TW201843309A - 接合用成形體及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種藉由Cu芯Sn殼粉末之經壓縮的集合體而構成的接合用成形體(1)。於接合用成形體內部之閉空孔及開空孔之雙方存在有用以除去前述粉末表面之氧化物之活性劑含有物(3)。接合用成形體為含有55~95質量%之比例的Cu且45~5質量%之比例的Sn。活性劑含有物中之活性劑，相對於接合用成形體100質量%而言，含有0.01~2質量%之比例，接合用成形體具有20~400μm之厚度。

Description

接合用成形體及其製造方法
本發明係關於存在於被接合構件的半導體晶片元件、LED晶片元件等之電子零件與基板之間，適於使用在將被接合構件的電子零件安裝於基板的接合用成形體及其製造方法。再者，本國際申請係根據在2017年3月31日已申請的日本國專利申請第71961號(日本特願2017-71961)主張優先權，將日本特願2017-71961之全內容援用於本國際申請。
近年，注目於在超過200℃的高溫亦可動作，如SiC般的寬能隙半導體。作為在高溫下動作的半導體晶片元件之接合方法，注目於被稱為使包含Cu和Sn的接合材料存在於半導體晶片元件與基板之間，以高於Sn之熔點的溫度加熱，將前述接合材料設為由Cu6 Sn5 或Cu3 Sn所構成的組成之金屬間化合物(Inter-Metallic Compound：IMC)的過渡液相燒結法(Transient Liquid Phase Sintering：TLP法)的接合方法。揭示有根據此接合方法的適於高溫用途之Cu芯Sn殼粉末成形體(例如，參照非專利文獻1)。
非專利文獻1之Cu芯Sn殼粉末成形體係將粒徑30μm之Cu粒子滴下至無電解Sn鍍敷液而以約2~3μm厚之Sn層被覆後，將此等之粒子加壓而作為適於以下之用途之成形體。成形體中之各Cu粒子係以Sn層被覆而形成Cu芯Sn殼粉末構造。若將成形體加熱至232℃，則外殼之Sn層熔融而與附近粒子之熔融Sn一體化，存在於粒子間之間隙的空隙係被排出至接合層外而緻密化。在此方法中Cu粒子係均勻地分布於接合面。若延長回流時間，則藉由Cu芯和Sn殼之相互擴散而形成Cu6 Sn5 及Cu3 Sn化合物。最後外殼之Sn係被完全地消耗而成為金屬間化合物(IMC)。Cu粒子係被Cu-Sn金屬間化合物(Cu6 Sn5 或Cu3 Sn)包圍，因為Cu6 Sn5 及Cu3 Sn之熔點各自為415℃及676℃，所以至少可耐至415℃之高溫。 [先前技術文獻] [專利文獻]
非專利文獻1：Tianqi Hu et al., "Cu@SnCore-Shell Structure Powder Preform for High-Temperature Applications Based on Transient Liquid Phase Bonding", IEEE Transactions on Power Electronics, February 2016
[發明所欲解決之課題]
然而，記載於非專利文獻1的Cu芯Sn殼粉末成形體，當於成形前之Cu芯Sn殼粉末之表面形成自然氧化膜的情況時，即使將此成形體配置於被接合構件的半導體晶片元件與基板之間，並予以回流，外殼之Sn亦難以浸潤至Cu粒子表面，難以用高強度將半導體晶片元件接合於基板。
