. FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration of a conductive joint structure, and FIG. 1A is a plan view showing a joint body obtained by joining two members to be joined. In the conductive joint structure, a resin mesh ( FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1A, showing a state in which a part of the net-like resin body is inserted to show a range in which the mesh-like resin body is inserted. 2A and 2B are diagrams for explaining the configuration of the resin mesh used in the conductive bonding structure, in which FIG. 2A is a plan view of the resin mesh, and FIG. 2B is aa in FIG. 2A. It is sectional drawing which makes a line a cutting line. FIG. 3 is a view for explaining a state of a cross section during a joining process corresponding to a cross section taken along line aa or bb of the mesh in FIG. 2A in order to constitute a conductive joint structure. FIG. 3A to FIG. 3D show only the joining material portion, and FIG. 3E shows the conductive joining structure portion in the joined body.
図1に示すように、接合体10は、導電性材料である銅板6と半導体材料である半導体素子7とを本発明の実施の形態1にかかる導電性接合構造体5により接合したものであり、導電性接合構造体5は、焼結系の金属微粒子の焼結体1s中に網状樹脂体である樹脂メッシュ4を挿入したものである。樹脂メッシュ4は、図2(a)に示すように、縦方向の複数の繊維4fVと横方向の複数の繊維4fhとを編み込んでメッシュ状に形成した樹脂メッシュであり、接合対象物間の間隙(6f−7f間)に形成された導電性接合構造体5内で接合面となる対向面(図1の7f、6f)のほぼ全面をカバーするように接合面の延在方向に平行に配置されている。そして、樹脂メッシュ4の縦方向の繊維4fVと横方向の繊維4fhの径φ4fは、後述する焼結系の金属微粒子の径より大きな5〜100μmの範囲、網目の開口D4fも金属微粒子の径より大きな20〜500μmのものを用いた。なお、樹脂メッシュ4としての厚みt4は、樹脂繊維4fの質や編み方、メッシュシートとしての平坦化処理等によって変化するが、おおよそ樹脂繊維の径φ4fの2倍の10〜200μmとなる。図2(b)に示すように、樹脂メッシュ4の繊維4fV、4fh(まとめて4f)の繊維芯となる樹脂材料部分4maには、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ナイロン、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、液晶ポリマー、アラミド繊維などの有機材料を用い、表面は、金属被覆層4mbにより被覆されている。
As shown in FIG. 1, a joined
金属被覆層4mbの最表面の被覆金属としては、金が優れているが、銀、パラジウム(Pd)、白金(Pt)も安定性に優れて適している。また、貴金属以外でもすず(Sn)、銅が使用可能で、はんだ(SnAg、SnPb、AuSn)も適用可能である。金属被覆層4mbの厚さは0.03μm〜2μmの範囲が好適である。これらの金属を被覆する際、最表面の金属層と樹脂繊維芯4maとの間の密着性を改善するために、上記のような金に対してニッケル層を設けるように、はんだに対して銅層等の中間層を設けることも可能である。また、被覆方法としては、無電解メッキを用いたが、その他プラズマ蒸着等の一般的な被覆技術を用いることができる。また、金属被覆層4mbは樹脂繊維芯4maを編んだ後(メッシュ化後)に行うのが通常であるが、逆に素線段階(メッシュに編み込む前)で金属被覆層4mbを形成した繊維4fを編んで(メッシュ化して)も良い。
As the coating metal on the outermost surface of the
図3は本発明の実施の形態に係る導電性接合構造体を形成する際の工程を説明するための、焼結過程毎のイメージを示す概略断面図である。図3(a)は、導電性接合構造体の主構成材料である焼結体1sのもとになる銀フィラー1を含有する焼結銀ペースト材料3と樹脂メッシュ4の断面(a−a断面相当)を示すものである。焼結銀ペースト3は表面分散剤(図示せず)で被覆された銀フィラー1を分散媒2に分散させた焼結系ペースト材料であり、分散媒2には、アルコール系、エーテル系、グリコールエーテル系、酢酸エステル系などを用い、焼結系ペースト材料3中の体積分率は約50%である。銀フィラー1の粒径は1nm〜10μmであり、形状は球状であってもフレーク状であっても良い。銀フィラー1の表面分散剤は例えば有機のアルコキシド系であり、銀フィラー1の表面を保護している。また、金属微粒子としては銀(Ag)が熱伝導性、電気伝導性、安定性の観点から好適材料であるが、その他、金(Au)や銅(Cu)などの微粒子も、その金属の融点よりも低い温度で焼結することができるので、焼結系ペースト材料の骨材として用いることができる。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an image for each sintering process, for explaining a process in forming the conductive joint structure according to the embodiment of the present invention. FIG. 3A shows a cross section (a-a cross section) of a sintered
