KR102591963B1 - Laminated structure for metal bonding and method for metal bonding - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반응 금속층 및 산화 방지 금속층을 포함하는 접합 금속 적층체를 통해 산화막 형성을 억제하여 접합력을 증가시킬 수 있는 금속 접합용 적층 구조체 및 금속 접합 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 금속 접합용 적층 구조체는 접합 대상물 중 어느 하나 상에 제공되는 제1 접합 금속 적층체; 접합 대상물 중 다른 하나 상에 제공되는 제2 접합 금속 적층체; 및 상기 제1 접합 금속 적층체 및 상기 제2 접합 금속 적층체의 사이에 제공되며, 주석(Sn)을 포함하는 솔더 금속부;를 포함할 수 있다.The present invention provides a laminate structure for metal bonding and a metal bonding method that can increase bonding strength by suppressing oxide film formation through a bonded metal laminate including a reactive metal layer and an oxidation-resistant metal layer.
A laminate structure for metal bonding according to an embodiment of the present invention includes a first bonding metal laminate provided on one of the bonding objects; a second bonded metal laminate provided on another one of the bonded objects; and a solder metal portion provided between the first bonded metal laminate and the second bonded metal laminate and containing tin (Sn).
Description
본 발명은 금속 접합용 적층 구조체 및 금속 접합 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 금속층을 적층한 금속 접합용 적층 구조체 및 금속 접합 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a laminated structure for metal bonding and a metal bonding method, and more specifically, to a laminated structure for metal bonding and a metal bonding method in which a plurality of metal layers are laminated.
금속 접합은 전기 또는 열 전달의 목적으로 두 개의 대상물을 접합하는 공정이다. 이러한 금속 접합은 플립칩 본딩, 레이저 다이오드 칩 본딩, 고출력 발광 다이오드 칩 본딩, 고출력 전자 소자 칩 본딩 등 동작 시 고열이 발생되는 소자의 방열을 위한 패키징에 본딩하는 공정에 사용된다. 추가로, 금속 접합은 적층 세라믹 콘덴서(multi-layer ceramic condenser; MLCC) 등의 칩 캐패시터, 칩 다이오드, 칩 저항 등 다양한 부품의 전기적 결선을 위한 솔더 본딩에도 사용된다.Metal joining is the process of joining two objects for the purpose of electrical or heat transfer. This metal bonding is used in the bonding process to packaging for heat dissipation of devices that generate high heat during operation, such as flip chip bonding, laser diode chip bonding, high-output light-emitting diode chip bonding, and high-output electronic device chip bonding. Additionally, metal bonding is also used for solder bonding for the electrical connection of various components such as chip capacitors, chip diodes, and chip resistors, such as multi-layer ceramic condensers (MLCC).
금속 접합에 사용되는 솔더 금속으로는 주석(Sn)과 납(Pb)이 있으며, 납(Pb)은 환경 오염 등의 문제로 주석(Sn)이 주로 사용되고 있다. 주석(Sn)은 대기압에서 녹는점이 232℃로 대부분의 금속과 공융계(eutectic) 합금을 이루어 낮은 온도에서 두 개의 대상물을 접합시킬 수 있다는 장점이 있다.Solder metals used for metal joining include tin (Sn) and lead (Pb), and tin (Sn) is mainly used due to problems such as environmental pollution. Tin (Sn) has a melting point of 232°C at atmospheric pressure, forming a eutectic alloy with most metals, and has the advantage of being able to join two objects at low temperatures.
이때, 주석(Sn)과 합금을 형성하여 접합되는 접합 금속 적층체에 주로 금(Au)이 사용된다. 금(Au)은 열 및 전기전도도가 양호하고 표면 산화막이 형성되지 않는다는 장점이 있다. 그러나 금은 귀금속으로서 매우 고가의 재료로 금속 접합에 사용 시 공정 단가가 증가하는 단점이 있다.At this time, gold (Au) is mainly used in the bonded metal laminate that is joined by forming an alloy with tin (Sn). Gold (Au) has the advantage of good thermal and electrical conductivity and that no surface oxide film is formed. However, gold is a precious metal and is a very expensive material, so it has the disadvantage of increasing process costs when used for metal bonding.
따라서, 금(Au)을 대체하여 금속 접합의 단가를 낮추면서도 높은 전기 및 열전도도를 갖는 접합 금속 적층체의 형성 기술이 요구된다.Therefore, there is a need for a technology to replace gold (Au) to form a bonded metal laminate that has high electrical and thermal conductivity while lowering the unit cost of metal bonding.
본 발명은 반응 금속층 및 산화 방지 금속층을 포함하는 접합 금속 적층체를 통해 산화막 형성을 억제하여 접합력을 증가시킬 수 있는 금속 접합용 적층 구조체 및 금속 접합 방법을 제공한다.The present invention provides a laminate structure for metal bonding and a metal bonding method that can increase bonding strength by suppressing oxide film formation through a bonded metal laminate including a reactive metal layer and an oxidation-resistant metal layer.
본 발명의 일실시예에 따른 금속 접합용 적층 구조체는 접합 대상물 중 어느 하나 상에 제공되는 제1 접합 금속 적층체; 접합 대상물 중 다른 하나 상에 제공되는 제2 접합 금속 적층체; 및 상기 제1 접합 금속 적층체 및 상기 제2 접합 금속 적층체의 사이에 제공되며, 주석(Sn)을 포함하는 솔더 금속부;를 포함할 수 있다.A laminate structure for metal bonding according to an embodiment of the present invention includes a first bonding metal laminate provided on one of the bonding objects; a second bonded metal laminate provided on another one of the bonded objects; and a solder metal portion provided between the first bonded metal laminate and the second bonded metal laminate and containing tin (Sn).
이때, 상기 제1 접합 금속 적층체는, 상기 접합 대상물 중 어느 하나 상에 제공되어, 상기 주석(Sn)과 반응하여 제1 공융계 합금을 형성할 수 있는 제1 반응 금속층; 및 상기 제1 반응 금속층의 상에 제공되어, 상기 제1 반응 금속층의 산화를 방지하는 제1 산화 방지 금속층;을 포함할 수 있다.At this time, the first bonded metal laminate includes: a first reactive metal layer provided on any one of the bonded objects and capable of reacting with the tin (Sn) to form a first eutectic alloy; and a first anti-oxidation metal layer provided on the first reactive metal layer to prevent oxidation of the first reactive metal layer.
또한, 상기 제2 접합 금속 적층체는, 상기 접합 대상물 중 다른 하나 상에 제공되어, 상기 주석(Sn)과 반응하여 제2 공융계 합금을 형성할 수 있는 제2 반응 금속층; 및 상기 제2 반응 금속층의 상에 제공되어, 상기 제2 반응 금속층의 산화를 방지하는 제2 산화 방지 금속층;을 포함할 수 있다.In addition, the second bonded metal laminate includes a second reactive metal layer provided on another one of the bonded objects and capable of reacting with the tin (Sn) to form a second eutectic alloy; and a second anti-oxidation metal layer provided on the second reactive metal layer to prevent oxidation of the second reactive metal layer.
상기 제1 산화 방지 금속층의 두께는 상기 제1 반응 금속층의 두께의 10% 이하이고, 상기 제2 산화 방지 금속층의 두께는 상기 제2 반응 금속층의 두께의 10% 이하일 수 있다.The thickness of the first anti-oxidation metal layer may be 10% or less of the thickness of the first reactive metal layer, and the thickness of the second anti-oxidation metal layer may be 10% or less of the thickness of the second reactive metal layer.
상기 제1 접합 금속 적층체는, 상기 접합 대상물 중 어느 하나와 상기 제1 반응 금속층의 사이에 제공되어, 상기 솔더 금속부, 제1 반응 금속층 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 어느 하나로 확산하는 것을 방지하는 제1 장벽 금속층;을 더 포함할 수 있다.The first bonding metal laminate is provided between any one of the bonding objects and the first reactive metal layer, and at least one of the solder metal portion, the first reactive metal layer, and their alloy is connected to any of the bonding objects. It may further include a first barrier metal layer that prevents diffusion.
상기 제2 접합 금속 적층체는, 상기 접합 대상물 중 다른 하나와 상기 제2 반응 금속층의 사이에 제공되어, 상기 솔더 금속부, 제2 반응 금속층 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 다른 하나로 확산하는 것을 방지하는 제2 장벽 금속층;을 더 포함할 수 있다.The second bonded metal laminate is provided between another one of the bonded objects and the second reactive metal layer, and at least one of the solder metal portion, the second reactive metal layer, and their alloy is connected to the other of the bonded objects. It may further include a second barrier metal layer that prevents diffusion.
상기 제1 공융계 합금 및 상기 제2 공융계 합금 각각은 금속 접합을 위한 열처리 온도에서 적어도 부분적으로 용융되고, 상기 제1 장벽 금속층과 상기 제1 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도는, 상기 제1 공융계 합금의 용융 온도보다 높고, 상기 제2 장벽 금속층과 상기 제2 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도는, 상기 제2 공융계 합금의 용융 온도보다 높을 수 있다.Each of the first eutectic alloy and the second eutectic alloy is at least partially melted at a heat treatment temperature for metal joining, and the melting temperature of the alloy formed by reacting the first barrier metal layer and the first eutectic alloy is, The melting temperature of the alloy formed by reacting the second barrier metal layer and the second eutectic alloy may be higher than the melting temperature of the first eutectic alloy.
상기 제1 장벽 금속층 및 상기 제2 장벽 금속층 각각의 두께는 100 내지 300㎚일 수 있다.The thickness of each of the first barrier metal layer and the second barrier metal layer may be 100 to 300 nm.
상기 제1 접합 금속 적층체는, 상기 접합 대상물 중 어느 하나와 상기 제1 장벽 금속층의 사이에 제공되어, 상기 솔더 금속부, 제1 반응 금속층 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 어느 하나로 확산하는 것을 추가로 방지하는 제1 추가 장벽 금속층;을 더 포함하고, 상기 제1 추가 장벽 금속층은 상기 제1 장벽 금속층에 포함된 금속과 상이한 금속을 포함할 수 있다.The first bonding metal laminate is provided between any one of the bonding objects and the first barrier metal layer, and at least one of the solder metal portion, the first reactive metal layer, and their alloy is connected to any of the bonding objects. It further includes a first additional barrier metal layer that further prevents diffusion into one layer, wherein the first additional barrier metal layer may include a metal different from the metal included in the first barrier metal layer.
상기 제2 접합 금속 적층체는, 상기 접합 대상물 중 다른 하나와 상기 제2 장벽 금속층의 사이에 제공되어, 상기 솔더 금속부, 제2 반응 금속층 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 다른 하나로 확산하는 것을 추가로 방지하는 제2 추가 장벽 금속층;을 더 포함하고, 상기 제2 추가 장벽 금속층은 상기 제2 장벽 금속층에 포함된 금속과 상이한 금속을 포함할 수 있다.The second bonded metal laminate is provided between the other of the bonded objects and the second barrier metal layer, so that at least one of the solder metal portion, the second reactive metal layer, and their alloy is connected to the other of the bonded objects. It further includes a second additional barrier metal layer that further prevents diffusion into one layer, wherein the second additional barrier metal layer may include a metal different from the metal included in the second barrier metal layer.
상기 제1 추가 장벽 금속층과 제1 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도는, 상기 제1 장벽 금속층과 제1 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도보다 높고, 상기 제2 추가 장벽 금속층과 제2 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도는, 상기 제2 장벽 금속층과 제2 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도보다 높을 수 있다.The melting temperature of the alloy formed by reacting the first additional barrier metal layer and the first eutectic alloy is higher than the melting temperature of the alloy formed by reacting the first barrier metal layer and the first eutectic alloy, and the second additional barrier metal layer The melting temperature of the alloy formed by reacting the second eutectic alloy may be higher than the melting temperature of the alloy formed by reacting the second barrier metal layer and the second eutectic alloy.
상기 제1 추가 장벽 금속층 및 상기 제2 추가 장벽 금속층 각각의 두께는 100 내지 300㎚일 수 있다.The thickness of each of the first additional barrier metal layer and the second additional barrier metal layer may be 100 to 300 nm.
상기 제1 반응 금속층 및 상기 제2 반응 금속층 각각은 은(Ag), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al) 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 제1 산화 방지 금속층 및 상기 제2 산화 방지 금속층 각각은 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr)을 포함할 수 있다.Each of the first reactive metal layer and the second reactive metal layer includes at least one of silver (Ag), copper (Cu), and aluminum (Al), and each of the first anti-oxidation metal layer and the second anti-oxidation metal layer It may contain nickel (Ni) or chromium (Cr).
본 발명의 다른 일실시예에 따른 금속 접합 방법은 접합 대상물 중 어느 하나 상에, 외부에서 제공되는 주석(Sn)과 반응하여 제1 공융계 합금을 형성할 수 있는 제1 반응 금속층 및 상기 제1 반응 금속층의 산화를 방지하는 제1 산화 방지 금속층을 구비하는 제1 접합 금속 적층체를 준비하는 과정; 접합 대상물 중 다른 하나 상에, 상기 주석(Sn)과 반응하여 제2 공융계 합금을 형성할 수 있는 제2 반응 금속층 및 상기 제2 반응 금속층의 산화를 방지하는 제2 산화 방지 금속층을 구비하는 제2 접합 금속 적층체를 준비하는 과정; 상기 제1 접합 금속 적층체 및 상기 제2 접합 금속 적층체의 사이에, 상기 주석(Sn)을 포함하는 솔더 금속부를 제공하는 과정; 상기 제1 접합 금속 적층체와 상기 제2 접합 금속 적층체를 서로 대향하도록 적층하여 금속 접합용 적층 구조체를 형성하는 과정; 및 형성된 상기 금속 접합용 적층 구조체를 열처리하는 과정;을 포함할 수 있다.A metal bonding method according to another embodiment of the present invention includes a first reactive metal layer capable of forming a first eutectic alloy by reacting with externally provided tin (Sn) on any one of the bonding objects, and the first reactive metal layer capable of forming a first eutectic alloy. A process of preparing a first bonded metal laminate having a first oxidation-resistant metal layer that prevents oxidation of the reactive metal layer; A second reactive metal layer capable of reacting with tin (Sn) to form a second eutectic alloy, and a second anti-oxidation metal layer for preventing oxidation of the second reactive metal layer, on another one of the bonding objects. 2 Process of preparing bonded metal laminate; providing a solder metal portion containing tin (Sn) between the first bonded metal laminate and the second bonded metal laminate; forming a laminate structure for metal bonding by stacking the first bonded metal laminate and the second bonded metal laminate to face each other; And a process of heat treating the formed laminated structure for metal bonding.