本發明之目的係提供一種接合用成形體及其製造方法，其係解決上述課題，初期接合強度高，且實現在冷熱循環試驗後亦維持高的接合強度的接合。 [用以解決課題之手段]
本發明之第1之觀點係一種接合用成形體，其係藉由Cu芯Sn殼粉末經壓縮的集合體而構成的接合用成形體，其特徵為：於前述接合用成形體內部之閉空孔及開空孔之雙方存在有用以除去前述粉末表面之氧化物之活性劑含有物，前述接合用成形體含有55~95質量%之比例的Cu且45~5質量%之比例的Sn，前述活性劑含有物中之活性劑，相對於前述接合用成形體100質量%而言，係含有0.01~2質量%之比例，前述接合用成形體具有20~400μm之厚度。在本說明書中，所謂「開空孔」係稱存在於接合用成形體內部的空孔之中，連通於接合用成形體之外表面的空孔(open pore)，所謂「閉空孔」係稱在上述空孔之中，不連通於接合用成形體之外表面的空孔(closed pore)。
本發明之第2之觀點係一種接合用成形體之製造方法，其特徵為：包含將用以除去平均粒徑為0.5~ 50μm之Cu芯Sn殼粉末表面之氧化物之活性劑含有物在惰性氣體環境下均勻地混合前述粉末於而調製混合物的步驟，與將前述混合物在惰性氣體環境下以10~1000MPa之壓力進行壓製成形或輥軋壓延成形而得到厚度20~400μm之顆粒狀或薄片狀之成形體的步驟；前述Cu芯Sn殼粉末含有55~95質量%之比例的Cu且45~5質量%之比例的Sn，將前述活性劑含有物在前述混合物中，以含有0.01~2質量%之比例的方式混合。 [發明的效果]
本發明之第1之觀點之接合用成形體係於藉由Cu芯Sn殼粉末之經壓縮的集合體而構成的接合用成形體之內部之閉空孔及開空孔之雙方，存在有用以除去前述粉末表面之氧化物之活性劑含有物。藉由此構造性的特徵，保存接合用成形體時，可防止Cu芯Sn殼粉末之外殼之Sn之氧化。又，即使於外殼之Sn層之表面形成自然氧化膜，只要實施用以於如電子零件與基板般的被接合構件之接合面配置此接合用成形體並接合之加熱(以下，稱為接合加熱)，則活性劑含有物中之活性劑可除去外殼之Sn層之氧化膜，藉由此，Sn在短時間熔融而浸潤於Cu芯粒子表面，液相燒結快速地進行，同時Sn係與相鄰的Cu芯Sn殼粉末之外殼之Sn連接，可成為經一體化的接合層。如繼續接合加熱，則芯之Cu和殼之Sn之相互擴散產生，而形成Cu芯粒子為被Cu6 Sn5 及Cu3 Sn化合物包圍而成的具高溫耐性的緻密的接合層，可實現初期接合強度高，且在冷熱循環試驗後亦維持高的接合強度的接合。又，藉由於接合用成形體內部殘存有Cu，使用此之接合用成形體而形成接合層時，於接合層亦可得到高的熱傳導性或導電性。
在本發明之第2之觀點之接合用成形體之製造方法係藉由壓製成形或輥軋壓延成形，可從接合加熱前之階段作為於內部空隙少的成形體，此結果，於接合加熱時變為容易使接合層緻密化。又，並非如非專利文獻1般，僅將Cu芯Sn殼粉末加壓而製作成形體，而是於製作成形體之前，因為於Cu芯Sn殼粉末均勻地混合活性劑含有物，所以在非專利文獻1之方法係於Cu芯Sn殼粉末間形成間隙，亦即閉空孔及開空孔雙方者，但藉由此方法而上述閉空孔及開空孔之各內壁係以活性劑含有物被覆，成為於此等之空孔存在活性劑含有物。藉由將此Cu芯Sn殼粉末和活性劑含有物之混合物進行壓製成形或輥軋壓延成形，可製作粉末相互間之接點多且活性劑含有物均勻地分散於Cu芯Sn殼粉末間而形成的接合用成形體。特別是在上述開空孔成為沒有與大氣接觸，防止在保存接合用成形體時之氧化，同時於接合加熱時，活性劑除去上述開空孔表面之氧化物，液相燒結迅速地進行。