はじめに、図3(a)に示すように、焼結系ペースト材料3を接合対象である例えば図1における銅板6上(図示せず)に所定厚みで印刷する。そして、印刷した焼結系ペースト材料3の塗膜の上に、接合面の範囲をカバーするように樹脂メッシュ4を乗せる。
First, as shown in FIG. 3A, the
つぎに、図3(b)に示すように、樹脂メッシュ4の上から、合計で樹脂メッシュ4の厚さt4よりも厚くなるように、焼結系ペースト材料3をさらに塗布し、樹脂メッシュ4を焼結系ペースト材料3中に埋没させた接合構造前駆体5p1が形成される。
Next, as shown in FIG. 3 (b), the
上記接合構造前駆体5p1を加熱して乾燥させる。これにより、図3(c)に示すようにペースト材料3に含まれる分散媒2が乾燥すると同時に、銀フィラー1間、樹脂メッシュ4の金属被覆層4mbと銀フィラー1間それぞれの焼結が開始した一次焼結体5p2が形成される。このときの加熱条件は、樹脂メッシュ4の主構成材料である樹脂繊維芯4maが溶融や分解を起こさない温度で行う必要があり、200℃以下の温度で30分程度保持している。この温度および保持時間は、骨材である金属微粒子1の表面を覆う表面分散剤の種類や分散媒の種類、および接合面(対向面)の大きさによって異なる。
The
図3(d)は、図3(c)の一次焼結体5p2を更に加熱したもので、銀フィラー1間、樹脂メッシュ4の金属被覆層4mbと銀フィラー1間それぞれの焼結が完了した二次焼結体、つまり導電性接合構造体5を表している。加熱条件は、樹脂繊維芯4maが溶融や分解を起こず、銀フィラー1の焼結が進行する温度で行う必要があり、加熱温度250℃以下、加熱時間60分程度である。この温度および時間は、銀フィラー1および銀フィラー1表面の表面分散剤の種類によって異なる。
FIG. 3D shows a case where the
このようにして、図3(e)に示すように、銅板6と半導体素子7とが導電性接合構造体5により電気的に接合された接合体10が形成される。このとき、接合層の厚さ、つまり導電性接合構造体5の厚さt5に対して樹脂メッシュ4の厚さt4が20〜100%になるように、焼結性ペースト材料3の塗布量を調節する。これにより、焼結性の骨材である銀フィラー1と樹脂メッシュ4が三次元網目構造で金属結合し、銀焼結体1sと樹脂メッシュ4の複合マトリクスが形成できる。すなわち、焼結銀1sの剛直な金属マトリクス内に低弾性部位を導入できる。金属マトリクス内に低弾性部位を導入した複合マトリクスは電気伝導と熱伝導のパスとして機能する。また、樹脂メッシュ4の繊維径φ4fが銀粒子1の寸法よりも大きいため、見かけ体積内(樹脂メッシュ4を含む一定体積内)の焼結点が減少し(銀粒子1の焼結密度が低下し)、焼結過程で発生する収縮応力を緩和する効果もある。
In this way, as shown in FIG. 3E, a joined
上述した接合層厚さt5に対する樹脂メッシュ4の厚さt4の割合(20〜100%)、樹脂メッシュ4の繊維径φ4fの範囲(金属微粒子の径より大きく、5〜100μm)、樹脂メッシュの網目の開口D4fの範囲(金属微粒子の径より大きく、20〜500μm)は、上記のような複合マトリクスの機能を発現させるために必要なものである。樹脂メッシュ4の厚さt4の割合、繊維径φ4f(厳密には樹脂繊維芯の径)が上記範囲より小さくなる、あるいは網目の開口D4fが上記範囲より大きくなると、低弾性部位が機能しなくなり、応力緩和効果が低下する。一方、樹脂メッシュ4の厚さt4の割合、繊維径φ4fが上記範囲より大きくなる、あるいは網目の開口D4fが上記範囲より小さくなると、金属マトリクスが分断されて3次元網目構造が形成できなくなり、電気伝導と熱伝導パスの機能が低下する。
The ratio of the thickness t 4 of the
また、樹脂メッシュ4の金属被覆層4mbにより、繊維4fの機械的強度を向上させることができ、金属被覆層4mbの最表面が金、銀、パラジウム、白金、銅のいずれかである場合、焼結系銀粒子1と焼結反応するため、金属焼結体1sと樹脂メッシュ4の複合マトリクスが形成できる。すなわち、焼結銀1sと金属被覆層4mbとの剛直な金属マトリクス内に低弾性部位である樹脂メッシュの樹脂繊維芯4maを導入できる。複合マトリクスは電気伝導と熱伝導のパスとして機能する。
Moreover, the mechanical strength of the
なお、上記利点を有するため、本実施の形態では金属被覆層4mbを有する樹脂メッシュ4で説明したが、金属被覆層4mbは必ずしも必要ではない。金属被覆層4mbがなくても、樹脂メッシュ4の繊維4fは断面が波型形状であるため、アンカー効果により硬い金属焼結体1sの中で強く保持される。金属被覆層4mbがある場合と比較して電気伝導性と熱伝導性に劣るが、低弾性化効果と焼結収縮の低減効果は発現する。
In addition, in order to have the said advantage, although this Embodiment demonstrated with the
なお、図3(e)では、半導体素子7の接合面となる対向面7fには金属層7cが設けられており、例えばNi(7μm厚)/Au(0.02μm厚)を施している。また、半導体素子7との接合対象である導電体6の本体は銅からなり、その接合面となる対向面6fにも1μm厚程度の金、銀、パラジウム、白金などの貴金属めっき層6cを形成している。
In FIG. 3 (e), a
つぎに、本発明の実施の形態1にかかる導電性接合構造体の性能を試験するために、ガラス板上に導電性接続構造体5を作成し、フィルム状の導電性接続構造体5部分を取り出して、特性試験を実施した。
Next, in order to test the performance of the conductive joint structure according to the first embodiment of the present invention, the
本発明の実施の形態にかかる実施例1として、樹脂メッシュ4には、セーレン(株)製Sui-40-20047を使用した。使用した樹脂メッシュ4は、線径φ4f=47μmのポリエチレンテレフタレート(PET)繊維芯をメッシュ数200(1インチ当たり等間隔で200本)で編んだもので、樹脂繊維芯4maの表面に、中間被覆層として0.9μmのCu層を介し、最表面に厚さ0.1μmのNi層を配置した金属被覆層4mbを形成し、メッシュとしての厚みt4を88μmとした。そして、焼結性の金属微粒子1としては、表面分散剤で被覆された平均粒径1〜2μmの銀フィラーを採用し、アルコール系分散媒2に分散および混練して、焼結系ペースト材料3を作成した。アルコール系分散媒として、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールを用いた。焼結系銀フィラー1と分散媒2の比は、重量比で91:9(体積比で48:52相当)とした。
