KR20220169687A - Laminated structure for metal bonding and method for metal bonding - Google Patents
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Abstract
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 particularly, 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 bonding is the process of joining two objects for the purpose of electrical or thermal transfer. Such metal bonding is used in a bonding process for heat dissipation of a device generating high heat during operation, such as flip chip bonding, laser diode chip bonding, high power light emitting diode chip bonding, and high power electronic device chip bonding. In addition, metal bonding is also used for solder bonding for electrical connection of various components such as chip capacitors such as multi-layer ceramic condensers (MLCCs), chip diodes, and chip resistors.
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 bonding include tin (Sn) and lead (Pb), and tin (Sn) is mainly used for lead (Pb) due to problems such as environmental pollution. Tin (Sn) has a melting point of 232 ° C. at atmospheric pressure, and has the advantage of being able to bond two objects at a low temperature by forming a eutectic alloy with most metals.
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 a joint metal laminate that is joined by forming an alloy with tin (Sn). Gold (Au) has good thermal and electrical conductivity and has the advantage of not forming a surface oxide film. However, gold is a very expensive material as a precious metal, and when used for metal bonding, the process unit cost increases.
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 technique for forming a metal laminate having high electrical and thermal conductivity while lowering the cost of metal bonding by replacing gold (Au).
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 multilayer structure for metal bonding and a metal bonding method capable of increasing bonding strength by suppressing formation of an oxide film through a bonding metal stack including a reactive metal layer and an oxidation-preventing 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 laminated structure for metal bonding according to an embodiment of the present invention includes a first bonding metal laminate provided on any one of objects to be bonded; a second bonding metal laminate provided on the other one of the bonding objects; and a solder metal portion provided between the first junction metal laminate and the second junction 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 bonding metal laminate may include a first reactive metal layer provided on any one of the bonding objects and 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 bonding metal laminate may include a second reactive metal layer provided on the other one of the bonding objects and 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, so that at least one of the solder metal part, the first reactive metal layer, and an alloy thereof is connected to any one of the bonding objects. A first barrier metal layer preventing diffusion into one; may be further included.
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 bonding metal laminate is provided between the other one of the bonding objects and the second reactive metal layer, so that at least one of the solder metal part, the second reactive metal layer, and an alloy thereof is connected to the other one of the bonding objects. A second barrier metal layer preventing diffusion into one; may be further included.
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 bonding, and the melting temperature of the alloy formed by the reaction between the first barrier metal layer and the first eutectic alloy is, A melting temperature of an alloy formed by reacting the second barrier metal layer with the second eutectic alloy and higher than a melting temperature of the first eutectic alloy may be higher than a melting temperature of the second eutectic alloy.
상기 제1 장벽 금속층 및 상기 제2 장벽 금속층 각각의 두께는 100 내지 300㎚일 수 있다.Each of the first barrier metal layer and the second barrier metal layer may have a thickness of 100 nm 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 so that at least one of the solder metal part, the first reactive metal layer, and an alloy thereof is connected to any one of the bonding objects. A first additional barrier metal layer further preventing diffusion into one layer; 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 bonding metal laminate is provided between the other one of the bonding objects and the second barrier metal layer so that at least one of the solder metal part, the second reactive metal layer, and an alloy thereof is connected to the other one of the bonding objects. A second additional barrier metal layer further preventing diffusion into one layer; 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 the reaction between the first additional barrier metal layer and the first eutectic alloy is higher than the melting temperature of the alloy formed by the reaction between the first barrier metal layer and the first eutectic alloy, and the second additional barrier metal layer A melting temperature of an alloy formed by reacting the second eutectic alloy with the second barrier metal layer may be higher than a melting temperature of an alloy formed by reacting the second barrier metal layer with the second eutectic alloy.
상기 제1 추가 장벽 금속층 및 상기 제2 추가 장벽 금속층 각각의 두께는 100 내지 300㎚일 수 있다.A 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 comprises Nickel (Ni) or chromium (Cr) may be included.