상기 제1 접합 금속 적층체는, 상기 접합 대상물 중 어느 하나와 상기 제1 반응 금속층의 사이에 제공되어, 상기 솔더 금속부, 제1 반응 금속층 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 어느 하나로 확산하는 것을 방지하는 제1 장벽 금속층;을 더 포함할 수 있다.The first bonding metal laminate is provided between any one of the bonding objects and the first reactive metal layer, and at least one of the solder metal portion, the first reactive metal layer, and their alloy is connected to any of the bonding objects. It may further include a first barrier metal layer that prevents diffusion.
상기 제2 접합 금속 적층체는, 상기 접합 대상물 중 다른 하나와 상기 제2 반응 금속층의 사이에 제공되어, 상기 솔더 금속부, 제2 반응 금속층 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 다른 하나로 확산하는 것을 방지하는 제2 장벽 금속층;을 더 포함할 수 있다.The second bonded metal laminate is provided between another one of the bonded objects and the second reactive metal layer, and at least one of the solder metal portion, the second reactive metal layer, and their alloy is connected to the other of the bonded objects. It may further include a second barrier metal layer that prevents diffusion.
상기 제1 공융계 합금 및 상기 제2 공융계 합금 각각은 금속 접합을 위한 열처리 온도에서 적어도 부분적으로 용융되고, 상기 제1 장벽 금속층과 상기 제1 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도는, 상기 제1 공융계 합금의 용융 온도보다 높고, 상기 제2 장벽 금속층과 상기 제2 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도는, 상기 제2 공융계 합금의 용융 온도보다 높을 수 있다.Each of the first eutectic alloy and the second eutectic alloy is at least partially melted at a heat treatment temperature for metal joining, and the melting temperature of the alloy formed by reacting the first barrier metal layer and the first eutectic alloy is, The melting temperature of the alloy formed by reacting the second barrier metal layer and the second eutectic alloy may be higher than the melting temperature of the first eutectic alloy.
상기 제1 접합 금속 적층체는, 상기 접합 대상물 중 어느 하나와 상기 제1 장벽 금속층의 사이에 제공되어, 상기 솔더 금속부, 제1 반응 금속층 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 어느 하나로 확산하는 것을 추가로 방지하는 제1 추가 장벽 금속층;을 더 포함하고, 상기 제1 추가 장벽 금속층은 상기 제1 장벽 금속층에 포함된 금속과 상이한 금속을 포함할 수 있다.The first bonding metal laminate is provided between any one of the bonding objects and the first barrier metal layer, and at least one of the solder metal portion, the first reactive metal layer, and their alloy is connected to any of the bonding objects. It further includes a first additional barrier metal layer that further prevents diffusion into one layer, wherein the first additional barrier metal layer may include a metal different from the metal included in the first barrier metal layer.
상기 제2 접합 금속 적층체는, 상기 접합 대상물 중 다른 하나와 상기 제2 장벽 금속층의 사이에 제공되어, 상기 솔더 금속부, 제2 반응 금속층 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 다른 하나로 확산하는 것을 추가로 방지하는 제2 추가 장벽 금속층;을 더 포함하고, 상기 제2 추가 장벽 금속층은 상기 제2 장벽 금속층에 포함된 금속과 상이한 금속을 포함할 수 있다.The second bonded metal laminate is provided between the other of the bonded objects and the second barrier metal layer, so that at least one of the solder metal portion, the second reactive metal layer, and their alloy is connected to the other of the bonded objects. It further includes a second additional barrier metal layer that further prevents diffusion into one layer, wherein the second additional barrier metal layer may include a metal different from the metal included in the second barrier metal layer.
상기 제1 추가 장벽 금속층과 제1 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도는, 상기 제1 장벽 금속층과 제1 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도보다 높고, 상기 제2 추가 장벽 금속층과 제2 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도는, 상기 제2 장벽 금속층과 제2 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도보다 높을 수 있다.The melting temperature of the alloy formed by reacting the first additional barrier metal layer and the first eutectic alloy is higher than the melting temperature of the alloy formed by reacting the first barrier metal layer and the first eutectic alloy, and the second additional barrier metal layer The melting temperature of the alloy formed by reacting the second eutectic alloy may be higher than the melting temperature of the alloy formed by reacting the second barrier metal layer and the second eutectic alloy.
본 발명의 실시 형태에 따른 금속 접합용 적층 구조체는 주석(Sn)과 공융계 합금을 형성하는 반응 금속층과 산화 방지 금속층을 구비하는 접합 금속 적층체를 포함함으로써, 산화막 형성을 억제하여 접합력을 증가시킬 수 있다. 그리고 금속 접합용 적층 구조체는 주석(Sn)을 포함하는 솔더 금속부를 구비하여 접합 금속 적층체에 주석(Sn)을 공급할 수 있다. 또한, 접합 금속 적층체는 장벽 금속층 및 추가 장벽 금속층을 더 포함하여 공융계 합금을 형성하는 금속이 접합 대상물로 확산하는 것을 방지하여 접합 대상물을 보호할 수 있다. 공융계 합금은 금속 접합을 위한 열처리 온도에서 적어도 부분적으로 용융됨으로써, 주석(Sn)과 반응 금속층이 합금화될 수 있다. 이때, 장벽 금속층 및 추가 장벽 금속층 각각이 공융계 합금과 반응하여 형성된 합금의 용융 온도는 공융계 합금의 용융 온도보다 높을 수 있다. 이로 인해, 장벽 금속층 및 추가 장벽 금속층은 용융 상태의 공융계 합금과 반응하여 고체화시킬 수 있고, 이에 따라 접합 대상물 간에 금속 접합이 진행될 수 있다.The laminate structure for metal bonding according to an embodiment of the present invention includes a bonding metal laminate including a reactive metal layer that forms a eutectic alloy with tin (Sn) and an oxidation-preventing metal layer, thereby suppressing the formation of an oxide film and increasing bonding strength. You can. Additionally, the laminate structure for metal bonding includes a solder metal portion containing tin (Sn), so that tin (Sn) can be supplied to the bonded metal laminate. Additionally, the bonded metal laminate may further include a barrier metal layer and an additional barrier metal layer to protect the bonded object by preventing the metal forming the eutectic alloy from diffusing into the bonded object. The eutectic alloy is at least partially melted at a heat treatment temperature for metal bonding, so that tin (Sn) and the reactive metal layer can be alloyed. At this time, the melting temperature of the alloy formed by each of the barrier metal layer and the additional barrier metal layer reacting with the eutectic alloy may be higher than the melting temperature of the eutectic alloy. Because of this, the barrier metal layer and the additional barrier metal layer can react with the eutectic alloy in a molten state and solidify it, thereby allowing metal bonding to proceed between the objects to be joined.
그리고 금속 접합 방법은 두 접합 금속 적층체의 사이에 솔더 금속부를 제공하고, 두 접합 금속 적층체를 서로 대향하도록 적층하여 금속 접합용 적층 구조체를 형성하는 과정을 포함할 수 있다. 이때, 두 접합 금속 적층체 각각은 산화 방지 금속층을 포함함으로써, 금속 접합 시 산화막 형성을 억제하여 접합력을 증가시킬 수 있다.The metal bonding method may include providing a solder metal portion between two bonded metal laminates and stacking the two bonded metal laminates to face each other to form a laminated structure for metal bonding. At this time, each of the two bonded metal laminates includes an oxidation prevention metal layer, thereby suppressing the formation of an oxide film during metal bonding and increasing bonding strength.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 금속 접합용 적층 구조체의 적층 상태를 설명하기 위한 단면도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 접합 방법을 나타낸 순서도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 접합 방법의 열처리하는 과정 후 접합된 금속 접합용 적층 구조체를 설명하기 위한 단면도.1 is a cross-sectional view illustrating the stacked state of a laminated structure for metal bonding according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a flowchart showing a metal joining method according to another embodiment of the present invention.
Figure 3 is a cross-sectional view illustrating a laminated structure for metal bonding joined after heat treatment of a metal bonding method according to another embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하고, 도면은 본 발명의 실시예를 정확히 설명하기 위하여 크기가 부분적으로 과장될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and will be implemented in various different forms. These embodiments only serve to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to those skilled in the art to fully convey the scope of the invention. This is provided to inform you. During the description, the same reference numerals are assigned to the same components, and the drawings may be partially exaggerated in size to accurately describe embodiments of the present invention. In the drawings, the same reference numerals refer to the same elements.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 금속 접합용 적층 구조체의 적층 상태를 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a stacked state of a laminated structure for metal bonding according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 금속 접합용 적층 구조체는 접합 대상물 중 어느 하나(10a) 상에 제공되는 제1 접합 금속 적층체(100a); 접합 대상물 중 다른 하나(10b) 상에 제공되는 제2 접합 금속 적층체(100b); 및 상기 제1 접합 금속 적층체(100a) 및 상기 제2 접합 금속 적층체(100b)의 사이에 제공되며, 주석(Sn)을 포함하는 솔더 금속부(200);를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a laminate structure for metal bonding according to an embodiment of the present invention includes a first bonding metal laminate (100a) provided on one of the bonding objects (10a); a second bonded metal laminate (100b) provided on the other one (10b) of the bonded objects; and a
이때, 상기 제1 접합 금속 적층체(100a)는, 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a) 상에 제공되어, 상기 주석(Sn)과 반응하여 제1 공융계 합금을 형성할 수 있는 제1 반응 금속층(110a); 및 상기 제1 반응 금속층(110a)의 상에 제공되어, 상기 제1 반응 금속층(110a)의 산화를 방지하는 제1 산화 방지 금속층(120a);을 포함할 수 있다.At this time, the first
또한, 상기 제2 접합 금속 적층체(100b)는, 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b) 상에 제공되어, 상기 주석(Sn)과 반응하여 제2 공융계 합금을 형성할 수 있는 제2 반응 금속층(110b); 및 상기 제2 반응 금속층(110b)의 상에 제공되어, 상기 제2 반응 금속층(110b)의 산화를 방지하는 제2 산화 방지 금속층(120b);을 포함할 수 있다.In addition, the second bonded
상기 제1 접합 금속 적층체(100a)는 접합 대상물 중 어느 하나(10a) 상에 제공되며, 제1 반응 금속층(110a) 및 제1 산화 방지 금속층(120a)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 반응 금속층(110a)은 접합 대상물 중 어느 하나(10a) 상에 제공되어, 상기 제1 접합 금속 적층체(100a)의 외부에서 제공되는 주석(Sn)과 반응하여 제1 공융계 합금을 형성할 수 있다. 이때, 상기 제1 반응 금속층(110a)은 금속 접합을 위한 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 상기 주석(Sn)과 반응하여 적어도 부분적으로 용융 상태일 수 있다. 그리고 상기 제1 반응 금속층(110a)과 상기 주석(Sn)이 반응하여 형성된 이들의 합금의 용융 온도는 상기 주석(Sn)의 용융 온도보다 낮을 수 있다.The first bonded
그리고 상기 제1 산화 방지 금속층(120a)은 상기 제1 반응 금속층(110a)의 산화를 방지하기 위해, 산소 결합성이 낮은 금속을 포함할 수 있다. 본 발명의 금속 접합용 적층 구조체의 제1 접합 금속 적층체(100a)는 후술하는 바와 같이 제1 반응 금속층(110a)으로 금(Au)를 대체하여 상대적으로 저가의 재료인 은(Ag), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)을 사용할 수 있다. 그러나 은(Ag), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)의 높은 산소 결합성으로 인하여, 은(Ag), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 제1 반응 금속층(110a)은 상기 제1 반응 금속층(110a)의 산화를 방지하는 제1 산화 방지 금속층(120a)이 필요할 수 있다. 즉, 본 발명의 금속 접합용 적층 구조체의 제1 접합 금속 적층체(100a)는 제1 반응 금속층(110a)의 산화를 방지하는 제1 산화 방지 금속층(120a)을 포함함으로써, 고가의 금(Au)를 대체하여 금속 접합 단가를 절감할 수 있다. Additionally, the first oxidation-preventing