As Example 1 according to the embodiment of the present invention, Sui-40-20047 manufactured by Seiren Co., Ltd. was used for the
上記焼結系ペースト材料3をガラス板上に100μmの厚さで印刷し、次に樹脂メッシュ4に張力を与えながら焼結系ペースト材料3の塗膜に押しつけた。更にその上から合計150μmの厚さになるように、焼結系ペースト材料3を印刷し、循環式オーブンで80℃・30分の条件で加熱し、分散媒2を乾燥させた後、同じく循環式オーブンで200℃・60分の条件で加熱し、厚さt5=約100μmの樹脂メッシュ内蔵導電性焼結フィルム、つまり、実施例1にかかる導電性接合構造体5からなる焼結フィルム5Fを得た。
The
比較例1として、樹脂メッシュを内蔵せずに焼結系ペースト材料のみで形成した導電性接合構造体からなる焼結フィルム5CFを作成した。焼結系ペースト材料3をガラス板上に200μmの厚さで印刷し、循環式オーブンで80℃・30分の条件で加熱し、分散媒2を乾燥させた後、同じく循環式オーブンで200℃・60分の条件で加熱し、約90μm厚の焼結フィルム5CFを得た。
As Comparative Example 1 to prepare a
得られた焼結フィルム5Fと5CFをそれぞれ、0.5×10×0.1mmの試験片に加工し、引っ張り強度試験機(TMA/SS6300:エスアイアイナノテクノロジー社製)を用い、引張速度を75μm/minに調整して引張強度試験を行った。評価結果を表1に示す。
The obtained sintered
表1に示すように、実施例1にかかる焼結フィルム5Fの弾性率は、比較例1にかかる焼結フィルム5CFに比べて、弾性率が2/3に減少している一方、破断延びが9.5倍に増加している。つまり、樹脂メッシュ4を内蔵した実施例1にかかる導電性接合構造体の焼結フィルム5Fは、樹脂メッシュを含まない比較例1の焼結フィルム5CFに比べて、破断延びを向上させるとともに、弾性率を低くできたことが分かる。半導体素子や回路パターンといった被接合体の接合面にかかる応力は接合層(本例では導電性接合構造体5)の弾性率に比例する(応力は弾性率と歪みの積)が、本発明の実施の形態にかかる導電性接合構造体は、接合強度(破断強度、破断のび)を保ったまま、弾性率を低く抑えているので、応力緩和特性に優れていることがわかる。
As shown in Table 1, the elastic modulus of the
なお、焼結系ペースト材料3として、市販の材料(日本データマテリアル(株)製MAX102)を用いて実施例と比較例のサンプルを製作し、性能評価試験を行ったが、同様の結果を得ることができた。
In addition, although the sample of an Example and a comparative example was manufactured using the commercially available material (Nippon Data Material Co., Ltd. MAX102) as the sintering
以上のように、本発明の実施の形態1にかかる導電性接合構造体によれば、所定の間隔t5をあけて対向する2つの部材6、7の対向面6f、7f間に介在して、2つの部材6、7を導電接合する導電性接合構造体5であって、樹脂繊維4fを用いてシート状に形成され、シート面が対向面6f、7fに向くように対向面6f、7f間に敷設された網状樹脂体(樹脂メッシュ)4と、樹脂繊維4fの径φ4fおよび網状樹脂体4の網目の開口D4fよりも小さな粒子径を有する金属微粒子1を、網目内を含む対向面6f、7f間に充填し、当該金属の融点よりも低い温度で焼結することにより形成される焼結構造体である金属微粒子焼結体1sと、を備えるように構成したので、金属微粒子焼結体1Sによる剛直な金属マトリクス内に樹脂繊維4f(厳密には樹脂繊維芯4ma)による低弾性部位が存在することになり、破断のびや電気導電性、熱伝導性を維持しながら導電性接合構造体5の弾性率を低く抑えることができるので、焼結時やヒートサイクル時に接合部にかかる応力を低減し、接合部の信頼性を向上させることができる。
As described above, according to the conductive connection structure according to a first embodiment of the present invention, the opposing
とくに、金属微粒子1を構成する金属が、銀、金、銅のうちのいずれかであるようにしたので、樹脂繊維芯4maが溶融や分解を起こさない温度で焼結させることができ、接合部の信頼性を向上させることができる。
In particular, since the metal constituting the metal fine particle 1 is any one of silver, gold, and copper, the
さらに、樹脂繊維4fの表面が、金属層4mbにより被覆されているようにしたので、繊維4fの機械的強度を向上させることができ、電気伝導や熱伝導も良好となる。
Further, the surface of the
そして、金属層4mbの最表面を構成する金属が、金、銀、パラジウム、白金、銅のいずれかである場合、焼結系銀粒子1と焼結反応するため、金属焼結体1sと樹脂メッシュ4の複合マトリクスを形成し、接合信頼性がさらに向上する。
And when the metal which comprises the outermost surface of
また、樹脂メッシュ4の厚みt4が、導電性接合構造体厚みt5に対して20〜100%であるようにすると、金属微粒子焼結体1Sによる剛直な金属マトリクス内で樹脂繊維芯4maによる低弾性部位が有効に機能し、破断のびや電気導電性、熱伝導性を維持しながら導電性接合構造体5の弾性率を効果的に低く抑えることができる。
The thickness t 4 of the
また、金属微粒子1の粒径が、1nm〜10μmの範囲であり、樹脂繊維の径φ4fが、5μm〜100μmの範囲であり、樹脂メッシュ4の網目の開口D4fが、20μm〜500μmの範囲であるように構成したので、焼結後に剛直な金属マトリクス内で金属被覆樹脂粒2による低弾性部位が有効に機能し、破断のびや電気導電性、熱伝導性を維持しながら導電性接合構造体5の弾性率を効果的に低く抑えることができる。
The particle diameter of the metal fine particle 1 is in the range of 1 nm to 10 μm, the diameter φ 4f of the resin fiber is in the range of 5 μm to 100 μm, and the mesh opening D 4f of the
実施の形態2.