接下來，將用以實施本發明之形態，根據圖式來進行說明。
如第1圖所示，本實施形態之接合用成形體1係將於Cu芯Sn殼粉末2均勻地混合活性劑含有物3的混合物4進行壓製成形或輥軋壓延成形而製作為20~400μm之顆粒狀或薄片狀。第1圖(A-1)及第1圖(A-2)係表示單軸壓製機10，第1圖(B)係表示壓延機20。
[Cu芯Sn殼粉末] 　　作為接合用成形體之原料的Cu芯Sn殼粉末2係如第1圖之放大圖所示，係由以Cu所構成的芯2a、與以被覆此芯2a的Sn所構成的殼2b而構成。此Cu芯Sn殼粉末2之平均粒徑為0.5~50μm，較佳為1.0~20μm。平均粒徑未達下限值之0.5μm時，在進行壓製成形或輥軋壓延成形時，不僅難以製作均勻的密度之成形體，而且已知在25℃等之通常之操作材料的溫度下係在二層構造粒子之Cu與Sn界面，Cu之擴散會以數小時進行，在接合加熱時Sn液相產生之前之昇溫途中，外殼之Sn幾乎全量會成為Cu6 Sn5 ，有接合性能惡化的不良狀況。另一方面，若平均粒徑超過上限值之50μm，雖於接合加熱時Sn熔融而變得容易一體化，但Cu與Sn相互擴散而形成金屬間化合物需要許多時間，有本發明之效果之一的短時間接合變為無法實現的不良狀況。又，在得到薄於被配置於二層構造的粉末之中心的Cu之粒徑的成形體前驅物的情況時，不僅使外殼之Sn且亦有使Cu變形的必要，但因為Cu係比Sn更硬而不易變形，所以若平均粒徑超過上限值之50μm，則Cu露出於最表面，Cu氧化而浸潤性變差，又表面部之Sn之存在比例減少，所以關於接合的液相之Sn難以露出於接合面，有使接合性惡化的不良狀況。在此，粉末之平均粒徑(體積基準)係藉由雷射繞射散射法(堀場製作所公司製，LA960)而測定的值。
又，Cu芯Sn殼粉末2係在將Cu芯Sn殼粉末設為100質量%時，含有55~95質量%之比例的Cu、45~5質量%之比例的Sn。較佳的含量係Cu為60~85質量%，Sn為40~15質量%。在Cu之含量超過95質量%而Sn之含量未達5質量%時，係有接合加熱時之燒結性低，接合層不一體化，接合強度低且熱阻抗變大的不良狀況。又，若Cu之含量未達55質量%而Sn之含量超過45質量%，則有接合層之最終組成物之高溫耐熱性低且變得無法得到所期待的性能的不良狀況。
作為製造Cu芯Sn殼粉末2的方法係可舉出將芯和殼雙方以濕式法製造的方法、和於芯使用Cu微細粉末，僅殼以濕式法製造的方法。在前者之製造方法係首先投入還原劑於Cu離子及Sn離子共存的水溶液，使氧化還原電位高的Cu還原析出，接著以覆蓋此Cu之方式使氧化還原電位低的Sn還原析出而製造Cu芯Sn殼構造之粉末前驅物。還原劑亦可進行階段性地投入僅還原Cu的弱還原劑和亦還原Sn的強還原劑，分離Cu之還原析出反應和Sn之還原析出反應的操作。又，在後者之製造方法係亦可事先準備Cu微細粉末，使此高分散於含有Sn離子的水溶液，於其中投入還原劑而在分散Cu微細粉末表面使Sn還原析出。又，亦可以防止經合成的Cu芯Sn殼構造之粉末前驅物之凝聚的目的，於水溶液調製時投入羥丙基甲基纖維素或聚乙烯吡咯啶酮等之分散劑於水溶液中。洗淨經合成的Cu芯Sn殼構造之粉末前驅物後，回收乾燥，藉此可得到Cu芯Sn殼構造之微細的粉末。