이렇게 상기 제1 접합 금속 적층체(100a)는 상기 제1 반응 금속층(110a) 및 상기 제1 산화 방지 금속층(120a)을 포함함으로써, 산화막 형성이 억제되어 금속 접합 시 접합 대상물 간의 접합력이 증가될 수 있다. 이때, 산화막은 금속의 국부적인 상호 확산 및 용융화를 억제하여, 상기 제1 반응 금속층(110a)과 상기 주석(Sn)의 합금화를 위한 반응을 방해함으로써, 접합 대상물 간의 금속 접합을 방해할 수 있다. 이로 인해, 상기 제1 접합 금속 적층체(100a)는 상기 제1 산화 방지 금속층(120a)을 포함함으로써, 상기 제1 반응 금속층(110a)의 산화막 형성이 억제되어 금속 접합이 원활하게 진행될 수 있다. In this way, the first bonded
마찬가지로, 상기 제2 접합 금속 적층체(100b)는 접합 대상물 중 다른 하나(10b) 상에 제공되며, 제2 반응 금속층(110b) 및 제2 산화 방지 금속층(120b)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제2 반응 금속층(110b)은 접합 대상물 중 어느 하나(10a) 상에 제공되어, 상기 제2 접합 금속 적층체(100b)의 외부에서 제공되는 주석(Sn)과 반응하여 제2 공융계 합금을 형성할 수 있다. 이때, 상기 제2 반응 금속층(110b)은 금속 접합을 위한 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 상기 주석(Sn)과 반응하여 적어도 부분적으로 용융 상태일 수 있다. 그리고 상기 제2 반응 금속층(110b)과 상기 주석(Sn)이 반응하여 형성된 이들의 합금의 용융 온도는 상기 주석(Sn)의 용융 온도보다 낮을 수 있다.Likewise, the second bonded
그리고 상기 제2 산화 방지 금속층(120b)은 상기 제2 반응 금속층(110b)의 산화를 방지하기 위해, 산소 결합성이 낮은 금속을 포함할 수 있다. 본 발명의 금속 접합용 적층 구조체의 제2 접합 금속 적층체(100b)는 후술하는 바와 같이 제2 반응 금속층(110b)으로 금(Au)를 대체하여 상대적으로 저가의 재료인 은(Ag), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)을 사용할 수 있다. 그러나 은(Ag), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)의 높은 산소 결합성으로 인하여, 은(Ag), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 제2 반응 금속층(110b)은 상기 제2 반응 금속층(110b)의 산화를 방지하는 제2 산화 방지 금속층(120b)이 필요할 수 있다. 즉, 본 발명의 금속 접합용 적층 구조체의 제2 접합 금속 적층체(100b)는 제2 반응 금속층(110b)의 산화를 방지하는 제2 산화 방지 금속층(120b)을 포함함으로써, 고가의 금(Au)를 대체하여 금속 접합 단가를 절감할 수 있다. Additionally, the second
이렇게 상기 제2 접합 금속 적층체(100b)는 상기 제2 반응 금속층(110b) 및 상기 제2 산화 방지 금속층(120b)을 포함함으로써, 산화막 형성이 억제되어 금속 접합 시 접합 대상물 간의 접합력이 증가될 수 있다. 이때, 산화막은 금속의 국부적인 상호 확산 및 용융화를 억제하여, 상기 제2 반응 금속층(110b)과 상기 주석(Sn)의 합금화를 위한 반응을 방해함으로써, 접합 대상물 간의 금속 접합을 방해할 수 있다. 이로 인해, 상기 제2 접합 금속 적층체(100b)는 상기 제2 산화 방지 금속층(120b)을 포함함으로써, 상기 제2 반응 금속층(110b)의 산화막 형성이 억제되어 금속 접합이 원활하게 진행될 수 있다.In this way, the second bonded
이때, 상기 제1 반응 금속층(110a)에 포함된 금속과 상기 제2 반응 금속층(110b)에 포함된 금속이 동일하고, 상기 제1 산화 방지 금속층(120a)에 포함된 금속과 상기 제2 산화 방지 금속층(120b)에 포함된 금속이 동일할 경우, 상기 제1 공융계 합금을 이루는 성분과 상기 제2 공융계 합금을 이루는 성분은 동일할 수 있다. 이로 인해, 상기 제1 공융계 합금과 상기 제2 공융계 합금은 하나의 합금층(300)으로 형성될 수 있다. 반면에, 상기 제1 반응 금속층(110a)에 포함된 금속과 상기 제2 반응 금속층(110b)에 포함된 금속이 상이하거나, 상기 제1 산화 방지 금속층(120a)에 포함된 금속과 상기 제2 산화 방지 금속층(120b)에 포함된 금속이 상이할 경우, 상기 제1 공융계 합금을 이루는 성분과 상기 제2 공융계 합금을 이루는 성분은 상이할 수 있다. 이로 인해, 상기 제1 공융계 합금과 상기 제2 공융계 합금은 각각 다른 합금층(300)으로 형성되거나, 서로 반응하여 섞임으로써 하나의 합금층(300)으로 형성될 수 있다.At this time, the metal included in the first
상기 솔더 금속부(200)는 상기 제1 접합 금속 적층체(100a) 및 상기 제2 접합 금속 적층체(100b)의 사이에 제공되며, 주석(Sn)을 포함함으로써 상기 제1 반응 금속층(110a) 및 상기 제2 반응 금속층(110b)에 상기 주석(Sn)을 공급할 수 있다. 이때, 상기 솔더 금속부(200)는 주석(Sn)을 포함하는 금속 또는 합금일 수 있다. 여기서, 상기 솔더 금속부(200)는 볼(ball), 와이어(wire), 페이스트(paste), 바(bar), 포일(foil), 플레이트(plate), 코일(coil), 튜브(tube), 디스크(disk) 등의 형태일 수 있다.The
상기 금속 접합용 적층 구조체는 금속 접합을 위한 열처리를 함으로써 접합 대상물을 금속 접합시킬 수 있다. 여기서, 상기 제1 접합 금속 적층체(100a)의 상기 제1 반응 금속층(110a) 및 상기 제2 접합 금속 적층체(100b)의 상기 제2 반응 금속층(110b) 각각은 상기 솔더 금속부(200)의 주석(Sn)과 반응하여 상기 제1 공융계 합금 및 상기 제2 공융계 합금을 형성할 수 있다. 이때, 상기 제1 공융계 합금 및 제2 공융계 합금은 금속 접합을 위한 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 적어도 부분적으로 용융 상태이고, 후술하는 제1 장벽 금속층(130a) 및 제2 장벽 금속층(130b)으로 확산되면서 고체화될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 접합 금속 적층체(100a) 및 상기 제2 접합 금속 적층체(100b)는 고체 상태가 되어 금속 접합이 진행될 수 있다. The laminated structure for metal bonding can bond objects to metal by performing heat treatment for metal bonding. Here, the first
이러한 금속 접합용 적층 구조체는 접합 대상물 중 어느 하나(10a) 및 접합 대상물 중 다른 하나(10b) 상에 형성하여 전기 또는 열 전달의 목적으로 두 개의 접합 대상물을 금속 접합할 수 있다. 이러한 상기 금속 접합용 적층 구조체는 플립칩 본딩, 레이저 다이오드 칩 본딩, 고출력 발광 다이오드 칩 본딩, 고출력 전자 소자 칩 본딩 등 동작 시 고열이 발생되는 소자의 방열을 위한 패키징에 본딩하는 공정에 사용될 수 있다. 또한, 상기 금속 접합용 적층 구조체는 적층 세라믹 콘덴서(multi-layer ceramic condenser; MLCC) 등의 칩 캐패시터, 칩 다이오드, 칩 저항 등 다양한 부품의 전기적 결선을 위한 솔더 본딩에도 사용될 수 있다.This laminated structure for metal joining can be formed on one of the joining objects (10a) and the other one of the joining objects (10b) to metal-join the two joining objects for the purpose of electricity or heat transfer. This laminated structure for metal bonding can be used in a bonding process for packaging for heat dissipation of devices that generate high heat during operation, such as flip chip bonding, laser diode chip bonding, high-output light-emitting diode chip bonding, and high-output electronic device chip bonding. In addition, the laminated structure for metal bonding can also be used for solder bonding for electrical connection of various components such as chip capacitors, chip diodes, and chip resistors such as multi-layer ceramic condenser (MLCC).
상기 제1 산화 방지 금속층(120a)의 두께는 상기 제1 반응 금속층(110a)의 두께의 10% 이하이고, 상기 제2 산화 방지 금속층(120b)의 두께는 상기 제2 반응 금속층(110b)의 두께의 10% 이하일 수 있다.The thickness of the first
상기 제1 산화 방지 금?quot;층의 두께가 상기 제1 반응 금속층(110a)의 두께의 10% 이하일 경우, 상기 제1 공융계 합금을 형성하는 반응이 진행될 수 있다. 즉, 상기 제1 산화 방지 금속층(120a)의 얇은 두께로 인해, 상기 제1 반응 금속층(110a)은 상기 솔더 금속부(200)와 반응할 수 있다. 이렇게 상기 제1 산화 방지 금속층(120a)의 두께가 상기 제1 반응 금속층(110a)의 두께의 10% 이하임으로써, 상기 제1 산화 방지 금속층(120a)은 상기 제1 반응 금속층(110a)의 산화를 막으면서 상기 제1 반응 금속층(110a)과 상기 솔더 금속부(200)의 반응을 방해하지 않을 수 있다.When the thickness of the first anti-oxidation gold layer is 10% or less of the thickness of the first
특히, 상기 제1 산화 방지 금속층(120a)에 포함된 금속은, 주석(Sn)과 반응 시 주석(Sn)과 반응하는 함량이 증가할수록 용융 온도를 급격히 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 산화 방지 금속층(120a)에 포함된 금속이 니켈(Ni)일 경우, 니켈(Ni)-주석(Sn) 상태도를 참조하면, 니켈(Ni)의 조성이 0at%일 때 이들의 합금의 용융 온도는 약 230℃이고, 니켈(Ni)의 조성이 10at%일 때 이들의 합금의 용융 온도는 약 700℃일 수 있다. 이로 인해, 상기 제1 산화 방지 금속층(120a)에 포함된 금속의 함량이 높을 경우, 금속 접합을 위한 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 상기 제1 산화 방지 금속층(120a)이 용융되지 않을 수 있다. 이때, 상기 제1 산화 방지 금속층(120a)의 두께가 두꺼울수록, 상기 제1 산화 방지 금속층(120a)에 포함된 금속의 함량이 증가될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 산화 방지 금속층(120a)의 두께가 상기 제1 반응 금속층(110a)의 두께의 10% 이상일 경우, 상기 솔더 금속부(200)와 상기 제1 반응 금속층(110a)의 제1 공융계 합금 형성을 위한 반응이 진행되지 않을 수 있다.In particular, when the metal included in the first
여기서, 상기 제1 산화 방지 금속층(120a)에 포함된 금속의 함량이 적을 경우, 금속 접합을 위한 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 상기 제1 산화 방지 금속층(120a)은 적어도 부분적으로 용융 상태를 유지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 상기 제1 산화 방지 금속층(120a)은 두께가 상기 제1 반응 금속층(110a)의 두께의 10% 이하로써, 금속 접합을 위한 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 상기 제1 산화 방지 금속층(120a)이 적어도 부분적으로 용융 상태로 유지되므로 상기 솔더 금속부(200)와 상기 제1 반응 금속층(110a)이 상호확산되어 상기 제1 공융계 합금을 형성할 수 있다.Here, when the content of metal included in the first
이때, 상기 제1 산화 방지 금속층(120a)의 두께가 상기 제1 반응 금속층(110a)의 두께의 10% 이상일 경우, 상기 제1 공융계 합금을 형성하는 반응이 진행되지 않을 수 있다. 즉, 상기 제1 산화 방지 금속층(120a)의 두꺼운 두께와 용융 온도를 증가시키는 특성으로 인해, 상기 제1 산화 방지 금속층(120a)은 금속 접합을 위한 열처리 온도 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 용융되지 않고 고체 상태로 유지될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 반응 금속층(110a)이 상기 솔더 금속부(200)와 반응하지 못할 수 있다. 즉, 상기 제1 산화 방지 금속층(120a)의 고체인 상태와 두꺼운 두께로 인해, 제1 상기 반응 금속층과 상기 솔더 금속부(200)는 상호확산만으로 반응하지 못하여 제1 공융계 합금을 형성할 수 없다. 이로 인해, 상기 제1 산화 방지 금속층(120a)이 상기 제1 반응 금속층(110a)과 상기 솔더 금속부(200)의 반응을 방해하여, 접합 대상물 간의 금속 접합이 진행되지 않을 수 있다.At this time, if the thickness of the first
또한, 상기 제1 산화 방지 금속층(120a)의 두께가 상기 제1 반응 금속층(110a)의 두께의 10% 이상일 경우, 열처리 시 형성되는 합금에 상기 제1 산화 방지 금속층(120a)에 포함된 금속의 함량이 증가하여 조성 변화로 인한 합금 특성이 변화될 수 있다. 이로 인해, 금속 접합 시 접합 대상물 간의 접합력 또는 전기 및 열전도도가 변화될 수 있다.In addition, when the thickness of the first
마찬가지로, 상기 제2 산화 방지 금?quot;층의 두께가 상기 제2 반응 금속층(110b)의 두께의 10% 이하일 경우, 상기 제2 공융계 합금을 형성하는 반응이 진행될 수 있다. 즉, 상기 제2 산화 방지 금속층(120b)의 얇은 두께로 인해, 상기 제2 반응 금속층(110b)은 상기 솔더 금속부(200)와 반응할 수 있다. 이렇게 상기 제2 산화 방지 금속층(120b)의 두께가 상기 제2 반응 금속층(110b)의 두께의 10% 이하임으로써, 상기 제2 산화 방지 금속층(120b)은 상기 제2 반응 금속층(110b)의 산화를 막으면서 상기 제2 반응 금속층(110b)과 상기 솔더 금속부(200)의 반응을 방해하지 않을 수 있다.Similarly, when the thickness of the second anti-oxidation gold layer is 10% or less of the thickness of the second
특히, 상기 제2 산화 방지 금속층(120b)에 포함된 금속은, 주석(Sn)과 반응 시 주석(Sn)과 반응하는 함량이 증가할수록 용융 온도를 급격히 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 산화 방지 금속층(120b)에 포함된 금속이 니켈(Ni)일 경우, 니켈(Ni)-주석(Sn) 상태도를 참조하면, 니켈(Ni)의 조성이 0at%일 때 이들의 합금의 용융 온도는 약 230℃이고, 니켈(Ni)의 조성이 10at%일 때 이들의 합금의 용융 온도는 약 700℃일 수 있다. 이로 인해, 상기 제2 산화 방지 금속층(120b)에 포함된 금속의 함량이 높을 경우, 금속 접합을 위한 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 상기 제2 산화 방지 금속층(120b)이 용융되지 않을 수 있다. 이때, 상기 제2 산화 방지 금속층(120b)의 두께가 두꺼울수록, 상기 제2 산화 방지 금속층(120b)에 포함된 금속의 함량이 증가될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 산화 방지 금속층(120b)의 두께가 상기 제2 반응 금속층(110b)의 두께의 10% 이상일 경우, 상기 솔더 금속부(200)와 상기 제2 반응 금속층(110b)의 제2 공융계 합금 형성을 위한 반응이 진행되지 않을 수 있다.In particular, when the metal included in the second
여기서, 상기 제2 산화 방지 금속층(120b)에 포함된 금속의 함량이 적을 경우, 금속 접합을 위한 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 상기 제2 산화 방지 금속층(120b)은 적어도 부분적으로 용융 상태를 유지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 상기 제2 산화 방지 금속층(120b)은 두께가 상기 제2 반응 금속층(110b)의 두께의 10% 이하로써, 금속 접합을 위한 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 상기 제2 산화 방지 금속층(120b)이 적어도 부분적으로 용융 상태로 유지되므로 상기 솔더 금속부(200)와 상기 제2 반응 금속층(110b)이 상호확산되어 상기 제2 공융계 합금을 형성할 수 있다.Here, when the content of metal included in the second
이때, 상기 제2 산화 방지 금속층(120b)의 두께가 상기 제2 반응 금속층(110b)의 두께의 10% 이상일 경우, 상기 제2 공융계 합금을 형성하는 반응이 진행되지 않을 수 있다. 즉, 상기 제2 산화 방지 금속층(120b)의 두꺼운 두께와 용융 온도를 증가시키는 특성으로 인해, 상기 제2 산화 방지 금속층(120b)은 금속 접합을 위한 열처리 온도 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 용융되지 않고 고체 상태로 유지될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 반응 금속층(110b)이 상기 솔더 금속부(200)와 반응하지 못할 수 있다. 즉, 상기 제2 산화 방지 금속층(120b)의 고체인 상태와 두꺼운 두께로 인해, 제2 상기 반응 금속층과 상기 솔더 금속부(200)는 상호확산만으로 반응하지 못하여 제2 공융계 합금을 형성할 수 없다. 이로 인해, 상기 제2 산화 방지 금속층(120b)이 상기 제2 반응 금속층(110b)과 상기 솔더 금속부(200)의 반응을 방해하여, 접합 대상물 간의 금속 접합이 진행되지 않을 수 있다.At this time, if the thickness of the second
또한, 상기 제2 산화 방지 금속층(120b)의 두께가 상기 제2 반응 금속층(110b)의 두께의 10% 이상일 경우, 열처리 시 형성되는 합금에 상기 제2 산화 방지 금속층(120b)에 포함된 금속의 함량이 증가하여 조성 변화로 인한 합금 특성이 변화될 수 있다. 이로 인해, 금속 접합 시 접합 대상물 간의 접합력 또는 전기 및 열전도도가 변화될 수 있다.In addition, when the thickness of the second anti-oxidation metal layer (120b) is 10% or more of the thickness of the second reactive metal layer (110b), the metal included in the second anti-oxidation metal layer (120b) is added to the alloy formed during heat treatment. As the content increases, alloy properties may change due to composition changes. Because of this, when joining metals, the bonding force or electrical and thermal conductivity between the joining objects may change.