本発明の実施の形態2では、上述した導電性接合構造体を用いて製造した半導体装置および半導体装置の製造方法について説明する。図4〜図6は、実施の形態1で示した導電性接合構造体を用いて半導体素子を装着した半導体装置および半導体装置の製造方法を説明するためのもので、図4(a)は半導体装置の一部を示す平面図で、導電性接合構造体において樹脂メッシュが挿入された範囲を示すために一部を透過させた状態の図、図4(b)は、図1(a)のB−B線を切断面とする断面図である。図5は半導体素子と回路パターン間の接合部分の断面を拡大した拡大図で、図5(a)は接合直前の状態(図2のa−a断面に対応)、図5(b)は接合後の状態(図2のb−b断面に対応)を示す。また、図6は導電性接合構造体を用いて半導体装置を製造する方法を説明するためのフローチャートである。
Embodiment 2. FIG.
In Embodiment 2 of the present invention, a semiconductor device manufactured using the above-described conductive bonding structure and a method for manufacturing the semiconductor device will be described. 4 to 6 are for explaining a semiconductor device in which a semiconductor element is mounted using the conductive bonding structure shown in the first embodiment and a method for manufacturing the semiconductor device. FIG. FIG. 4B is a plan view showing a part of the apparatus, and shows a state in which a part of the conductive joining structure is permeated to show a range in which the resin mesh is inserted. FIG. 4B is a view of FIG. It is sectional drawing which makes a BB line a cut surface. FIG. 5 is an enlarged view of a cross section of a joint portion between a semiconductor element and a circuit pattern. FIG. 5A is a state immediately before joining (corresponding to the cross section aa in FIG. 2), and FIG. The later state (corresponding to the bb cross section in FIG. 2) is shown. FIG. 6 is a flowchart for explaining a method of manufacturing a semiconductor device using a conductive bonding structure.
図4は、本発明の導電性接合構造体を用いて製造した炭化ケイ素を用いたワイドギャップ半導体材料からなる半導体素子を実装した電力用半導体装置の部分を示す模式図であり、図において、電力用半導体装置100は、絶縁性の回路基板11上に複数の銅の回路パターン6、12が形成され、そのうちのひとつの回路パターン6にドレイン電極側を接合したSiCからなる半導体素子7が配置されている。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a portion of a power semiconductor device on which a semiconductor element made of a wide gap semiconductor material using silicon carbide manufactured using the conductive bonding structure of the present invention is mounted. In the
この回路パターン6と半導体素子7との導電接合に実施の形態1で説明した樹脂メッシュ4を内蔵する導電性接合構造体を用いた。樹脂メッシュ4は、接合対象物である回路パターン6と半導体素子7の対向面6f/7f間の所定の面積範囲内に形成された導電性接合構造体5内で面積範囲のほぼ全面をカバーするように対向面の延在方向に平行に配置されている。
The conductive bonding structure including the
なお、半導体素子7のドレイン電極側の接合面には、図5に示すように金属層7cが設けられており、例えばNi(7μm厚)/Au(0.02μm厚)を施している。半導体素子7は、上述した炭化ケイ素以外にも、シリコンやいわゆるワイドバンドギャップ半導体である、ガリウム−ヒ素、窒化ガリウム、ダイヤモンドなどが用いられる。また、半導体素子7と対向する金属板である回路パターン6は銅からなり、その接合面にも1μm厚程度の金、銀、パラジウム、白金などの貴金属めっき層6cを形成している。
In addition, the
つぎに、図5の拡大断面図および図6のフローチャートを用いて製造方法について説明する。
半導体素子7を実装するための回路パターン6が形成された回路基板11を所定位置にセッティングして接合を開始する(ステップS10)。図5(a)に示すように、銅の回路パターン6上(厳密には貴金属メッキ層6c上)の所定の範囲に焼結系ペースト3を印刷またはディスペンスにより樹脂メッシュ4の厚みt4よりも厚く塗布(ステップS20)し、塗布膜の上に樹脂メッシュ4を載せる(ステップS30)。その上から半導体素子7を搭載し、半導体素子7の上から荷重をかけ、網目内に焼結系ペースト巻き込みながら樹脂メッシュ4を導電性ペースト3中に埋没させる(ステップS40)。次に、ホットプレートまたはオーブンのような乾燥装置により、80℃の温度で加熱する(ステップS50)。温度を維持して30分程度加熱すると、導電性ペースト3中の分散媒2の乾燥(揮発)が完了する(ステップS60で「Y」)ので、第2の加熱として、設定温度を200℃に上昇させて加熱する(ステップS70)。温度を維持して60分程度加熱すると、図5(b)に示すように、銀フィラー1どうしおよび銀フィラー1と樹脂メッシュ4の金属被覆層(金)4mbの焼結が完了(ステップS80で「Y」)し、導電性接合構造体5による半導体素子7と回路パターン6との接合が完了する(ステップS90)。
Next, the manufacturing method will be described with reference to the enlarged sectional view of FIG. 5 and the flowchart of FIG.