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 is a first reactive metal layer capable of forming a first eutectic alloy by reacting with tin (Sn) provided from the outside on any one of the objects to be joined, and the first preparing a first bonding metal laminate including a first anti-oxidation metal layer preventing oxidation of the reactive metal layer; A second reactive metal layer capable of forming a second eutectic alloy by reacting with the tin (Sn) and a second anti-oxidation metal layer preventing oxidation of the second reactive metal layer on the other one of the objects to be joined. 2 process of preparing a joint metal laminate; providing a solder metal part containing the tin (Sn) between the first junction metal laminate and the second junction metal laminate; forming a laminated structure for metal bonding by laminating the first bonding metal laminate and the second bonding metal laminate to face each other; and heat-treating the formed multilayer 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, so that at least one of the solder metal part, the first reactive metal layer, and an alloy thereof is connected to any one of the bonding objects. A first barrier metal layer preventing diffusion into one; may be further included.
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 bonding metal laminate is provided between the other one of the bonding objects and the second reactive metal layer, so that at least one of the solder metal part, the second reactive metal layer, and an alloy thereof is connected to the other one of the bonding objects. A second barrier metal layer preventing diffusion into one; may be further included.
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 bonding, and the melting temperature of the alloy formed by the reaction between the first barrier metal layer and the first eutectic alloy is, A melting temperature of an alloy formed by reacting the second barrier metal layer with the second eutectic alloy and higher than a melting temperature of the first eutectic alloy may be higher than a melting temperature of the second 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 so that at least one of the solder metal part, the first reactive metal layer, and an alloy thereof is connected to any one of the bonding objects. A first additional barrier metal layer further preventing diffusion into one layer; 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 bonding metal laminate is provided between the other one of the bonding objects and the second barrier metal layer so that at least one of the solder metal part, the second reactive metal layer, and an alloy thereof is connected to the other one of the bonding objects. A second additional barrier metal layer further preventing diffusion into one layer; 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 the reaction between the first additional barrier metal layer and the first eutectic alloy is higher than the melting temperature of the alloy formed by the reaction between the first barrier metal layer and the first eutectic alloy, and the second additional barrier metal layer A melting temperature of an alloy formed by reacting the second eutectic alloy with the second barrier metal layer may be higher than a melting temperature of an alloy formed by reacting the second barrier metal layer with 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.A laminated structure for metal bonding according to an embodiment of the present invention includes a bonding metal laminate including a reactive metal layer forming a eutectic alloy with tin (Sn) and an oxidation preventing metal layer, thereby suppressing the formation of an oxide film and increasing bonding strength. can In addition, the metal bonding multilayer structure may include a solder metal portion including tin (Sn) to supply tin (Sn) to the bonding metal multilayer body. In addition, the bonding metal laminate may further include a barrier metal layer and an additional barrier metal layer to prevent diffusion of a metal forming a eutectic alloy to a bonding object, thereby protecting the bonding 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 may be alloyed. In this case, the melting temperature of the alloy formed by reacting each of the barrier metal layer and the additional barrier metal layer with the eutectic alloy may be higher than the melting temperature of the eutectic alloy. Due to this, the barrier metal layer and the additional barrier metal layer may react with and solidify the eutectic alloy in a molten state, and accordingly, metal bonding may proceed between 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 part between the two bonding metal laminates and forming a metal bonding laminated structure by stacking the two bonding metal laminates to face each other. In this case, since each of the two bonding metal laminates includes an oxidation-preventing metal layer, the formation of an oxide film may be suppressed during metal bonding to increase 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 for explaining a laminated state of a laminated structure for metal bonding according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a flow chart showing a metal bonding method according to another embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view illustrating a laminated structure for metal bonding bonded after a heat treatment process 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 accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, only these embodiments will complete the disclosure of the present invention, and will fully cover the scope of the invention to those skilled in the art. It 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 in order to accurately describe the embodiments of the present invention, and the same numerals refer to the same elements in the drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 금속 접합용 적층 구조체의 적층 상태를 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view for explaining a laminated 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 laminated structure for metal bonding according to an embodiment of the present invention includes a first
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
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
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. Also, the first
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
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.Similarly, the second
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. In addition, 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
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.In this case, 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 multilayer structure for metal bonding may bond objects to be bonded to metal by performing a heat treatment for metal bonding. Here, each of 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.The laminated structure for metal bonding may be formed on one of the bonding objects 10a and the other one of the bonding objects 10b to bond the two bonding objects to each other for the purpose of electric or heat transfer. The laminated structure for metal bonding can be used in a bonding process for heat dissipation of a device generating high heat during operation, such as flip chip bonding, laser diode chip bonding, high power light emitting diode chip bonding, and high power electronic device chip bonding. In addition, the multilayer structure for metal bonding may be used for solder bonding for electrical connection of various components such as chip capacitors such as multi-layer ceramic condensers (MLCCs), chip diodes, and chip resistors.