상기 제1 접합 금속 적층체(100a)는, 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)와 상기 제1 반응 금속층(110a)의 사이에 제공되어, 상기 솔더 금속부(200), 제1 반응 금속층(110a) 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)로 확산하는 것을 방지하는 제1 장벽 금속층(130a);을 더 포함할 수 있다.The first
상기 제2 접합 금속 적층체(100b)는, 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)와 상기 제2 반응 금속층(110b)의 사이에 제공되어, 상기 솔더 금속부(200), 제2 반응 금속층(110b) 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)로 확산하는 것을 방지하는 제2 장벽 금속층(130b);을 더 포함할 수 있다.The second bonded
상기 제1 장벽 금속층(130a)은 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)와 상기 제1 반응 금속층(110a)의 사이에 제공되어, 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)로의 금속의 확산을 방지함으로써 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)를 보호할 수 있다. 이때, 상기 제1 장벽 금속층(130a)은 상기 제1 공융계 합금의 용융 온도를 증가시키는 금속을 포함할 수 있다. 이로 인해, 금속 접합을 위한 열처리 온도 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 적어도 부분적으로 용융 상태인 상기 제1 공융계 합금이 상기 제1 장벽 금속층(130a)으로 확산 시, 상기 제1 공융계 합금이 고체화될 수 있다. 이렇게 상기 제1 장벽 금속층(130a)은 상기 제1 공융계 합금과 반응하여 고체화시킴으로써, 상기 솔더 금속부(200), 제1 반응 금속층(110a) 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)로 확산하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 제1 장벽 금속층(130a)은 적어도 부분적으로 용융 상태인 상기 제1 공융계 합금과 반응하여 고체화시킴으로써, 접합 대상물 간의 접합이 이루어질 수 있다.The first
마찬가지로, 상기 제2 장벽 금속층(130b)은 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)와 상기 제2 반응 금속층(110b)의 사이에 제공되어, 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)로의 금속의 확산을 방지함으로써 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)를 보호할 수 있다. 이때, 상기 제2 장벽 금속층(130b)은 상기 제2 공융계 합금의 용융 온도를 증가시키는 금속을 포함할 수 있다. 이로 인해, 금속 접합을 위한 열처리 온도 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 적어도 부분적으로 용융 상태인 상기 제2 공융계 합금이 상기 제2 장벽 금속층(130b)으로 확산 시, 상기 제2 공융계 합금이 고체화될 수 있다. 이렇게 상기 제2 장벽 금속층(130b)은 상기 제2 공융계 합금과 반응하여 고체화시킴으로써, 상기 솔더 금속부(200), 제2 반응 금속층(110b) 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)로 확산하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 제2 장벽 금속층(130b)은 적어도 부분적으로 용융 상태인 상기 제2 공융계 합금과 반응하여 고체화시킴으로써, 접합 대상물 간의 접합이 이루어질 수 있다.Likewise, the second
상기 제1 공융계 합금 및 상기 제2 공융계 합금 각각은 금속 접합을 위한 열처리 온도에서 적어도 부분적으로 용융되고, 상기 제1 장벽 금속층(130a)과 상기 제1 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도는, 상기 제1 공융계 합금의 용융 온도보다 높고, 상기 제2 장벽 금속층(130b)과 상기 제2 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도는, 상기 제2 공융계 합금의 용융 온도보다 높을 수 있다.Each of the first eutectic alloy and the second eutectic alloy is at least partially melted at a heat treatment temperature for metal bonding, and the alloy formed by the reaction of the first
상기 제1 공융계 합금은 금속 접합을 위한 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 적어도 부분적으로 용융될 수 있다. 이로 인해, 상기 제1 반응 금속층(110a)과 상기 솔더 금속부(200)의 주석(Sn)이 반응하여 합금화가 진행될 수 있다.The first eutectic alloy may be at least partially melted at a heat treatment temperature for metal bonding (eg, about 250° C.). Because of this, the first
상기 제1 장벽 금속층(130a)과 제1 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도는, 상기 제1 공융계 합금의 용융 온도보다 높을 수 있다. 즉, 상기 제1 장벽 금속층(130a)은 상기 제1 공융계 합금의 용융 온도를 높이는 금속을 포함할 수 있다. 이로 인해, 상기 제1 장벽 금속층(130a)은 금속 접합을 위한 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 적어도 부분적으로 용융 상태인 상기 제1 공융계 합금과 반응하여 고체화시킬 수 있다. 이렇게 상기 제1 장벽 금속층(130a)과 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금은 고체화되어, 상기 솔더 금속부(200), 제1 반응 금속층(110a) 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)로 확산하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 제1 장벽 금속층(130a)은 적어도 부분적으로 용융 상태인 상기 제1 공융계 합금과 반응하여 고체화시킴으로써, 접합 대상물 간의 접합이 이루어질 수 있다.The melting temperature of the alloy formed by reacting the first
이때, 상기 제1 장벽 금속층(130a)과 제1 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도가 상기 제1 공융계 합금의 용융 온도보다 낮을 경우, 상기 제1 장벽 금속층(130a)과 제1 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금은 금속 접합을 위한 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 고체화가 되지 않고 적어도 부분적으로 용융 상태일 수 있다. 이로 인해, 상기 제1 접합 금속 적층체(100a)의 적어도 일부분과 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)가 분리되어 접합 대상물 간의 금속 접합이 진행되지 않을 수 있다.At this time, when the melting temperature of the alloy formed by reacting the first
마찬가지로, 상기 제2 공융계 합금은 금속 접합을 위한 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 적어도 부분적으로 용융될 수 있다. 이로 인해, 상기 제2 반응 금속층(110b)과 상기 솔더 금속부(200)의 주석(Sn)이 반응하여 합금화가 진행될 수 있다.Likewise, the second eutectic alloy may be at least partially melted at a heat treatment temperature for metal joining (eg, about 250° C.). Because of this, the second
상기 제2 장벽 금속층(130b)과 제2 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도는, 상기 제2 공융계 합금의 용융 온도보다 높을 수 있다. 즉, 상기 제2 장벽 금속층(130b)은 상기 제2 공융계 합금의 용융 온도를 높이는 금속을 포함할 수 있다. 이로 인해, 상기 제2 장벽 금속층(130b)은 금속 접합을 위한 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 적어도 부분적으로 용융 상태인 상기 제2 공융계 합금과 반응하여 고체화시킬 수 있다. 이렇게 상기 제2 장벽 금속층(130b)과 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금은 고체화되어, 상기 솔더 금속부(200), 제2 반응 금속층(110b) 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)로 확산하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 제2 장벽 금속층(130b)은 적어도 부분적으로 용융 상태인 상기 제2 공융계 합금과 반응하여 고체화시킴으로써, 접합 대상물 간의 접합이 이루어질 수 있다.The melting temperature of the alloy formed by reacting the second
이때, 상기 제2 장벽 금속층(130b)과 제2 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도가 상기 제2 공융계 합금의 용융 온도보다 낮을 경우, 상기 제2 장벽 금속층(130b)과 제2 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금은 금속 접합을 위한 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 고체화가 되지 않고 적어도 부분적으로 용융 상태일 수 있다. 이로 인해, 상기 제2 접합 금속 적층체(100b)의 적어도 일부분과 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)가 분리되어 접합 대상물 간의 금속 접합이 진행되지 않을 수 있다.At this time, when the melting temperature of the alloy formed by reacting the second
상기 제1 장벽 금속층(130a) 및 상기 제2 장벽 금속층(130b) 각각의 두께는 100 내지 300㎚일 수 있다.The thickness of each of the first
상기 제1 장벽 금속층(130a)의 두께는 100 내지 300㎚일 수 있다. 이로 인해, 상기 제1 장벽 금속층(130a)은 금속 접합을 위한 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 상기 제1 공융계 합금과 반응하여 충분히 고체화를 시키고 금속 접합 단가를 감소시킬 수 있다.The thickness of the first
이때, 상기 제1 장벽 금속층(130a)의 두께가 100㎚ 이하일 경우, 상기 제1 장벽 금속층(130a)과 제1 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금은 금속 접합을 위한 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 고체화가 되지 않고 적어도 부분적으로 용융 상태일 수 있다. 즉, 상기 제1 장벽 금속층(130a)의 얇은 두께로 인해, 상기 제1 장벽 금속층(130a)과 제1 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금은 금속 접합을 위한 고체화가 충분히 되지 않을 수 있다. 이로 인해, 상기 솔더 금속부(200), 제1 반응 금속층(110a) 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)로 확산하여 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)에 손상을 발생시킬 수 있다. 또한, 적어도 부분적으로 용융 상태인 상기 제1 접합 금속 적층체(100a)로 인해, 상기 제1 접합 금속 적층체(100a)와 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)가 분리되어 접합 대상물 간의 금속 접합이 진행되지 않을 수 있다.At this time, when the thickness of the first
반면에, 상기 제1 장벽 금속층(130a)의 두께가 300㎚ 이상일 경우, 상기 제1 장벽 금속층(130a)을 형성하기 위한 금속의 양이 증가하여 금속 접합용 적층 구조체를 제조하기 위한 단가가 증가할 수 있다. 이에 따라, 접합 대상물 간의 금속 접합을 하기 위한 공정 단가가 증가할 수 있다.On the other hand, when the thickness of the first
마찬가지로, 상기 제2 장벽 금속층(130b)의 두께는 100 내지 300㎚일 수 있다. 이로 인해, 상기 제2 장벽 금속층(130b)은 금속 접합을 위한 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 상기 제2 공융계 합금과 반응하여 충분히 고체화를 시키고 금속 접합 단가를 감소시킬 수 있다.Likewise, the thickness of the second
이때, 상기 제2 장벽 금속층(130b)의 두께가 100㎚ 이하일 경우, 상기 제2 장벽 금속층(130b)과 제2 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금은 금속 접합을 위한 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 고체화가 되지 않고 적어도 부분적으로 용융 상태일 수 있다. 즉, 상기 제2 장벽 금속층(130b)의 얇은 두께로 인해, 상기 제2 장벽 금속층(130b)과 제2 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금은 금속 접합을 위한 고체화가 충분히 되지 않을 수 있다. 이로 인해, 상기 솔더 금속부(200), 제2 반응 금속층(110b) 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)로 확산하여 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)에 손상을 발생시킬 수 있다. 또한, 적어도 부분적으로 용융 상태인 상기 제2 접합 금속 적층체(100b)로 인해, 상기 제2 접합 금속 적층체(100b)와 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)가 분리되어 접합 대상물 간의 금속 접합이 진행되지 않을 수 있다.At this time, when the thickness of the second
반면에, 상기 제2 장벽 금속층(130b)의 두께가 300㎚ 이상일 경우, 상기 제2 장벽 금속층(130b)을 형성하기 위한 금속의 양이 증가하여 금속 접합용 적층 구조체를 제조하기 위한 단가가 증가할 수 있다. 이에 따라, 접합 대상물 간의 금속 접합을 하기 위한 공정 단가가 증가할 수 있다.On the other hand, when the thickness of the second
상기 제1 접합 금속 적층체(100a)는, 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)와 상기 제1 장벽 금속층(130a)의 사이에 제공되어, 상기 솔더 금속부(200), 제1 반응 금속층(110a) 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)로 확산하는 것을 추가로 방지하는 제1 추가 장벽 금속층(140a);을 더 포함하고, 상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)은 상기 제1 장벽 금속층(130a)에 포함된 금속과 상이한 금속을 포함할 수 있다.The first
상기 제2 접합 금속 적층체(100b)는, 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)와 상기 제2 장벽 금속층(130b)의 사이에 제공되어, 상기 솔더 금속부(200), 제2 반응 금속층(110b) 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)로 확산하는 것을 추가로 방지하는 제2 추가 장벽 금속층(140b);을 더 포함하고, 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)은 상기 제2 장벽 금속층(130b)에 포함된 금속과 상이한 금속을 포함할 수 있다.The second
상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)은 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)와 상기 제1 장벽 금속층(130a)의 사이에 제공되어, 금속의 확산을 추가로 방지함으로써 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)를 보호할 수 있다. 이러한 상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)은 상기 솔더 금속부(200)의 주석(Sn)의 함량이 높음으로써 상기 제1 장벽 금속층(130a)과 제1 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금이 적어도 부분적으로 용융 상태일 경우 필요할 수 있다. The first additional
이때, 상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)은 상기 제1 장벽 금속층(130a)에 포함된 금속과 상이한 금속을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 장벽 금속층(130a)에는 니켈(Ni)을, 상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)에는 크롬(Cr)을 포함할 수 있다.At this time, the first additional
그리고 상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)은 상기 제1 장벽 금속층(130a)에 포함된 금속보다 상기 제1 공융계 합금의 용융 온도를 더 증가시키는 금속을 포함할 수 있다. 이로 인해, 상기 제1 공융계 합금이 상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)으로 확산 시, 상기 제1 공융계 합금 전체가 고체화될 수 있다. 이렇게 상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)은 상기 제1 공융계 합금과 반응하여 추가로 더 고체화시킴으로써, 상기 솔더 금속부(200), 제1 반응 금속층(110a) 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)로 확산하는 것을 추가로 방지할 수 있다. 또한, 상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)은 적어도 부분적으로 용융 상태인 상기 제1 공융계 합금과 반응하여 고체화시킴으로써, 접합 대상물 간의 접합이 이루어질 수 있다.And the first additional
마찬가지로, 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)은 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)와 상기 제2 장벽 금속층(130b)의 사이에 제공되어, 금속의 확산을 추가로 방지함으로써 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)를 보호할 수 있다. 이러한 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)은 상기 솔더 금속부(200)의 주석(Sn)의 함량이 높음으로써 상기 제2 장벽 금속층(130b)과 제2 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금이 적어도 부분적으로 용융 상태일 경우 필요할 수 있다. Likewise, the second additional
이때, 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)은 상기 제2 장벽 금속층(130b)에 포함된 금속과 상이한 금속을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 장벽 금속층(130b)에는 니켈(Ni)을, 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)에는 크롬(Cr)을 포함할 수 있다.At this time, the second additional