[活性劑含有物] 　　成為接合用成形體之另一個原料的活性劑含有物3係含有活性劑成分的助焊劑、或含有活性劑成分的溶劑。作為活性劑係氫鹵酸胺鹽為較佳，具體而言係可舉出三乙醇胺、二苯胍、乙醇胺、丁胺、胺基丙醇、聚氧乙烯油胺、聚氧乙烯月桂胺、聚氧乙烯硬脂胺、二乙胺、三乙胺、甲氧基丙胺、二甲基胺基丙胺、二丁基胺基丙胺、乙基己胺、乙氧基丙胺、乙基己氧基丙胺、雙丙胺、異丙胺、二異丙胺、哌啶、2,6-二甲基哌啶、苯胺、甲胺、乙胺、丁胺、3-胺基-1-丙烯、異丙胺、二甲基己胺、環己胺等之胺之氫氯酸鹽或氫溴酸鹽。其中，環己胺氫溴酸鹽為較佳。
作為上述溶劑係可舉出二乙二醇單己醚、二乙二醇單丁醚、二乙二醇單丁醚乙酸酯、四乙二醇、2-乙基-1,3-己二醇、α-萜品醇等之沸點為180℃以上的有機溶劑。此等之中，α-萜品醇為較佳。在由含有活性劑成分的溶劑所構成的活性劑含有物係例如可舉出於將癸二酸以5質量%之濃度溶解於α萜品醇的溶劑中含有活性劑成分者。
又，於助焊劑係於活性劑以外亦可包含上述溶劑、松香、搖變劑。於由含有活性劑成分的助焊劑所構成的活性劑含有物係例如可舉出無鉛焊料用之泛用助焊劑(92MS，荒川化學製)。被包含於助焊劑或溶媒的活性劑之含有比例係對於後述的混合物100質量%而言以成為0.01~2質量%，較佳為0.5~1質量%之方式決定。此活性劑之含有比例係與最後成為接合用成形體時之接合用成形體中之含有比例相同。
[接合用成形體之製造方法] 　　接合用成形體之製造係首先將Cu芯Sn殼粉末2和含有活性劑成分的活性劑含有物3在如氮、氬般的惰性氣體環境下，使用研缽、V型摻合機、球磨機、搖床粉碎機(Shaker Mill)等而花費充分的時間混合，將二層構造粉末的Cu芯Sn殼粉末和活性劑含有物調製為略均勻的組成之混合物4。藉由此混合，Cu芯Sn殼粉末間之間隙，亦即閉空孔及開空孔之各內壁為以活性劑含有物被覆，成為於粉末間存在有活性劑含有物。
如第1圖(A-1)及(A-2)所示，將所得到的混合物4以單軸壓製機10進行單軸壓製成形，或如第1圖(B)所示，將所得到的混合物4以壓延機20進行輥軋壓延成形。單軸壓製成形和輥軋壓延成形均在氮或氬般的惰性氣體環境下進行。
首先說明關於單軸壓製成形。單軸壓製機10係具有成為模具的模頭10a、上沖頭10b及下沖頭10c。藉由此單軸壓製機10，於製造接合用成形體係首先於模頭10a組合下沖頭10c的狀態，稱量特定量混合物4，由模頭10a之上沖頭***孔投入至下沖頭10c上(第1圖(A-1))。雖無圖示，但以治具將混合物4由上方進行拍打而設為略均等的厚度。接著將上沖頭10b***模頭10a而使其下降(第1圖(A-2))。藉由該上沖頭10b之加壓力，混合物4中之Cu芯Sn殼粉末2係變形，產生粉末間之互相纏繞或接著而成為獨立的成形體。此時，混合物4中之活性劑含有物3係被覆粉末間之閉空孔及開空孔之各內壁，存在於閉空孔及開空孔。經壓縮的集合體的成形體中，以符號2a表示芯之Cu(第1圖(A-2))。以如此的方式進行，用單軸壓製機10將混合物4進行單軸壓製而以成為20~400μm之特定之厚度之方式成形。