The
キュア(ステップS50〜S80)の際、治具または組立装置により荷重を印加した状態で行っても良い。図示しないが、このようにして上記導電性接合構造体5を接合体の構成部分とした半導体装置100または半導体モジュールが製造できる。これらの半導体装置100は、特に導電性接合構造体5において優れた電気伝導性、熱伝導性、応力緩和性を有するため、高温動作環境に対応でき、熱ストレスに優れる。特に、パワー半導体装置は高温で使用されるので、更に効果が顕著となる。なお、図では金属被覆層4mbを有する樹脂メッシュ4で説明したが、実施の形態1で説明したように金属被覆層4mbがなくても、樹脂メッシュ4は、アンカー効果により硬い金属焼結体1sの中で強く保持される。金属被覆層4mbがある場合と比較して電気伝導性と熱伝導性に劣るが、低弾性化効果と焼結収縮の低減効果は発現する。
During the curing (steps S50 to S80), the load may be applied with a jig or an assembly apparatus. Although not shown, the
上記のような手順で導電性接合構造体5を構成することにより、焼結系ペースト材料3の塗膜内に空気を巻き込みこと無く、被接合体である半導体素子7や金属板6等を濡らす塗膜を形成することが可能である。また、均一な厚さの樹脂メッシュ4を介在させて接合するため、接合層厚さt5に対する樹脂メッシュ4の厚さt4の割合の範囲を50%〜100%に高めると、流動性のある焼結系ペースト3のみを塗布したときと較べて、半導体素子7の姿勢を制御することが可能である。つまり、導電性接合構造体5中に埋設した樹脂メッシュ4が、接合層の厚さt5のばらつきを抑えて、半導体素子7の傾きを抑制する効果が生じる。これは、樹脂メッシュ4の縦横の繊維4fV,4fhが焼結系ペースト3の接合面に平行な方向への流動を抑える効果に加え、例えば、半導体素子7に加わる力のほとんどが樹脂メッシュ4を介して回路パターン6に伝わるような条件、例えば、焼結系ペースト3の塗布厚みに対して樹脂メッシュ4の初期厚み(接合工程前の解放時の生地厚み)を90〜120%程度に調整したような場合には、顕著となる。この場合、最終的な接合層厚さt5に対する樹脂メッシュ4の厚さt4の割合の範囲は80%〜100%とさらに高めに制限される。さらに、樹脂メッシュ4に金属被覆層4mbがある場合は、樹脂メッシュ4のうねりやカーリングが無く、前記の効果がより顕著となる。
By constructing the
なお、上記製造方法では、樹脂メッシュ4を樹脂メッシュ4の厚みt4よりも厚い焼結系ペースト3の塗膜にのせ、加圧することにより、焼結系ペースト3中に埋没させていた(ステップS20〜ステップS40)が、これに限られることはない。例えば、図7に示すように、ステップS20〜ステップS40の代わりに、焼結系ペースト3を樹脂メッシュ4の厚みの半分程度の厚みで下塗り(ステップS22)し、薄い塗布膜の上に樹脂メッシュ4を載せ(ステップS30)、その上からさらに焼結系ペースト3を合計で樹脂メッシュ4の厚み以上になるように上塗り(ステップS36)し、最後に半導体素子7を搭載する(ステップS42)ようにしてもよい。このとき、半導体素子7の上から荷重をかけ、樹脂メッシュ4を確実に導電性ペースト3中に埋没させるようにしてもよい。
In the above manufacturing method, the
上記のような導電性接合構造体5を用いて半導体素子7を実装した半導体素子100を動作させると、動作温度が200℃以上に上昇し、一時的には数百度まで上昇することがある。しかし、本実施の形態にかかる導電性接合構造体5部分は、基本的に焼結系ペースト材料3中の金属微粒子1の金属の融点以下では融けることがなく、半導体素子7の動作温度以内であれば、強固に接合強度を維持することができる。一方、導電性接合構造体5内には、接合面の延在方向において接合領域を網羅するように樹脂メッシュ4が内蔵されているので、上述したように金属マトリクス中に導入した低弾性部材により、弾性率が抑制されているので、温度変化が激しくなっても接合部(被接合体である半導体素子7や回路パターン6の端部や導電性接合構造体5の部材自身)にかかる応力を低減できるので、接合強度を長期間保つことができる。さらに、半導体装置においては、被接合体である半導体素子7の上側にはボンディングワイヤやボンディングリボン等が接合され、ボンディング材13と回路基板11との線膨張率差により、半導体素子7と回路パターン6間に応力がかかる場合もあるが、その場合でも金属マトリクスによる強固な接合に加え低弾性部材による弾性率抑制の効果により、接合部分にかかる応力を低減し、接合部の信頼性を向上させることができる。
When the
ここで、たとえば、スイッチング素子や整流素子として機能する半導体素子に、炭化ケイ素や、窒化ガリウム系材料又はダイヤモンド等のいわゆるワイドバンドギャップ半導体材料を用いた場合、従来から用いられてきたケイ素で形成された素子よりも電力損失が低いため、電力用半導体装置の高効率化が可能となる。また、耐電圧性が高く、許容電流密度も高いため、電力用半導体装置の小型化が可能となる。さらにワイドバンドギャップ半導体素子は、耐熱性が高いので、高温動作が可能であり、ヒートシンクの放熱フィンの小型化や、水冷部の空冷化も可能となるので、電力用半導体装置の一層の小型化が可能になる。 Here, for example, when a so-called wide band gap semiconductor material such as silicon carbide, gallium nitride-based material, or diamond is used for a semiconductor element functioning as a switching element or a rectifying element, it is formed of silicon that has been conventionally used. Since the power loss is lower than that of the element, the efficiency of the power semiconductor device can be increased. Further, since the withstand voltage is high and the allowable current density is also high, the power semiconductor device can be downsized. In addition, wide band gap semiconductor elements have high heat resistance, so they can operate at high temperatures, and the heat sink fins can be downsized and the water cooling section can be air cooled. Is possible.