그리고 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)은 상기 제2 장벽 금속층(130b)에 포함된 금속보다 상기 제2 공융계 합금의 용융 온도를 더 증가시키는 금속을 포함할 수 있다. 이로 인해, 상기 제2 공융계 합금이 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)으로 확산 시, 상기 제2 공융계 합금 전체가 고체화될 수 있다. 이렇게 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)은 상기 제2 공융계 합금과 반응하여 추가로 더 고체화시킴으로써, 상기 솔더 금속부(200), 제2 반응 금속층(110b) 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)로 확산하는 것을 추가로 방지하며 금속 접합이 될 수 있다. 또한, 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)은 적어도 부분적으로 용융 상태인 상기 제2 공융계 합금과 반응하여 고체화시킴으로써, 접합 대상물 간의 접합이 이루어질 수 있다.And the second additional
여기서, 상기 솔더 금속부(200)가 진공 증착으로 형성됐을 경우, 상기 솔더 금속부(200)의 두께를 정확하게 조절할 수 있으므로 제1 추가 장벽 금속층(140a) 또는 제2 추가 장벽 금속층(140b)은 필요 없을 수 있다. 반면에, 상기 솔더 금속부(200)가 와이어나 볼의 형태로 공급되는 경우, 높은 주석(Sn)의 함량으로 인해 제1 공융계 합금 또는 제2 공융계 합금이 고체화되지 않고 용융 상태로 유지될 수 있으므로 제1 추가 장벽 금속층(140a) 또는 제2 추가 장벽 금속층(140b)이 필요할 수 있다. 예를 들어, 제1 추가 장벽 금속층(140a) 또는 제2 추가 장벽 금속층(140b) 없이 높은 함량의 주석(Sn)을 포함하는 솔더 금속부(200)가 제공될 경우, 실리콘 웨이퍼, 유리, 에프알피(FRP; fiber glass reinforced plastics) 등의 기판에서 금속 접합용 적층 구조체의 금속층이 분리될 수 있다.Here, when the
상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)과 제1 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도는, 상기 제1 장벽 금속층(130a)과 제1 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도보다 높고, 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)과 제2 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도는, 상기 제2 장벽 금속층(130b)과 제2 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도보다 높을 수 있다.The melting temperature of the alloy formed by reacting the first additional
상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)과 제1 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도가 상기 제1 장벽 금속층(130a)과 제1 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도보다 높음으로써, 상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)은 금속의 확산을 추가로 방지할 수 있으며 금속 접합이 될 수 있다. 즉, 상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)은 상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)으로 확산되는 상기 제1 공융계 합금과 반응하여 고체화시킴으로써, 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)은 적어도 부분적으로 용융 상태인 상기 제1 공융계 합금과 반응하여 고체화시킴으로써, 접합 대상물 간의 금속 접합이 이루어질 수 있다.The melting temperature of the alloy formed by the reaction of the first additional
마찬가지로, 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)과 제2 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도가 상기 제2 장벽 금속층(130b)과 제2 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도보다 높음으로써, 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)은 금속의 확산을 추가로 방지할 수 있으며 금속 접합이 될 수 있다. 즉, 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)은 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)으로 확산되는 상기 제2 공융계 합금과 반응하여 고체화시킴으로써, 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)은 적어도 부분적으로 용융 상태인 상기 제2 공융계 합금과 반응하여 고체화시킴으로써, 접합 대상물 간의 금속 접합이 이루어질 수 있다.Likewise, the melting temperature of the alloy formed by reacting the second additional
상기 제1 추가 장벽 금속층(140a) 및 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b) 각각의 두께는 100 내지 300㎚일 수 있다.Each of the first additional
상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)의 두께는 100 내지 300㎚일 수 있다. 이로 인해, 상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)은 금속 접합을 위한 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 상기 제1 공융계 합금과 반응하여 충분히 고체화를 시키고 금속 접합 단가를 감소시킬 수 있다. The thickness of the first additional
이때, 상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)의 두께가 100㎚ 이하일 경우, 상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)과 제1 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금은 금속 접합을 위한 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 고체화가 되지 않고 적어도 부분적으로 용융 상태일 수 있다. 즉, 상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)의 얇은 두께로 인해, 상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)과 제1 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금은 금속 접합을 위한 고체화가 충분히 되지 않을 수 있다. 이로 인해, 상기 솔더 금속부(200), 제1 반응 금속층(110a), 제1 장벽 금속층(130a) 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)로 확산하여 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)에 손상을 발생시킬 수 있다. 또한, 적어도 부분적으로 용융 상태인 상기 제1 접합 금속 적층체(100a)로 인해, 상기 제1 접합 금속 적층체(100a)와 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)가 분리되어 접합 대상물 간의 금속 접합이 진행되지 않을 수 있다.At this time, when the thickness of the first additional
반면에, 상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)의 두께가 300㎚ 이상일 경우, 상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)을 형성하기 위한 금속의 양이 증가하여 금속 접합용 적층 구조체를 제조하기 위한 단가가 증가할 수 있다. 이에 따라, 접합 대상물 간의 금속 접합을 하기 위한 공정 단가가 증가할 수 있다.On the other hand, when the thickness of the first additional
마찬가지로, 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)의 두께는 100 내지 300㎚일 수 있다. 이로 인해, 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)은 금속 접합을 위한 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 상기 제2 공융계 합금과 반응하여 충분히 고체화를 시키고 금속 접합 단가를 감소시킬 수 있다.Likewise, the thickness of the second additional
이때, 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)의 두께가 100㎚ 이하일 경우, 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)과 제2 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금은 금속 접합을 위한 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 고체화가 되지 않고 적어도 부분적으로 용융 상태일 수 있다. 즉, 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)의 얇은 두께로 인해, 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)과 제2 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금은 금속 접합을 위한 고체화가 충분히 되지 않을 수 있다. 이로 인해, 상기 솔더 금속부(200), 제2 반응 금속층(110b), 제2 장벽 금속층(130b) 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)로 확산하여 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)에 손상을 발생시킬 수 있다. 또한, 적어도 부분적으로 용융 상태인 상기 제2 접합 금속 적층체(100b)로 인해, 상기 제2 접합 금속 적층체(100b)와 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)가 분리되어 접합 대상물 간의 금속 접합이 진행되지 않을 수 있다.At this time, when the thickness of the second additional barrier metal layer (140b) is 100 nm or less, the alloy formed by reacting the second additional barrier metal layer (140b) with the second eutectic alloy has a heat treatment temperature for metal bonding (e.g. , about 250°C) and may be at least partially molten without solidifying. That is, due to the thin thickness of the second additional
반면에, 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)의 두께가 300㎚ 이상일 경우, 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)을 형성하기 위한 금속의 양이 증가하여 금속 접합용 적층 구조체를 제조하기 위한 단가가 증가할 수 있다. 이에 따라, 접합 대상물 간의 금속 접합을 하기 위한 공정 단가가 증가할 수 있다.On the other hand, when the thickness of the second additional
상기 제1 반응 금속층(110a) 및 상기 제2 반응 금속층(110b) 각각은 은(Ag), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al) 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 제1 산화 방지 금속층(120a) 및 상기 제2 산화 방지 금속층(120b) 각각은 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr)을 포함할 수 있다.Each of the first
상기 제1 반응 금속층(110a) 및 상기 제2 반응 금속층(110b) 각각은 은(Ag), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속 또는 합금일 수 있다. 은(Ag), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)은 주석(Sn)과 합금화가 가능하며 금속 접합을 위한 열처리 온도에서 적어도 부분적으로 용융될 수 있다.Each of the first
종래기술은 접합 금속 적층체의 반응 금속층으로 금(Au)을 사용하였다. 그러나 금(Au)은 고가의 재료로 대체할 필요가 있었다. 금(Au)을 대체하기 위해, 반응 금속층은 상대적으로 저가의 재료인 은(Ag), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)을 사용할 수 있다. 그러나 은(Ag), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)은 높은 산소 결합성으로 인해 접합 금속 적층체에 사용되지 않았다.The prior art used gold (Au) as a reactive metal layer in a bonded metal laminate. However, gold (Au) needed to be replaced with an expensive material. To replace gold (Au), the reactive metal layer can use relatively inexpensive materials such as silver (Ag), copper (Cu), and aluminum (Al). However, silver (Ag), copper (Cu), and aluminum (Al) have not been used in bonded metal laminates due to their high oxygen binding properties.
반면에 본 발명의 제1 접합 금속 적층체(100a) 및 제2 접합 금속 적층체(100b) 각각은 반응 금속층의 산화를 방지하는 산화 방지 금속층을 포함함으로써, 은(Ag), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 반응 금속층을 사용할 수 있다. 이로 인해, 본 발명의 제1 접합 금속 적층체(100a) 및 제2 접합 금속 적층체(100b) 각각은 은(Ag), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 반응 금속층을 포함함으로써, 저가로 접합 대상물을 금속 접합할 수 있다. 특히, 은(Ag)은 주석(Sn)과의 합금 형성 상태가 금(Au)과 매우 유사하여 금(Au)을 대체하기 유리할 수 있다. 또한, 은(Ag)은 금(Au)보다 전기 및 열전도도가 높으므로, 은(Ag)을 포함한 금속 접합용 적층 구조체는 높은 전기 및 열전도도를 가질 수 있다.On the other hand, each of the first bonded
상기 제1 산화 방지 금속층(120a) 및 상기 제2 산화 방지 금속층(120b) 각각은 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr)을 포함하는 금속 또는 합금일 수 있다. 니켈(Ni) 및 크롬(Cr)은 산소 결합성이 낮아 산화가 쉽게 일어나지 않고 내화학성이 우수할 수 있다. 이로 인해, 상기 제1 산화 방지 금속층(120a) 및 상기 제2 산화 방지 금속층(120b)에 포함된 니켈(Ni) 및 크롬(Cr)은 상기 제1 접합 금속 적층체(100a) 및 제2 접합 금속 적층체(100b) 표면의 산화막 형성을 효과적으로 방지할 수 있다.Each of the first oxidation
이렇게 상기 제1 반응 금속층(110a) 및 상기 제2 반응 금속층(110b) 각각은 은(Ag)을, 상기 제1 산화 방지 금속층(120a) 및 상기 제2 산화 방지 금속층(120b) 각각은 니켈(Ni)을 포함함으로써, 금속 접합용 적층 구조체는 금속 접합 공정의 비용을 절감할 수 있다.In this way, each of the first
추가로, 상기 제1 접합 금속 적층체(100a)는 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)와 상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)의 사이에 제공되어, 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)와 상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)의 접착력을 증가시키는 제1 접착 금속층(150a)을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 접착 금속층(150a)은 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 알루미늄(Al) 및 크롬(Cr) 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금일 수 있다.Additionally, the first
마찬가지로, 상기 제2 접합 금속 적층체(100b)는 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)와 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)의 사이에 제공되어, 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)와 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)의 접착력을 증가시키는 제2 접착 금속층(150b)을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 제2 접착 금속층(150b)은 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 알루미늄(Al) 및 크롬(Cr) 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금일 수 있다.Likewise, the second
예를 들어, 이러한 제1 접합 금속 적층체(100a)는 50㎚ 이하의 상기 제1 접착 금속층(150a), 100 내지 300㎚의 상기 제1 추가 장벽 금속층(140a), 100 내지 300㎚의 상기 제1 장벽 금속층(130a), 100 내지 3000㎚의 상기 제1 반응 금속층(110a), 상기 제1 반응 금속층(110a)의 두께의 10% 이하인 상기 제1 산화 방지 금속층(120a)을 포함할 수 있다.For example, this first bonded
마찬가지로, 이러한 제2 접합 금속 적층체(100b)는 50㎚ 이하의 상기 제2 접착 금속층(150b), 100 내지 300㎚의 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b), 100 내지 300㎚의 상기 제2 장벽 금속층(130b), 100 내지 3000㎚의 상기 제2 반응 금속층(110b), 상기 제2 반응 금속층(110b)의 두께의 10% 이하인 상기 제2 산화 방지 금속층(120b)을 포함할 수 있다.Likewise, this second bonded
이러한 본 발명의 제1 접합 금속 적층체(100a) 또는 제2 접합 금속 적층체(100b)는, 접합 대상물 중 어느 하나(10a)에만 적용하고 접합 대상물 중 다른 하나(10b)에는 종래기술의 접합 금속 적층체를 적용하여도 무방할 수 있다. 통상적으로 칩을 제조하는 업체와 칩을 마운팅하는 패키지 부분을 제조하는 업체가 다르므로, 각 기업별로 원하는 방식으로 금속 접합용 적층 구조체를 제조할 수 있다.The first
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 접합 방법을 나타낸 순서도이다.Figure 2 is a flowchart showing a metal bonding method according to another embodiment of the present invention.
도 2를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 접합 방법을 보다 상세히 살펴보는데, 본 발명의 일실시예에 따른 금속 접합용 적층 구조체와 관련하여 앞서 설명된 부분과 중복되는 사항들은 생략하도록 한다.Referring to FIG. 2, a metal bonding method according to another embodiment of the present invention will be examined in more detail. Details that overlap with the parts described above in relation to the laminated structure for metal bonding according to an embodiment of the present invention will be omitted. .