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 the 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.In this case, when 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 the 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.In this case, when 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
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
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.Similarly, 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 between 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.). As a result, alloying may proceed by reacting 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 the reaction between 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.In this case, when the melting temperature of the alloy formed by the reaction between 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 bonding (eg, about 250° C.). As a result, alloying may proceed by reacting 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 the reaction between 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.In this case, when the melting temperature of the alloy formed by the reaction between the second
상기 제1 장벽 금속층(130a) 및 상기 제2 장벽 금속층(130b) 각각의 두께는 100 내지 300㎚일 수 있다.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.In this case, 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.Similarly, 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.In this case, 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.In this case, 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.Also, 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. Similarly, 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.In this case, 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.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 the reaction between 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 between 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.Similarly, the melting temperature of the alloy formed by the reaction between 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.In this case, 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.Similarly, 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.In this case, when the 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.In the prior art, gold (Au) was used as a reactive metal layer of a bonded metal laminate. However, gold (Au) needed to be replaced with an expensive material. In order to replace gold (Au), the reactive metal layer may 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 bonding 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
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
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.In addition, the first bonded
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.Similarly, the second bonded
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, the 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.Similarly, the second
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.2 is a flowchart illustrating 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 looked at in more detail. Items overlapping with those 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.In the metal bonding method according to another embodiment of the present invention, a first reactive metal layer capable of forming a first eutectic alloy by reacting with tin (Sn) provided from the outside on any one of the
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, 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 objects to be bonded 10b, a second
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.Then, the
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
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 subjected to heat treatment (S500). When the metal bonding multilayer structure is subjected to heat treatment at a heat treatment temperature for metal bonding (eg, 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 in an at least partially molten state and then is solidified, so that metal bonding between objects to be joined may proceed. That is, in the heat treatment process (S500), the heat treatment temperature for metal bonding (eg, about 250° C.) is maintained, but when metal bonding between objects to be joined is completed, the laminated structure for metal bonding becomes a solid state and is bonded stably. can keep
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
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.Similarly, 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 between 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.). As a result, alloying may proceed by reacting 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 the reaction between 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.In this case, when the melting temperature of the alloy formed by the reaction between 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 bonding (eg, about 250° C.). As a result, alloying may proceed by reacting 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 the reaction between 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.In this case, when the melting temperature of the alloy formed by the reaction between 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.In this case, 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.Also, 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. Similarly, 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.In this case, 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.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 the reaction between 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 between 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.Similarly, the melting temperature of the alloy formed by the reaction between the second additional