一方、ワイドバンドギャップ半導体素子の性能を発揮するには、半導体素子に電流が流れるときの電気抵抗を下げるとともに、半導体素子で発生した熱を効率よく放熱する必要がある。そのため、本発明の実施の形態に記載した導電性接合構造体を用いて半導体素子を実装すれば、放熱特性、電気伝導性にも優れるとともに、製造時や駆動時の熱サイクル下でも強固な接合を維持できるので、信頼性の高い半導体装置や半導体モジュールを得ることができる。 On the other hand, in order to exhibit the performance of the wide band gap semiconductor element, it is necessary to reduce the electrical resistance when current flows through the semiconductor element and to efficiently dissipate the heat generated in the semiconductor element. Therefore, if a semiconductor element is mounted using the conductive bonding structure described in the embodiment of the present invention, the heat dissipation characteristics and the electric conductivity are excellent, and the bonding is strong even under a thermal cycle during manufacturing or driving. Therefore, a highly reliable semiconductor device or semiconductor module can be obtained.
以上のように、本実施の形態2にかかる半導体装置100によれば、回路パターン6が形成された回路基板11と、回路パターン6上に実装された半導体素子7とを備え、半導体素子7と回路パターン6への接合に、上述した導電性接合構造体5を用いるようにしたので、製造時や駆動時の熱サイクル下でも強固な接合を維持し、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
As described above, the
また、本実施の形態2にかかる半導体装置100の製造方法によれば、半導体装置100を構成する回路基板11の回路パターン6上の所定範囲に、金属微粒子1を骨材とする焼結系のペースト材料3の塗布層を形成する工程(ステップS20)と、ペースト材料3の塗布面に金属微粒子1の粒子径よりも大きな径φ4fを有する樹脂繊維4fを用いたシート状の網状樹脂体である樹脂メッシュ4を載せる工程(ステップS30)と、樹脂メッシュ4の上に半導体素子7を設置して加圧し、網目内に樹脂ペースト3が充填されるように樹脂メッシュ4を塗布層中に埋設させる工程(ステップS40)と、金属微粒子1どうしが焼結するように加熱して、半導体素子7を回路パターン6の所定位置に接合する工程(ステップS50〜S80)と、を含むようにしたので、製造時や駆動時の熱サイクル下でも強固な接合を維持し、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
In addition, according to the method for manufacturing the
実施の形態3.
本実施の形態3では、実施の形態1の比較試験で用いたような樹脂メッシュを内蔵した焼結フィルムを用いて半導体素子を回路パターンに接合する導電性接合構造体を形成した。その他の部材については実施の形態2の半導体装置と同様であるので、説明を省略する。
In the third embodiment, a conductive bonding structure for bonding a semiconductor element to a circuit pattern is formed using a sintered film containing a resin mesh as used in the comparative test of the first embodiment. Since other members are the same as those of the semiconductor device of the second embodiment, description thereof is omitted.
図8と図9は、本実施の形態3にかかる半導体装置および半導体装置の製造方法を説明するためのもので、図8は図5と同様に半導体素子と回路パターン間の接合部分の断面を拡大した拡大図で、図8(a)は接合直前の状態(図2のa−a断面に対応)、図8(b)は接合途中の状態(図2のb−b断面に対応)、図8(c)は接合後の状態(図2のb−b断面に対応)を示す。また、図9は導電性接合構造体を用いて半導体装置を製造する方法を説明するためのフローチャートである。なお、半導体装置としての構成は実施の形態2で説明した図4と同様であるので記載を省略する。 8 and 9 are diagrams for explaining the semiconductor device and the method for manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment. FIG. 8 is a cross-sectional view of the junction between the semiconductor element and the circuit pattern, similar to FIG. 8 (a) is a state immediately before joining (corresponding to the section aa in FIG. 2), FIG. 8 (b) is a state in the middle of joining (corresponding to the section bb in FIG. 2), FIG. 8C shows a state after bonding (corresponding to the bb cross section of FIG. 2). FIG. 9 is a flowchart for explaining a method of manufacturing a semiconductor device using a conductive bonding structure. Note that the structure of the semiconductor device is the same as that in FIG.
図8の拡大断面図および図9のフローチャートを用いて製造方法について説明する。ただし、図9において、ステップS50以降は実施の形態2で示した工程と同様であるので説明を省略する。
半導体素子7を実装するための回路パターン6が形成された回路基板11を所定位置にセッティングして接合を開始する(ステップS10)。図8(a)に示すように、銅の回路パターン6上(厳密には貴金属メッキ層6c上)の所定の範囲に焼結系ペースト材料3を印刷またはディスペンスにより塗布(ステップS22)し、塗布膜の上に樹脂メッシュを内蔵した焼結フィルム5Fを載せる(ステップS32)。さらに、図8(b)に示すように、焼結フィルム5F上に焼結系ペースト材料3をディスペンスにより塗布(ステップS36)し、半導体素子7を搭載する(ステップS42)。以降、図6で示したステップ50以降の工程を実施すると、図8(c)に示すように半導体素子7と回路パターン6との接合が完了する(ステップS90)。
The manufacturing method will be described with reference to the enlarged sectional view of FIG. 8 and the flowchart of FIG. However, in FIG. 9, since step S50 and subsequent steps are the same as those shown in the second embodiment, the description thereof is omitted.