본 발명의 다른 일실시예에 따른 금속 접합 방법은 접합 대상물 중 어느 하나(10a) 상에, 외부에서 제공되는 주석(Sn)과 반응하여 제1 공융계 합금을 형성할 수 있는 제1 반응 금속층(110a) 및 상기 제1 반응 금속층(110a)의 산화를 방지하는 제1 산화 방지 금속층(120a)을 구비하는 제1 접합 금속 적층체(100a)를 준비하는 과정(S100); 접합 대상물 중 다른 하나(10b) 상에, 상기 주석(Sn)과 반응하여 제2 공융계 합금을 형성할 수 있는 제2 반응 금속층(110b) 및 상기 제2 반응 금속층(110b)의 산화를 방지하는 제2 산화 방지 금속층(120b)을 구비하는 제2 접합 금속 적층체(100b)를 준비하는 과정(S200); 상기 제1 접합 금속 적층체(100a) 및 상기 제2 접합 금속 적층체(100b)의 사이에, 상기 주석(Sn)을 포함하는 솔더 금속부(200)를 제공하는 과정(S300); 상기 제1 접합 금속 적층체(100a)와 상기 제2 접합 금속 적층체(100b)를 서로 대향하도록 적층하여 금속 접합용 적층 구조체를 형성하는 과정(S400); 및 형성된 상기 금속 접합용 적층 구조체를 열처리하는 과정(S500);을 포함할 수 있다.The metal bonding method according to another embodiment of the present invention is to form a first reactive metal layer ( 110a) and a first
먼저, 접합 대상물 중 어느 하나(10a) 상에, 외부에서 제공되는 주석(Sn)과 반응하여 제1 공융계 합금을 형성할 수 있는 제1 반응 금속층(110a) 및 상기 제1 반응 금속층(110a)의 산화를 방지하는 제1 산화 방지 금속층(120a)을 구비하는 제1 접합 금속 적층체(100a)를 준비한다(S100). 이때, 상기 제1 접합 금속 적층체(100a)는 상기 제1 반응 금속층(110a) 및 상기 제1 산화 방지 금속층(120a)을 포함함으로써, 산화막 형성이 억제되어 금속 접합 시 접합 대상물 간의 접합력이 증가될 수 있다.First, on one of the bonding objects 10a, a first
다음으로, 접합 대상물 중 다른 하나(10b) 상에, 상기 주석(Sn)과 반응하여 제2 공융계 합금을 형성할 수 있는 제2 반응 금속층(110b) 및 상기 제2 반응 금속층(110b)의 산화를 방지하는 제2 산화 방지 금속층(120b)을 구비하는 제2 접합 금속 적층체(100b)를 준비한다(S200). 이때, 상기 제2 접합 금속 적층체(100b)는 상기 제2 반응 금속층(110b) 및 상기 제2 산화 방지 금속층(120b)을 포함함으로써, 산화막 형성이 억제되어 금속 접합 시 접합 대상물 간의 접합력이 증가될 수 있다.Next, on the other one of the bonding objects (10b), a second reactive metal layer (110b) capable of reacting with the tin (Sn) to form a second eutectic alloy and oxidation of the second reactive metal layer (110b) Prepare a second bonded metal laminate (100b) having a second oxidation prevention metal layer (120b) that prevents (S200). At this time, the second bonded
그 다음 상기 제1 접합 금속 적층체(100a) 및 상기 제2 접합 금속 적층체(100b)의 사이에, 상기 주석(Sn)을 포함하는 솔더 금속부(200)를 제공한다(S300). 이때, 상기 솔더 금속부(200)는 볼(ball), 와이어(wire), 페이스트(paste), 바(bar), 포일(foil), 플레이트(plate), 코일(coil), 튜브(tube), 디스크(disk) 등의 형태일 수 있다.Next, a
그리고 상기 제1 접합 금속 적층체(100a)와 상기 제2 접합 금속 적층체(100b)를 서로 대향하도록 적층하여 금속 접합용 적층 구조체를 형성한다(S400). 이로 인해, 상기 제1 접합 금속 적층체(100a)의 상기 제1 산화 방지 금속층(120a) 및 상기 제2 접합 금속 적층체(100b)의 상기 제2 산화 방지 금속층(120b)은 상기 솔더 금속부(200)와 접촉될 수 있다.Then, the first bonded
다음으로, 형성된 상기 금속 접합용 적층 구조체를 열처리한다(S500). 상기 금속 접합용 적층 구조체를 금속 접합을 위한 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)로 열처리하면, 상기 솔더 금속부(200)는 용융되어 적어도 부분적으로 용융 상태가 될 수 있다. 그리고 용융 상태가 된 상기 솔더 금속부(200)에 상기 제1 산화 방지 금속층(120a) 및 상기 제2 산화 방지 금속층(120b)이 흡수될 수 있다. 이때, 상기 제1 반응 금속층(110a) 및 상기 제2 반응 금속층(110b)도 흡수되어 이들의 합금(상기 제1 반응 금속층(110a), 제1 산화 방지 금속층(120a), 제2 반응 금속층(110b) 및 제2 산화 방지 금속층의 합금)의 용융 온도가 낮아짐으로써 이들의 합금은 적어도 부분적으로 용융 상태가 될 수 있다. 여기서, 적어도 부분적으로 용융 상태인 이들의 합금에 흡수되는 상기 제1 반응 금속층(110a) 및 상기 제2 반응 금속층(110b)의 함량이 증가하여, 이들의 합금의 용융 온도가 증가할 수 있다. 그리고 이들의 합금에 후술하는 제1 장벽 금속층(130a), 제2 장벽 금속층(130b), 제1 추가 장벽 금속층(140a) 및 제2 추가 장벽 금속층(140b)이 흡수되면, 이들의 합금과 제1 장벽 금속층(130a), 제2 장벽 금속층(130b), 제1 추가 장벽 금속층(140a) 및 제2 추가 장벽 금속층(140b)이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도는 급격히 상승하여 고체화가 될 수 있다.Next, the formed laminated structure for metal bonding is heat treated (S500). When the laminated structure for metal bonding is heat treated at a heat treatment temperature for metal bonding (for example, about 250° C.), the
이렇게 상기 열처리하는 과정(S500)을 통해 상기 금속 접합용 적층 구조체는 적어도 부분적으로 용융 상태인 합금을 형성한 후 고체화됨으로써, 접합 대상물 간의 금속 접합이 진행될 수 있다. 즉, 상기 열처리하는 과정(S500)은 금속 접합을 위한 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)로 유지되나, 접합 대상물 간의 금속 접합이 완료되면 상기 금속 접합용 적층 구조체는 고체 상태가 되어 안정적인 접합을 유지할 수 있다.Through the heat treatment process (S500), the laminated structure for metal bonding forms an alloy that is at least partially molten and then solidifies, thereby allowing metal bonding between bonding objects to proceed. That is, the heat treatment process (S500) is maintained at the heat treatment temperature for metal bonding (for example, about 250°C), but when metal bonding between the bonding objects is completed, the laminated structure for metal bonding is in a solid state to ensure stable bonding. can be maintained.
상기 제1 접합 금속 적층체(100a)는, 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)와 상기 제1 반응 금속층(110a)의 사이에 제공되어, 상기 솔더 금속부(200), 제1 반응 금속층(110a) 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)로 확산하는 것을 방지하는 제1 장벽 금속층(130a);을 더 포함할 수 있다.The first
상기 제2 접합 금속 적층체(100b)는, 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)와 상기 제2 반응 금속층(110b)의 사이에 제공되어, 상기 솔더 금속부(200), 제2 반응 금속층(110b) 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)로 확산하는 것을 방지하는 제2 장벽 금속층(130b);을 더 포함할 수 있다.The second bonded
상기 제1 장벽 금속층(130a)은 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)와 상기 제1 반응 금속층(110a)의 사이에 제공되어, 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)로의 금속의 확산을 방지함으로써 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)를 보호할 수 있다. 이때, 상기 제1 장벽 금속층(130a)은 상기 제1 공융계 합금의 용융 온도를 증가시키는 금속을 포함할 수 있다. 이로 인해, 금속 접합을 위한 열처리 온도 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 적어도 부분적으로 용융 상태인 상기 제1 공융계 합금이 상기 제1 장벽 금속층(130a)으로 확산 시, 상기 제1 공융계 합금이 고체화될 수 있다. 이렇게 상기 제1 장벽 금속층(130a)은 상기 제1 공융계 합금과 반응하여 고체화시킴으로써, 상기 솔더 금속부(200), 제1 반응 금속층(110a) 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)로 확산하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 제1 장벽 금속층(130a)은 적어도 부분적으로 용융 상태인 상기 제1 공융계 합금과 반응하여 고체화시킴으로써, 접합 대상물 간의 금속 접합이 이루어질 수 있다.The first
마찬가지로, 상기 제2 장벽 금속층(130b)은 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)와 상기 제2 반응 금속층(110b)의 사이에 제공되어, 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)로의 금속의 확산을 방지함으로써 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)를 보호할 수 있다. 이때, 상기 제2 장벽 금속층(130b)은 상기 제2 공융계 합금의 용융 온도를 증가시키는 금속을 포함할 수 있다. 이로 인해, 금속 접합을 위한 열처리 온도 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 적어도 부분적으로 용융 상태인 상기 제2 공융계 합금이 상기 제2 장벽 금속층(130b)으로 확산 시, 상기 제2 공융계 합금이 고체화될 수 있다. 이렇게 상기 제2 장벽 금속층(130b)은 상기 제2 공융계 합금과 반응하여 고체화시킴으로써, 상기 솔더 금속부(200), 제2 반응 금속층(110b) 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)로 확산하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 제2 장벽 금속층(130b)은 적어도 부분적으로 용융 상태인 상기 제2 공융계 합금과 반응하여 고체화시킴으로써, 접합 대상물 간의 금속 접합이 이루어질 수 있다.Likewise, the second
상기 제1 공융계 합금 및 상기 제2 공융계 합금 각각은 금속 접합을 위한 열처리 온도에서 적어도 부분적으로 용융되고, 상기 제1 장벽 금속층(130a)과 상기 제1 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도는, 상기 제1 공융계 합금의 용융 온도보다 높고, 상기 제2 장벽 금속층(130b)과 상기 제2 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도는, 상기 제2 공융계 합금의 용융 온도보다 높을 수 있다.Each of the first eutectic alloy and the second eutectic alloy is at least partially melted at a heat treatment temperature for metal bonding, and the alloy formed by the reaction of the first
상기 제1 공융계 합금은 금속 접합을 위한 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 적어도 부분적으로 용융될 수 있다. 이로 인해, 상기 제1 반응 금속층(110a)과 상기 솔더 금속부(200)의 주석(Sn)이 반응하여 합금화가 진행될 수 있다.The first eutectic alloy may be at least partially melted at a heat treatment temperature for metal bonding (eg, about 250° C.). Because of this, the first
상기 제1 장벽 금속층(130a)과 제1 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도는, 상기 제1 공융계 합금의 용융 온도보다 높을 수 있다. 즉, 상기 제1 장벽 금속층(130a)은 상기 제1 공융계 합금의 용융 온도를 높이는 금속을 포함할 수 있다. 이로 인해, 상기 제1 장벽 금속층(130a)은 금속 접합을 위한 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 적어도 부분적으로 용융 상태인 상기 제1 공융계 합금과 반응하여 고체화시킬 수 있다. 이렇게 상기 제1 장벽 금속층(130a)과 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금은 고체화되어, 상기 솔더 금속부(200), 제1 반응 금속층(110a) 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)로 확산하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 제1 장벽 금속층(130a)은 적어도 부분적으로 용융 상태인 상기 제1 공융계 합금과 반응하여 고체화시킴으로써, 접합 대상물 간의 금속 접합이 이루어질 수 있다.The melting temperature of the alloy formed by reacting the first
이때, 상기 제1 장벽 금속층(130a)과 제1 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도가 상기 제1 공융계 합금의 용융 온도보다 낮을 경우, 상기 제1 장벽 금속층(130a)과 제1 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금은 금속 접합을 위한 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 고체화가 되지 않고 적어도 부분적으로 용융 상태일 수 있다. 이로 인해, 상기 제1 접합 금속 적층체(100a)의 적어도 일부분과 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)가 분리되어 접합 대상물 간의 금속 접합이 진행되지 않을 수 있다.At this time, when the melting temperature of the alloy formed by reacting the first
마찬가지로, 상기 제2 공융계 합금은 금속 접합을 위한 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 적어도 부분적으로 용융될 수 있다. 이로 인해, 상기 제2 반응 금속층(110b)과 상기 솔더 금속부(200)의 주석(Sn)이 반응하여 합금화가 진행될 수 있다.Likewise, the second eutectic alloy may be at least partially melted at a heat treatment temperature for metal joining (eg, about 250° C.). Because of this, the second
상기 제2 장벽 금속층(130b)과 제2 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도는, 상기 제2 공융계 합금의 용융 온도보다 높을 수 있다. 즉, 상기 제2 장벽 금속층(130b)은 상기 제2 공융계 합금의 용융 온도를 높이는 금속을 포함할 수 있다. 이로 인해, 상기 제2 장벽 금속층(130b)은 금속 접합을 위한 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 적어도 부분적으로 용융 상태인 상기 제2 공융계 합금과 반응하여 고체화시킬 수 있다. 이렇게 상기 제2 장벽 금속층(130b)과 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금은 고체화되어, 상기 솔더 금속부(200), 제2 반응 금속층(110b) 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)로 확산하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 제2 장벽 금속층(130b)은 적어도 부분적으로 용융 상태인 상기 제2 공융계 합금과 반응하여 고체화시킴으로써, 접합 대상물 간의 금속 접합이 이루어질 수 있다.The melting temperature of the alloy formed by reacting the second
이때, 상기 제2 장벽 금속층(130b)과 제2 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도가 상기 제2 공융계 합금의 용융 온도보다 낮을 경우, 상기 제2 장벽 금속층(130b)과 제2 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금은 금속 접합을 위한 열처리 온도(예를 들어, 약 250℃)에서 고체화가 되지 않고 적어도 부분적으로 용융 상태일 수 있다. 이로 인해, 상기 제2 접합 금속 적층체(100b)의 적어도 일부분과 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)가 분리되어 접합 대상물 간의 금속 접합이 진행되지 않을 수 있다.At this time, when the melting temperature of the alloy formed by reacting the second
상기 제1 접합 금속 적층체(100a)는, 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)와 상기 제1 장벽 금속층(130a)의 사이에 제공되어, 상기 솔더 금속부(200), 제1 반응 금속층(110a) 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)로 확산하는 것을 추가로 방지하는 제1 추가 장벽 금속층(140a);을 더 포함하고, 상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)은 상기 제1 장벽 금속층(130a)에 포함된 금속과 상이한 금속을 포함할 수 있다.The first
상기 제2 접합 금속 적층체(100b)는, 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)와 상기 제2 장벽 금속층(130b)의 사이에 제공되어, 상기 솔더 금속부(200), 제2 반응 금속층(110b) 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)로 확산하는 것을 추가로 방지하는 제2 추가 장벽 금속층(140b);을 더 포함하고, 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)은 상기 제2 장벽 금속층(130b)에 포함된 금속과 상이한 금속을 포함할 수 있다.The second