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 접합 방법의 열처리하는 과정 후 접합된 금속 접합용 적층 구조체를 설명하기 위한 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a laminated structure for metal bonding bonded after a heat treatment process 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.Referring to FIG. 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, such a laminated structure for metal bonding is formed on a flip chip, a laser diode chip, a high power light emitting diode chip, a high power electronic device chip, etc. as a bonding object, and is used in packaging for heat dissipation of a device that generates high heat during operation. It can be used in the bonding process. In addition, the multilayer structure for metal bonding is formed on a chip capacitor such as a multi-layer ceramic condenser (MLCC), a chip diode, a chip resistor, etc. as a bonding object, and is also used for solder bonding for electrical connection of various parts. 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 between the multilayer ceramic capacitor and the PCB substrate, the first
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.And nickel (Ni) is plated on the PCB (PCB) substrate as the 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.Then, after providing a solder ball 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 described above, in the present invention, the laminated structure for metal bonding includes a bonding metal laminate including a reactive metal layer forming a eutectic alloy with tin (Sn) and an oxidation preventing metal layer, thereby suppressing the formation of an oxide film and increasing bonding strength. . In addition, the metal bonding multilayer structure may include a solder metal portion including tin (Sn) to supply tin (Sn) to the bonding metal multilayer body. In addition, the bonding metal laminate may further include a barrier metal layer and an additional barrier metal layer to prevent diffusion of a metal forming a eutectic alloy to a bonding object, thereby protecting the bonding 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 part between the two bonding metal laminates and forming a metal bonding laminated structure by stacking the two bonding metal laminates to face each other. In this case, since each of the two bonding metal laminates includes an oxidation-preventing metal layer, the formation of an oxide film may be suppressed during metal bonding to increase 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 the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and common knowledge in the field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Those who have will understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible from this. Therefore, the technical protection scope of the present invention should be determined by the 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 bonding objects 10b: the other of the bonding objects
100a: first bonded
110a: first
120a: first
130a: first
140a: first additional
150a: first
200: solder metal part 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; 및 상기 제1 반응 금속층의 상에 제공되어, 상기 제1 반응 금속층의 산화를 방지하는 제1 산화 방지 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; 및 상기 제2 반응 금속층의 상에 제공되어, 상기 제2 반응 금속층의 산화를 방지하는 제2 산화 방지 금속층;을 포함하는 금속 접합용 적층 구조체.A first bonding metal laminate provided on any one of the objects to be bonded;
a second bonding metal laminate provided on the other one of the bonding objects; and
A solder metal portion provided between the first bonding metal laminate and the second bonding metal laminate and containing tin (Sn); includes,
The first bonding metal laminate may include a first reactive metal layer provided on any one of the bonding objects and 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,
The second bonding metal laminate may include a second reactive metal layer provided on the other one of the bonding objects and 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% 이하인 금속 접합용 적층 구조체.The method of claim 1,
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.
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 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;을 더 포함하는 금속 접합용 적층 구조체.The method of claim 1,
The first bonding metal laminate,
A first barrier provided between any one of the objects to be joined and the first reactive metal layer to prevent diffusion of at least one of the solder metal part, the first reactive metal layer, and alloys thereof to any one of the objects to be joined. A metal layer; further comprising,
The second bonding metal laminate,
A second barrier provided between the other of the objects to be joined and the second reactive metal layer to prevent diffusion of at least one of the solder metal part, the second reactive metal layer, and alloys thereof to the other of the objects to be joined. A multilayer structure for metal bonding further comprising a metal layer.
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.The method of claim 3,
each of the first eutectic-based alloy and the second eutectic-based alloy is at least partially melted at a heat treatment temperature for metal bonding;
The melting temperature of an alloy formed by the reaction between 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 the reaction between the second barrier metal layer and the second eutectic alloy is higher than the melting temperature of the second eutectic alloy.
상기 제1 장벽 금속층 및 상기 제2 장벽 금속층 각각의 두께는 100 내지 300㎚인 금속 접합용 적층 구조체.The method of claim 3,
Wherein each of the first barrier metal layer and the second barrier metal layer has a thickness of 100 to 300 nm.