The
なお、半導体素子7を搭載する際に加圧して、焼結系ペースト材料3を平坦化したり、塗布膜との界面のガス抜きをしたりするようにしてもよい。キュア(ステップS50〜S80)の際、実施の形態2と同様に、治具または組立装置により荷重を印加した状態で行っても良い。図示しないが、このようにして上記導電性接合構造体5を接合体の構成部分とした半導体装置100または半導体モジュールが製造できる。これらの半導体装置100は、特に導電性接合構造体5において優れた電気伝導性、熱伝導性、応力緩和性を有するため、高温動作環境に対応でき、熱ストレスに優れる。特に、パワー半導体装置は高温で使用されるので、更に効果が顕著となる。なお、図では金属被覆層4mbを有する樹脂メッシュ4で説明したが、実施の形態1で説明したように金属被覆層4mbがなくても、樹脂メッシュ4は、アンカー効果により硬い金属焼結体1sの中で強く保持される。金属被覆層4mbがある場合と比較して電気伝導性と熱伝導性に劣るが、低弾性化効果と焼結収縮の低減効果は発現する。
Note that pressure may be applied when mounting the
予め作成された樹脂メッシュ内蔵焼結フィルム5Fを半導体素子7と回路パターン6のような導電体との間に挟み込んだ状態で、新たに塗布した焼結系ペースト材料3を焼結させることで、容易に接合層の厚さt5を増大させることが可能である。接合層の厚さt5を増大することで、横歪みに対する応力緩和性能が増大し、より信頼性の高い半導体装置および半導体モジュールを得ることができる。また、予め作成された焼結フィルム5Fは機械的に把持(減圧吸着保持など)できる剛性を持つので、半導体装置および半導体モジュールの製造工程において、容易に取り扱うことができる。
By sintering the newly applied sintered
また、均一な厚さの焼結フィルム5Fを挟んで焼結系ペースト材料3を塗布するので、接合層厚さt5に対する樹脂メッシュ4の厚さt4の割合の範囲を20%〜80%の範囲に低く設定しても、流動性のある焼結系ペースト3のみを塗布したときと較べて、半導体素子7の姿勢を制御することが可能である。
Further, across the
なお、焼結フィルム5Fには、図3(c)で示したような焼結が完了していない一次焼結体5p2の状態のものを使用してもよく、その場合、焼結フィルムの上下に塗布した焼結性ペースト3の金属微粒子1に対する接合力も高くなる。
Incidentally, the
以上のように、本実施の形態3にかかる半導体装置の製造方法によれば、半導体装置100を構成する回路基板11の回路パターン6上の所定範囲に、金属微粒子1を骨材とする焼結系のペースト材料3により、第1の塗布層を形成する工程(ステップS22)と、樹脂繊維4maを用いてシート状に形成された網状樹脂体である樹脂メッシュ4を内蔵し、樹脂繊維4maの径φ4fおよび樹脂メッシュ4の網目の開口D4fよりも小さな粒子径を有する金属微粒子1を焼結して形成されたフィルム5Fを、第1の塗布層の塗布面に載せる工程(ステップS32)と、フィルム5F上にペースト材料3により、第2の塗布層を形成する工程(ステップS36)と、第2の塗布層の塗布面に半導体素子7を設置する工程(ステップS42)と、金属微粒子1どうしが焼結するように加熱して、半導体素子7を回路パターン6の所定位置に接合する工程(ステップS50〜80)と、を含む製造時や駆動時の熱サイクル下でも強固な接合を維持し、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。また、フィルム5Fは樹脂メッシュ4単独の場合よりも容易に把持できるので工程が簡略される。
As described above, according to the manufacturing method of the semiconductor device according to the third embodiment, the sintering using the metal fine particles 1 as an aggregate in a predetermined range on the
なお、上記各実施の形態においては、樹脂メッシュには縦繊維と横繊維が直交する場合を示したがそれに限られることはない。また、縦繊維と横繊維が1対1で編み込んでいなくてもよく、交差回数を一つおきに飛ばしたり、あるいは一方向の繊維をからめてメッシュ状に形成したりと、適宜変更してもよい。また、上記各実施の形態においては、導電性接合構造体中に樹脂メッシュを1層介在させた例のみを記したが、これに限定されることはなく、複数層設けてもよい。 In each of the above embodiments, the case where the longitudinal fibers and the transverse fibers are orthogonal to the resin mesh is shown, but the present invention is not limited to this. Also, the longitudinal fibers and the transverse fibers do not have to be knitted one-on-one, and every other number of crossings is skipped, or the fibers are unidirectionally formed to form a mesh. Also good. Moreover, in each said embodiment, although the example which made the resin mesh one layer interpose in the electroconductive joining structure was described, it is not limited to this, You may provide multiple layers.
もちろん、本発明の実施の形態にかかる導電性接合構造体やこれを用いた接合方法は、半導体以外の部材に用いても信頼性の高い接合体を形成することができることは言うまでもない。 Of course, it goes without saying that a highly reliable bonded body can be formed even when the conductive bonded structure according to the embodiment of the present invention and the bonding method using the same are used for members other than semiconductors.