상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)은 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)와 상기 제1 장벽 금속층(130a)의 사이에 제공되어, 금속의 확산을 추가로 방지함으로써 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)를 보호할 수 있다. 이러한 상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)은 상기 솔더 금속부(200)의 주석(Sn)의 함량이 높음으로써 상기 제1 장벽 금속층(130a)과 제1 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금이 적어도 부분적으로 용융 상태일 경우 필요할 수 있다. The first additional
이때, 상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)은 상기 제1 장벽 금속층(130a)에 포함된 금속과 상이한 금속을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 장벽 금속층(130a)에는 니켈(Ni)을, 상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)에는 크롬(Cr)을 포함할 수 있다.At this time, the first additional
그리고 상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)은 상기 제1 장벽 금속층(130a)에 포함된 금속보다 상기 제1 공융계 합금의 용융 온도를 더 증가시키는 금속을 포함할 수 있다. 이로 인해, 상기 제1 공융계 합금이 상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)으로 확산 시, 상기 제1 공융계 합금 전체가 고체화될 수 있다. 이렇게 상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)은 상기 제1 공융계 합금과 반응하여 추가로 더 고체화시킴으로써, 상기 솔더 금속부(200), 제1 반응 금속층(110a) 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)로 확산하는 것을 추가로 방지하며 금속 접합이 될 수 있다.And the first additional
마찬가지로, 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)은 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)와 상기 제2 장벽 금속층(130b)의 사이에 제공되어, 금속의 확산을 추가로 방지함으로써 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)를 보호할 수 있다. 이러한 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)은 상기 솔더 금속부(200)의 주석(Sn)의 함량이 높음으로써 상기 제2 장벽 금속층(130b)과 제2 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금이 적어도 부분적으로 용융 상태일 경우 필요할 수 있다. Likewise, the second additional
이때, 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)은 상기 제2 장벽 금속층(130b)에 포함된 금속과 상이한 금속을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 장벽 금속층(130b)에는 니켈(Ni)을, 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)에는 크롬(Cr)을 포함할 수 있다.At this time, the second additional
그리고 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)은 상기 제2 장벽 금속층(130b)에 포함된 금속보다 상기 제2 공융계 합금의 용융 온도를 더 증가시키는 금속을 포함할 수 있다. 이로 인해, 상기 제2 공융계 합금이 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)으로 확산 시, 상기 제2 공융계 합금 전체가 고체화될 수 있다. 이렇게 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)은 상기 제2 공융계 합금과 반응하여 추가로 더 고체화시킴으로써, 상기 솔더 금속부(200), 제2 반응 금속층(110b) 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 다른 하나(10b)로 확산하는 것을 추가로 방지하며 금속 접합이 될 수 있다.And the second additional
여기서, 상기 솔더 금속부(200)가 진공 증착으로 형성됐을 경우, 상기 솔더 금속부(200)의 두께를 정확하게 조절할 수 있으므로 제1 추가 장벽 금속층(140a) 또는 제2 추가 장벽 금속층(140b)은 필요 없을 수 있다. 반면에, 상기 솔더 금속부(200)가 와이어나 볼의 형태로 공급되는 경우, 높은 주석(Sn)의 함량으로 인해 제1 공융계 합금 또는 제2 공융계 합금이 고체화되지 않고 용융 상태로 유지될 수 있으므로 제1 추가 장벽 금속층(140a) 또는 제2 추가 장벽 금속층(140b)이 필요할 수 있다. 예를 들어, 제1 추가 장벽 금속층(140a) 또는 제2 추가 장벽 금속층(140b) 없이 높은 함량의 주석(Sn)을 포함하는 솔더 금속부(200)가 제공될 경우, 실리콘 웨이퍼, 유리, 에프알피(FRP; fiber glass reinforced plastics) 등의 기판에서 금속 접합용 적층 구조체의 금속층이 분리될 수 있다.Here, when the
상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)과 제1 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도는, 상기 제1 장벽 금속층(130a)과 제1 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도보다 높고, 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)과 제2 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도는, 상기 제2 장벽 금속층(130b)과 제2 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도보다 높을 수 있다.The melting temperature of the alloy formed by reacting the first additional
상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)과 제1 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도가 상기 제1 장벽 금속층(130a)과 제1 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도보다 높음으로써, 상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)은 금속의 확산을 추가로 방지할 수 있으며 금속 접합이 될 수 있다. 즉, 상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)은 상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)으로 확산되는 상기 제1 공융계 합금과 반응하여 고체화시킴으로써, 상기 접합 대상물 중 어느 하나(10a)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 제1 추가 장벽 금속층(140a)은 적어도 부분적으로 용융 상태인 상기 제1 공융계 합금과 반응하여 고체화시킴으로써, 접합 대상물 간의 금속 접합이 이루어질 수 있다.The melting temperature of the alloy formed by the reaction of the first additional
마찬가지로, 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)과 제2 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도가 상기 제2 장벽 금속층(130b)과 제2 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도보다 높음으로써, 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)은 금속의 확산을 추가로 방지할 수 있으며 금속 접합이 될 수 있다. 즉, 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)은 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)으로 확산되는 상기 제2 공융계 합금과 반응하여 고체화시킴으로써, 상기 접합 대상물 중 다른 하나를 보호할 수 있다. 또한, 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)은 적어도 부분적으로 용융 상태인 상기 제1 공융계 합금과 반응하여 고체화시킴으로써, 접합 대상물 간의 금속 접합이 이루어질 수 있다.Likewise, the melting temperature of the alloy formed by reacting the second additional
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 접합 방법의 열처리하는 과정 후 접합된 금속 접합용 적층 구조체를 설명하기 위한 단면도이다.Figure 3 is a cross-sectional view illustrating a laminated structure for metal bonding joined after heat treatment of a metal bonding method according to another embodiment of the present invention.
도 3을 살펴보면, 금속 접합용 적층 구조체는 열처리를 통해 합금화가 되어 합금층을 형성한 것을 알 수 있다. 특히, 제1 반응 금속층(110a), 제1 산화 방지 금속층(120a), 솔더 금속부(200), 제2 반응 금속층(110b) 및 제2 산화 방지 금속층(120b)이 상호확산되어 합금화를 위한 반응을 함으로써 합금층(300)으로 형성된 것을 알 수 있다. 이에 따라, 접합 대상물 중 어느 하나(10a)와 접합 대상물 중 다른 하나(10b)는 형성된 합금층(300)을 통해 금속 접합이 이루어진 것을 알 수 있다.Looking at Figure 3, it can be seen that the laminated structure for metal bonding is alloyed through heat treatment to form an alloy layer. In particular, the first
예를 들어, 이러한 금속 접합용 적층 구조체는 접합 대상물로서 플립칩, 레이저 다이오드 칩, 고출력 발광 다이오드 칩, 고출력 전자 소자 칩 등의 상에 형성하여, 동작 시 고열이 발생되는 소자의 방열을 위한 패키징에 본딩하는 공정에 사용될 수 있다. 또한, 금속 접합용 적층 구조체는 접합 대상물로서 적층 세라믹 콘덴서(multi-layer ceramic condenser; MLCC) 등의 칩 캐패시터, 칩 다이오드, 칩 저항 등의 상에 형성하여, 다양한 부품의 전기적 결선을 위한 솔더 본딩에도 사용될 수 있다.For example, this laminated structure for metal bonding is formed on flip chips, laser diode chips, high-output light-emitting diode chips, high-output electronic device chips, etc. as bonding objects, and is used in packaging for heat dissipation of devices that generate high heat during operation. It can be used in the bonding process. In addition, the laminated structure for metal bonding is formed on chip capacitors, chip diodes, and chip resistors such as multi-layer ceramic condensers (MLCC) as bonding objects, and is also used for solder bonding for electrical connection of various components. can be used
특히, 적층 세라믹 콘덴서와 피씨비 기판의 금속 접합을 위해, 상기 제1 접합 금속 적층체(100a) 및 상기 제2 접합 금속 적층체(100b)를 적층 세라믹 콘덴서 및 피씨비 기판의 상에 형성할 수 있다. 이를 위해, 적층 세라믹 콘덴서(multi-layer ceramic condenser; MLCC)를 외부 전극 형성을 위한 양끝 단에 구리(Cu) 페이스트에 딥핑(dipping) 한 후 경화 처리하여 준비할 수 있다. 그리고 경화 처리된 적층 세라믹 콘덴서에 제1 장벽 금속층(130a)으로서 니켈(Ni)을 도금하고, 제1 반응 금속층(110a)으로서 은(Ag)을 도금할 수 있다. 다음으로, 은(Ag)이 도금된 적층 세라믹 콘덴서에 제1 산화 방지 금속층(120a)으로서 니켈(Ni)을 도금할 수 있다. 이렇게 적층 세라믹 콘덴서(multi-layer ceramic condenser; MLCC)의 상에 상기 제1 접합 금속 적층체(100a)를 형성할 수 있다.In particular, for metal bonding of the multilayer ceramic capacitor and the PCB substrate, the first bonded
그리고 피씨비(PCB) 기판 상에 제2 장벽 금속층(130b)으로서 니켈(Ni)을 도금하고, 제2 반응 금속층(110b)으로서 은(Ag)을 도금하며, 제2 산화 방지 금속층(120b)으로서 니켈(Ni)을 도금할 수 있다. 이렇게 피씨비(PCB) 기판 상에 상기 제2 접합 금속 적층체(100b)를 형성할 수 있다.Then, nickel (Ni) is plated as a second
이어, 적층 세라믹 콘덴서(multi-layer ceramic condenser; MLCC)와 피씨비(PCB) 기판이 사이에 솔더 금속부(200)으로서 솔더 볼을 제공한 후, 서로 대향하도록 접촉시키고 약 250℃의 온도를 가할 수 있다. 이에 따라, 적층 세라믹 콘덴서(multi-layer ceramic condenser; MLCC)의 상기 제1 금속 적층체, 솔더 금속부(200) 및 피씨비(PCB) 기판의 상기 제2 접합 금속 적층체(100b)가 반응하여 제1 공융계 합금 및 제2 공융계 합금을 형성할 수 있다. 이때, 상기 제1 공융계 합금 및 상기 제2 공융계 합금 각각은 적어도 부분적으로 용융되었다가 상기 제1 장벽 금속층(130a), 상기 제2 장벽 금속층(130b), 상기 제1 추가 장벽 금속층(140a) 및 상기 제2 추가 장벽 금속층(140b)으로 확산되면서 고체화될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 접합 금속 적층체(100a), 상기 제2 접합 금속 적층체(100b) 및 솔더 금속부(200)는 고체 상태가 되어 금속 접합이 진행될 수 있다. 이렇게 상기 제1 접합 금속 적층체(100a) 및 상기 제2 접합 금속 적층체(100b)를 적층 세라믹 콘덴서 및 피씨비 기판의 상에 형성하고, 형성된 상기 제1 접합 금속 적층체(100a) 및 상기 제2 접합 금속 적층체(100b) 사이에 상기 솔더 금속부(200)를 제공함으로써, 적층 세라믹 콘덴서와 피씨비 기판을 금속 접합할 수 있다.Next, a solder ball is provided as a
이처럼, 본 발명에서는 금속 접합용 적층 구조체가 주석(Sn)과 공융계 합금을 형성하는 반응 금속층과 산화 방지 금속층을 구비하는 접합 금속 적층체를 포함함으로써, 산화막 형성을 억제하여 접합력을 증가시킬 수 있다. 그리고 금속 접합용 적층 구조체는 주석(Sn)을 포함하는 솔더 금속부를 구비하여 접합 금속 적층체에 주석(Sn)을 공급할 수 있다. 또한, 접합 금속 적층체는 장벽 금속층 및 추가 장벽 금속층을 더 포함하여 공융계 합금을 형성하는 금속이 접합 대상물로 확산하는 것을 방지하여 접합 대상물을 보호할 수 있다. As such, in the present invention, the laminate structure for metal bonding includes a bonding metal laminate including a reactive metal layer that forms a eutectic alloy with tin (Sn) and an oxidation prevention metal layer, thereby suppressing the formation of an oxide film and increasing bonding strength. . Additionally, the laminate structure for metal bonding includes a solder metal portion containing tin (Sn), so that tin (Sn) can be supplied to the bonded metal laminate. Additionally, the bonded metal laminate may further include a barrier metal layer and an additional barrier metal layer to protect the bonded object by preventing the metal forming the eutectic alloy from diffusing into the bonded object.
그리고 금속 접합 방법은 두 접합 금속 적층체의 사이에 솔더 금속부를 제공하고, 두 접합 금속 적층체를 서로 대향하도록 적층하여 금속 접합용 적층 구조체를 형성하는 과정을 포함할 수 있다. 이때, 두 접합 금속 적층체 각각은 산화 방지 금속층을 포함함으로써, 금속 접합 시 산화막 형성을 억제하여 접합력을 증가시킬 수 있다.The metal bonding method may include providing a solder metal portion between two bonded metal laminates and stacking the two bonded metal laminates to face each other to form a laminated structure for metal bonding. At this time, each of the two bonded metal laminates includes an oxidation prevention metal layer, thereby suppressing the formation of an oxide film during metal bonding and increasing bonding strength.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Although preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and is within the scope of common knowledge in the field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Those who have will understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. Therefore, the scope of technical protection of the present invention should be determined by the scope of the patent claims below.