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 포함하고,
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 포함하는 금속 접합용 적층 구조체.The method of claim 3,
An agent provided between any one of the objects to be joined and the first barrier metal layer to further prevent diffusion of at least one of the solder metal part, the first reactive metal layer, and an alloy thereof into any one of the objects to be joined. 1 additional barrier metal layer; further comprising,
The first additional barrier metal layer includes a metal different from the metal included in the first barrier metal layer,
Provided between the other one of the bonding objects and the second barrier metal layer to further prevent diffusion of at least one of the solder metal part, the second reactive metal layer, and alloys thereof to the other one of the bonding objects. 2 additional barrier metal layers; further comprising;
The second additional barrier metal layer includes 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 높은 금속 접합용 적층 구조체.The method of claim 6,
The melting temperature of the alloy formed by the reaction between the first additional barrier metal layer and the first eutectic alloy is higher than the melting temperature of the alloy formed by the reaction between 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.The method of claim 3,
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 포함하고,
상기 제1 산화 방지 금속층 및 상기 제2 산화 방지 금속층 각각은 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr)을 포함하는 금속 접합용 적층 구조체.The method of 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),
Wherein each of the first anti-oxidation metal layer and the second anti-oxidation metal layer includes nickel (Ni) or chromium (Cr).
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 포함하는 금속 접합 방법.A first reactive metal layer capable of forming a first eutectic alloy by reacting with tin (Sn) provided from the outside and a first anti-oxidation metal layer preventing oxidation of the first reactive metal layer are formed on any one of the objects to be joined. preparing a first bonded metal laminate having;
A second reactive metal layer capable of forming a second eutectic alloy by reacting with the tin (Sn) and a second anti-oxidation metal layer preventing oxidation of the second reactive metal layer on the other one of the objects to be joined. 2 process of preparing a joint metal laminate;
providing a solder metal part containing the tin (Sn) between the first junction metal laminate and the second junction metal laminate;
forming a laminated structure for metal bonding by laminating the first bonding metal laminate and the second bonding metal laminate to face each other; and
A process of heat-treating the formed multilayer structure for metal bonding; metal bonding method comprising a.
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 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;을 더 포함하는 금속 접합 방법.The method of claim 10,
The first bonding metal laminate,
A first barrier provided between any one of the objects to be joined and the first reactive metal layer to prevent diffusion of at least one of the solder metal part, the first reactive metal layer, and alloys thereof to any one of the objects to be joined. A metal layer; further comprising,
The second bonding metal laminate,
A second barrier provided between the other of the objects to be joined and the second reactive metal layer to prevent diffusion of at least one of the solder metal part, the second reactive metal layer, and alloys thereof to the other of the objects to be joined. A metal bonding method further comprising a metal layer.
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.The method of claim 11,
Each of the first eutectic alloy and the second eutectic alloy is at least partially melted at a heat treatment temperature for metal bonding;
The melting temperature of an alloy formed by the reaction between 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 the reaction between the second barrier metal layer and the second eutectic alloy is higher than the melting temperature of the second 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 포함하고,
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 포함하는 금속 접합 방법.The method of claim 11,
The first bonding metal laminate is provided between any one of the bonding objects and the first barrier metal layer so that at least one of the solder metal part, the first reactive metal layer, and an alloy thereof is connected to any one of the bonding objects. Further comprising a first additional barrier metal layer that further prevents diffusion into one;
The first additional barrier metal layer includes a metal different from the metal included in the first barrier metal layer,
The second bonding metal laminate is provided between the other one of the bonding objects and the second barrier metal layer so that at least one of the solder metal part, the second reactive metal layer, and an alloy thereof is connected to the other one of the bonding objects. A second additional barrier metal layer further preventing diffusion into one; further comprising,
The second additional barrier metal layer includes 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 높은 금속 접합 방법.The method of claim 13,
The melting temperature of the alloy formed by the reaction between the first additional barrier metal layer and the first eutectic alloy is higher than the melting temperature of the alloy formed by the reaction between 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.
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| US20080210971A1 (en) * | 2006-06-30 | 2008-09-04 | Matthew Donofrio | Nickel tin bonding system with barrier layer for semiconductor wafers and devices |
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| KR20170080536A (en) | 2014-11-13 | 2017-07-10 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | Au-Sn ALLOY SOLDER PASTE, METHOD FOR MANUFACTURING Au-Sn ALLOY SOLDER LAYER, AND Au-Sn ALLOY SOLDER LAYER |
| KR102061565B1 (en) * | 2014-03-13 | 2020-01-02 | 삼성전자주식회사 | The fabrication method of bonding metal and the fabrication method of semiconductor light emitting device using the same |
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