1 銀フィラー(金属微粒子)、 1s 焼結構造体(金属微粒子焼結体)、 2 分散媒、 3 焼結性ペースト、 4 網状樹脂体(樹脂メッシュ)、 4ma 樹脂繊維(芯)、 4mb 金属被覆層、 4f 繊維(4fv:縦繊維、4fh:横繊維)、 5 導電性接合構造体、 5F 樹脂メッシュ内蔵導電性焼結フィルム、 5p1 導電性接合構造前駆体、 5p2 導電性接合構造一次焼結体。
6 回路パターン(導体)、 6f (回路パターンの)対向面、 7 半導体素子、 7f (半導体素子の)対向面、 10 接合体、 11 回路基板、 100 半導体装置。
D4f 網目の開口(目開き)、 t4 樹脂メッシュの厚み、 t5 導電性接合構造体の厚み、 φ4f 樹脂繊維の径。
1 Silver filler (metal fine particles), 1s sintered structure (metal fine particle sintered body), 2 dispersion medium, 3 sinterable paste, 4 reticulated resin body (resin mesh), 4 ma resin fiber (core), 4 mb metallization layer, 4f fibers (4f v: vertical fibers, 4f h: transverse fibers), 5 conductive connection structure, 5 F resin mesh internal conductive sintered film, 5 p1 conductive joint structure precursor, 5 p2 conductive Primary sintered body with adhesive bonding structure.
6 Circuit pattern (conductor), 6f (circuit pattern) facing surface, 7 semiconductor element, 7f (semiconductor element) facing surface, 10 joined body, 11 circuit board, 100 semiconductor device.
D 4f mesh opening (opening), t 4 resin mesh thickness, the thickness of t 5 conductive connection structure, the diameter of phi 4f resin fibers.
Claims (11)
樹脂繊維を用いてシート状に形成され、シート面が前記対向面に向くように前記対向面間に敷設された網状樹脂体と、
前記樹脂繊維の径および前記網状樹脂体の網目の開口よりも小さな粒子径を有する金属微粒子を、前記網目内を含む前記対向面間に充填し、当該金属の融点よりも低い温度で焼結することにより形成される焼結構造体と、
を備えたことを特徴とする導電性接合構造体。 A conductive joint structure that is interposed between opposing surfaces of two members facing each other with a predetermined interval, and conductively joins the two members,
A net-like resin body that is formed into a sheet shape using resin fibers, and is laid between the facing surfaces such that the sheet surface faces the facing surface;
Metal fine particles having a particle diameter smaller than the diameter of the resin fiber and the mesh opening of the network resin body are filled between the opposing surfaces including the inside of the mesh, and sintered at a temperature lower than the melting point of the metal. A sintered structure formed by
A conductive joint structure comprising:
前記樹脂繊維の径が、5μm〜100μmであり、
前記網状樹脂体の網目の開口が、20μm〜500μmである、
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の導電性接合構造体。 The metal fine particles have a particle size of 1 nm to 10 μm,
The resin fiber has a diameter of 5 μm to 100 μm,
The mesh opening of the network resin body is 20 μm to 500 μm.
The conductive joint structure according to any one of claims 1 to 5, wherein
前記回路パターン上に実装された半導体素子と、を備え
前記半導体素子の前記回路パターンへの接合に、
請求項1ないし6のいずれか1項に記載の導電性接合構造体を用いたことを特徴とする半導体装置。 A circuit board on which a circuit pattern is formed;
A semiconductor element mounted on the circuit pattern, and for joining the semiconductor element to the circuit pattern,
A semiconductor device using the conductive bonding structure according to claim 1.
前記塗布層の塗布面に前記金属微粒子の粒子径よりも大きな径を有する樹脂繊維を用いたシート状の網状樹脂体を載せる工程と、
前記網状樹脂体の上に半導体素子を設置して加圧し、前記網状樹脂体の網目内に前記ペースト材料が充填されるように前記網状樹脂体を前記塗布層中に埋設させる工程と、
前記金属微粒子どうしが焼結するように加熱して、前記半導体素子を前記回路パターンの所定位置に接合する工程と、を含む、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a coating layer of a sintered paste material using metal fine particles as an aggregate in a predetermined range on a circuit pattern of a circuit board constituting a semiconductor device;
Placing a sheet-like net-like resin body using resin fibers having a diameter larger than the particle diameter of the metal fine particles on the coating surface of the coating layer;
Placing a semiconductor element on the mesh resin body and pressurizing it, and embedding the mesh resin body in the coating layer so that the paste material is filled in the mesh of the mesh resin body;
Heating the metal fine particles to sinter, and bonding the semiconductor element to a predetermined position of the circuit pattern.
A method for manufacturing a semiconductor device.
樹脂繊維を用いてシート状に形成された網状樹脂体を内蔵し、前記樹脂繊維の径および前記網状樹脂体の網目の開口よりも小さな粒子径を有する金属微粒子を焼結して形成されたフィルムを、前記第1の塗布層の塗布面に載せる工程と、
前記フィルム上に前記ペースト材料により、第2の塗布層を形成する工程と、
前記第2の塗布層の塗布面に半導体素子を設置する工程と、
前記金属微粒子どうしが焼結するように加熱して、前記半導体素子を前記回路パターンの所定位置に接合する工程と、を含む、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a first coating layer in a predetermined range on a circuit pattern of a circuit board constituting a semiconductor device by using a sintered paste material containing metal fine particles as an aggregate;
A film formed by sintering a metal fine particle having a particle diameter smaller than the diameter of the resin fiber and the mesh opening of the mesh resin body, incorporating a mesh-like resin body formed into a sheet shape using resin fibers On the application surface of the first application layer,
Forming a second coating layer on the film with the paste material;
Installing a semiconductor element on the coating surface of the second coating layer;
Heating the metal fine particles to sinter, and bonding the semiconductor element to a predetermined position of the circuit pattern.
A method for manufacturing a semiconductor device.
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