10a: 접합 대상물 중 어느 하나 10b: 접합 대상물 중 다른 하나
100a: 제1 접합 금속 적층체 100b: 제2 접합 금속 적층체
110a: 제1 반응 금속층 110b: 제2 반응 금속층
120a: 제1 산화 방지 금속층 120b: 제2 산화 방지 금속층
130a: 제1 장벽 금속층 130b: 제2 장벽 금속층
140a: 제1 추가 장벽 금속층 140b: 제2 추가 장벽 금속층
150a: 제1 접착 금속층 150b: 제2 접착 금속층
200: 솔더 금속부 300: 합금층10a: One of the joining
100a: first bonded
110a: first
120a: first
130a: first
140a: first additional
150a: first
200: solder metal portion 300: alloy layer
Claims (14)
접합 대상물 중 다른 하나 상에 제공되는 제2 접합 금속 적층체; 및
상기 제1 접합 금속 적층체 및 상기 제2 접합 금속 적층체의 사이에 제공되며, 주석(Sn)을 포함하는 솔더 금속부;를 포함하고,
상기 제1 접합 금속 적층체는,
상기 접합 대상물 중 어느 하나 상에 제공되어, 상기 주석(Sn)과 반응하여 제1 공융계 합금을 형성할 수 있는 제1 반응 금속층;
상기 제1 반응 금속층의 상에 제공되어, 상기 제1 반응 금속층의 산화를 방지하는 제1 산화 방지 금속층;
상기 접합 대상물 중 어느 하나와 상기 제1 반응 금속층의 사이에 제공되어, 상기 솔더 금속부, 제1 반응 금속층 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 어느 하나로 확산하는 것을 방지하는 제1 장벽 금속층; 및
상기 접합 대상물 중 어느 하나와 상기 제1 장벽 금속층의 사이에 제공되어, 상기 솔더 금속부, 제1 반응 금속층 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 어느 하나로 확산하는 것을 추가로 방지하는 제1 추가 장벽 금속층;을 포함하고,
상기 제2 접합 금속 적층체는,
상기 접합 대상물 중 다른 하나 상에 제공되어, 상기 주석(Sn)과 반응하여 제2 공융계 합금을 형성할 수 있는 제2 반응 금속층;
상기 제2 반응 금속층의 상에 제공되어, 상기 제2 반응 금속층의 산화를 방지하는 제2 산화 방지 금속층;
상기 접합 대상물 중 다른 하나와 상기 제2 반응 금속층의 사이에 제공되어, 상기 솔더 금속부, 제2 반응 금속층 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 다른 하나로 확산하는 것을 방지하는 제2 장벽 금속층; 및
상기 접합 대상물 중 다른 하나와 상기 제2 장벽 금속층의 사이에 제공되어, 상기 솔더 금속부, 제2 반응 금속층 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 다른 하나로 확산하는 것을 추가로 방지하는 제2 추가 장벽 금속층;을 포함하고,
상기 제1 추가 장벽 금속층은 상기 제1 장벽 금속층에 포함된 금속과 상이하면서 상기 제1 장벽 금속층에 포함된 금속보다 상기 제1 공융계 합금의 용융 온도를 더 증가시키는 금속을 포함하고,
상기 제2 추가 장벽 금속층은 상기 제2 장벽 금속층에 포함된 금속과 상이하면서 상기 제2 장벽 금속층에 포함된 금속보다 상기 제2 공융계 합금의 용융 온도를 더 증가시키는 금속을 포함하며,
상기 제1 산화 방지 금속층 및 상기 제2 산화 방지 금속층 각각은 니켈(Ni)을 포함하고,
상기 제1 산화 방지 금속층의 두께는 상기 제1 반응 금속층의 두께의 10% 이하이며,
상기 제2 산화 방지 금속층의 두께는 상기 제2 반응 금속층의 두께의 10% 이하이고,
상기 제1 장벽 금속층 및 상기 제2 장벽 금속층 각각의 두께는 100 내지 300 ㎚이며,
상기 제1 산화 방지 금속층 및 상기 제2 산화 방지 금속층 각각의 니켈(Ni)은 상기 솔더 금속부의 주석(Sn)에 대해 10at% 미만으로 포함되는 금속 접합용 적층 구조체.A first bonded metal laminate provided on any one of the bonded objects;
a second bonded metal laminate provided on another one of the bonded objects; and
A solder metal portion provided between the first bonded metal laminate and the second bonded metal laminate and containing tin (Sn),
The first bonded metal laminate,
A first reactive metal layer provided on any one of the bonding objects and capable of reacting with the tin (Sn) to form a first eutectic alloy;
a first anti-oxidation metal layer provided on the first reactive metal layer to prevent oxidation of the first reactive metal layer;
A first barrier provided between any one of the joining objects and the first reactive metal layer to prevent at least one of the solder metal portion, the first reactive metal layer, and their alloy from diffusing into any one of the joining objects. metal layer; and
Provided between any one of the joining objects and the first barrier metal layer, the agent further prevents at least one of the solder metal portion, the first reactive metal layer, and their alloy from diffusing into any one of the joining objects. 1 additional barrier metal layer;
The second bonded metal laminate,
a second reactive metal layer provided on another one of the bonding objects and capable of reacting with the tin (Sn) to form a second eutectic alloy;
a second anti-oxidation metal layer provided on the second reactive metal layer to prevent oxidation of the second reactive metal layer;
A second barrier provided between the other one of the joining objects and the second reactive metal layer to prevent at least one of the solder metal portion, the second reactive metal layer, and their alloy from diffusing to the other one of the joining objects. metal layer; and
A second barrier metal layer is provided between the other of the bonding objects and the second barrier metal layer to further prevent at least one of the solder metal portion, the second reactive metal layer, and their alloy from diffusing to the other of the bonding objects. 2 additional barrier metal layers;
The first additional barrier metal layer includes a metal that is different from the metal included in the first barrier metal layer and increases the melting temperature of the first eutectic alloy more than the metal included in the first barrier metal layer,
The second additional barrier metal layer includes a metal that is different from the metal included in the second barrier metal layer and increases the melting temperature of the second eutectic alloy more than the metal included in the second barrier metal layer,
Each of the first anti-oxidation metal layer and the second anti-oxidation metal layer includes nickel (Ni),
The thickness of the first anti-oxidation metal layer is 10% or less of the thickness of the first reactive metal layer,
The thickness of the second anti-oxidation metal layer is 10% or less of the thickness of the second reactive metal layer,
The thickness of each of the first barrier metal layer and the second barrier metal layer is 100 to 300 nm,
A laminate structure for metal bonding, wherein nickel (Ni) in each of the first oxidation-prevention metal layer and the second oxidation-prevention metal layer is contained in an amount of less than 10 at% based on tin (Sn) of the solder metal portion.
상기 제1 공융계 합금 및 상기 제2 공융계 합금 각각은 금속 접합을 위한 열처리 온도에서 적어도 부분적으로 용융되고,
상기 제1 장벽 금속층과 상기 제1 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도는, 상기 제1 공융계 합금의 용융 온도보다 높고,
상기 제2 장벽 금속층과 상기 제2 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도는, 상기 제2 공융계 합금의 용융 온도보다 높은 금속 접합용 적층 구조체.In claim 1,
Each of the first eutectic alloy and the second eutectic alloy is at least partially melted at a heat treatment temperature for metal joining,
The melting temperature of the alloy formed by reacting the first barrier metal layer and the first eutectic alloy is higher than the melting temperature of the first eutectic alloy,
The melting temperature of the alloy formed by reacting the second barrier metal layer and the second eutectic alloy is higher than the melting temperature of the second eutectic alloy.
상기 제1 추가 장벽 금속층과 제1 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도는, 상기 제1 장벽 금속층과 제1 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도보다 높고,
상기 제2 추가 장벽 금속층과 제2 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도는, 상기 제2 장벽 금속층과 제2 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도보다 높은 금속 접합용 적층 구조체.In claim 1,
The melting temperature of the alloy formed by reacting the first additional barrier metal layer and the first eutectic alloy is higher than the melting temperature of the alloy formed by reacting the first barrier metal layer and the first eutectic alloy,
The melting temperature of the alloy formed by the reaction of the second additional barrier metal layer and the second eutectic alloy is higher than the melting temperature of the alloy formed by the reaction of the second barrier metal layer and the second eutectic alloy.
상기 제1 추가 장벽 금속층 및 상기 제2 추가 장벽 금속층 각각의 두께는 100 내지 300㎚인 금속 접합용 적층 구조체.In claim 1,
The first additional barrier metal layer and the second additional barrier metal layer each have a thickness of 100 to 300 nm.
상기 제1 반응 금속층 및 상기 제2 반응 금속층 각각은 은(Ag), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속 접합용 적층 구조체.In claim 1,
Each of the first reactive metal layer and the second reactive metal layer includes at least one of silver (Ag), copper (Cu), and aluminum (Al).
접합 대상물 중 다른 하나 상에, 상기 주석(Sn)과 반응하여 제2 공융계 합금을 형성할 수 있는 제2 반응 금속층 및 상기 제2 반응 금속층의 산화를 방지하는 제2 산화 방지 금속층을 구비하는 제2 접합 금속 적층체를 준비하는 과정;
상기 제1 접합 금속 적층체 및 상기 제2 접합 금속 적층체의 사이에, 상기 주석(Sn)을 포함하는 솔더 금속부를 제공하는 과정;
상기 제1 접합 금속 적층체와 상기 제2 접합 금속 적층체를 서로 대향하도록 적층하여 금속 접합용 적층 구조체를 형성하는 과정; 및
형성된 상기 금속 접합용 적층 구조체를 열처리하는 과정;을 포함하고,
상기 제1 접합 금속 적층체는,
상기 접합 대상물 중 어느 하나와 상기 제1 반응 금속층의 사이에 제공되어, 상기 솔더 금속부, 제1 반응 금속층 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 어느 하나로 확산하는 것을 방지하는 제1 장벽 금속층; 및
상기 접합 대상물 중 어느 하나와 상기 제1 장벽 금속층의 사이에 제공되어, 상기 솔더 금속부, 제1 반응 금속층 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 어느 하나로 확산하는 것을 추가로 방지하는 제1 추가 장벽 금속층;을 더 포함하고,
상기 제2 접합 금속 적층체는,
상기 접합 대상물 중 다른 하나와 상기 제2 반응 금속층의 사이에 제공되어, 상기 솔더 금속부, 제2 반응 금속층 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 다른 하나로 확산하는 것을 방지하는 제2 장벽 금속층; 및
상기 접합 대상물 중 다른 하나와 상기 제2 장벽 금속층의 사이에 제공되어, 상기 솔더 금속부, 제2 반응 금속층 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나가 상기 접합 대상물 중 다른 하나로 확산하는 것을 추가로 방지하는 제2 추가 장벽 금속층;을 더 포함하고,
상기 제1 추가 장벽 금속층은 상기 제1 장벽 금속층에 포함된 금속과 상이하면서 상기 제1 장벽 금속층에 포함된 금속보다 상기 제1 공융계 합금의 용융 온도를 더 증가시키는 금속을 포함하고,
상기 제2 추가 장벽 금속층은 상기 제2 장벽 금속층에 포함된 금속과 상이하면서 상기 제2 장벽 금속층에 포함된 금속보다 상기 제2 공융계 합금의 용융 온도를 더 증가시키는 금속을 포함하며,
상기 제1 산화 방지 금속층 및 상기 제2 산화 방지 금속층 각각은 니켈(Ni)을 포함하고,
상기 제1 산화 방지 금속층의 두께는 상기 제1 반응 금속층의 두께의 10% 이하이며,
상기 제2 산화 방지 금속층의 두께는 상기 제2 반응 금속층의 두께의 10% 이하이고,
상기 제1 장벽 금속층 및 상기 제2 장벽 금속층 각각의 두께는 100 내지 300 ㎚이며,
상기 제1 산화 방지 금속층 및 상기 제2 산화 방지 금속층 각각의 니켈(Ni)은 상기 솔더 금속부의 주석(Sn)에 대해 10at% 미만으로 포함되는 금속 접합 방법.On any one of the bonding objects, a first reactive metal layer capable of reacting with externally provided tin (Sn) to form a first eutectic alloy and a first oxidation prevention metal layer to prevent oxidation of the first reactive metal layer are provided. A process of preparing a first bonded metal laminate;
A second reactive metal layer capable of reacting with tin (Sn) to form a second eutectic alloy, and a second anti-oxidation metal layer for preventing oxidation of the second reactive metal layer, on another one of the bonding objects. 2 Process of preparing bonded metal laminate;
providing a solder metal portion containing tin (Sn) between the first bonded metal laminate and the second bonded metal laminate;
forming a laminate structure for metal bonding by stacking the first bonded metal laminate and the second bonded metal laminate to face each other; and
A process of heat treating the formed laminated structure for metal bonding,
The first bonded metal laminate,
A first barrier provided between any one of the joining objects and the first reactive metal layer to prevent at least one of the solder metal portion, the first reactive metal layer, and their alloy from diffusing into any one of the joining objects. metal layer; and
Provided between any one of the joining objects and the first barrier metal layer, the agent further prevents at least one of the solder metal portion, the first reactive metal layer, and their alloy from diffusing into any one of the joining objects. 1 additional barrier metal layer;
The second bonded metal laminate,
A second barrier provided between the other one of the joining objects and the second reactive metal layer to prevent at least one of the solder metal portion, the second reactive metal layer, and their alloy from diffusing to the other one of the joining objects. metal layer; and
A second barrier metal layer is provided between the other of the bonding objects and the second barrier metal layer to further prevent at least one of the solder metal portion, the second reactive metal layer, and their alloy from diffusing to the other of the bonding objects. 2 additional barrier metal layers;
The first additional barrier metal layer includes a metal that is different from the metal included in the first barrier metal layer and increases the melting temperature of the first eutectic alloy more than the metal included in the first barrier metal layer,
The second additional barrier metal layer includes a metal that is different from the metal included in the second barrier metal layer and increases the melting temperature of the second eutectic alloy more than the metal included in the second barrier metal layer,
Each of the first anti-oxidation metal layer and the second anti-oxidation metal layer includes nickel (Ni),
The thickness of the first anti-oxidation metal layer is 10% or less of the thickness of the first reactive metal layer,
The thickness of the second anti-oxidation metal layer is 10% or less of the thickness of the second reactive metal layer,
The thickness of each of the first barrier metal layer and the second barrier metal layer is 100 to 300 nm,
A metal joining method, wherein nickel (Ni) in each of the first oxidation prevention metal layer and the second oxidation prevention metal layer is included in less than 10 at% based on tin (Sn) of the solder metal portion.
상기 제1 공융계 합금 및 상기 제2 공융계 합금 각각은 금속 접합을 위한 열처리 온도에서 적어도 부분적으로 용융되고,
상기 제1 장벽 금속층과 상기 제1 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도는, 상기 제1 공융계 합금의 용융 온도보다 높고,
상기 제2 장벽 금속층과 상기 제2 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도는, 상기 제2 공융계 합금의 용융 온도보다 높은 금속 접합 방법.In claim 10,
Each of the first eutectic alloy and the second eutectic alloy is at least partially melted at a heat treatment temperature for metal joining,
The melting temperature of the alloy formed by reacting the first barrier metal layer and the first eutectic alloy is higher than the melting temperature of the first eutectic alloy,
A metal joining method wherein the melting temperature of the alloy formed by reacting the second barrier metal layer and the second eutectic alloy is higher than the melting temperature of the second eutectic alloy.
상기 제1 추가 장벽 금속층과 제1 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도는, 상기 제1 장벽 금속층과 제1 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도보다 높고,
상기 제2 추가 장벽 금속층과 제2 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도는, 상기 제2 장벽 금속층과 제2 공융계 합금이 반응하여 형성된 합금의 용융 온도보다 높은 금속 접합 방법.In claim 10,
The melting temperature of the alloy formed by reacting the first additional barrier metal layer and the first eutectic alloy is higher than the melting temperature of the alloy formed by reacting the first barrier metal layer and the first eutectic alloy,
The melting temperature of the alloy formed by reacting the second additional barrier metal layer and the second eutectic alloy is higher than the melting temperature of the alloy formed by reacting the second barrier metal layer and the second eutectic alloy.
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