成形壓力係因為依Cu芯Sn殼粉末2之粒徑或組成而變化，所以設為對應各自之微細粉末之粒徑、組成、形狀的壓力，故無法個別地限定，但係在10~1000MPa之範圍進行壓製成形。此時，以觀察成形物之剖面而由Cu和Sn之金屬成分以外所構成的空隙部之面積成為5%~0.1%之方式，決定投入粉末量，以成為上述特定之厚度之方式調整壓力。雖無圖示，但上述空隙部之內壁係於單軸壓製成形後，以活性劑含有物被覆。
接著說明關於輥軋壓延成形。壓延機20係具有一對之圓柱狀之上輥20a和下輥20b。上輥20a與下輥20b係在互相相反方向旋轉，在第1圖係以將由左側供給的混合物4向右方向壓延之方式構成。在調整此等之輥間之間隙後，使用無圖示之專用之給料機而投入混合物4而進行輥軋壓延。在輥軋壓延之情況係成為線壓，因為實際上難以確認及管理施加於被壓延成形的Cu芯Sn殼粉末的壓力，所以壓力係無法限定，但以與單軸壓製成形同樣地成為20~400μm之特定之厚度之方式調整輥間間隙，同時觀察成形物之剖面而空隙部成為5%~0.1%之方式，調整給料機的混合物4之投入量。雖無圖示，但上述空隙部之內壁係於輥軋壓延成形後，以活性劑含有物被覆。
在單軸壓製成形係在成形後，將上沖頭10b脫模，取出接合用成形體1。依模具之形狀，可得顆粒狀或薄片狀之接合用成形體。在輥軋壓延成形係藉由將經壓延的成形體切斷至特定之尺寸而可得到接合用成形體1。依切斷方法，可得薄片狀或顆粒狀之接合用成形體。此接合用成形體之形狀及尺寸係對應於被接合構件的電子零件之接合面之形狀及尺寸而決定。以單軸壓製成形或輥軋壓延成形而得到的接合用成形體係由Cu芯Sn殼粉末之經壓縮的集合體而構成，於該內部之閉空孔及開空孔之雙方，存在用以除去前述粉末表面之氧化物之活性劑含有物。接合用成形體中之Cu係以55~95質量%之比例、Sn係以45~5質量%之比例含有。
[使用接合用成形體的接合方法] 　　接著，說明關於使用以上述方法製造的接合用成形體而將矽晶片元件接合於銅板之基板，將矽晶片元件安裝於基板之一例。首先將上述接合用成形體配置於銅板上，於接合用成形體之上搭載經Au濺鍍2.5mm□之背面的矽晶片元件。接著，使用接合爐，例如Malcom公司製SRS-1C，在氮氣環境下，施加0.1~100MPa之荷重，同時以最高溫度250~350℃條件進行1~15分鐘加熱保持處理。藉由此之接合加熱而接合用成形體中之活性劑除去粉末之外殼之Sn層之氧化物，藉此Sn在短時間熔融，藉由Cu和Sn之相互擴散而以包圍芯之Cu之方式形成Cu-Sn之金屬間化合物(IMC)，矽晶片元件與銅板會以高的接合強度接合。
此接合加熱之條件係依接合用成形體中之Cu芯Sn殼粉末之平均粒徑，由上述範圍決定上述加熱溫度及加熱時間。Cu芯Sn殼粉末之平均粒徑越小，在上述範圍內決定較低的加熱溫度及較短的加熱時間，Cu芯Sn殼粉末之平均粒徑越大，在上述範圍內決定越高的加熱溫度及越長的加熱時間。在加熱溫度未達250℃或加熱時間未達1分鐘時，即使平均粒徑為0.5μm，Sn亦難以熔融而不形成Cu-Sn之金屬間化合物粉末，接合強度不變高。又，在加熱溫度超過350℃的情況或加熱時間超過15分鐘時，有對於被接合構件的矽晶片元件帶來熱損傷的不良狀況。 [實施例]
接著將本發明之實施例與比較例一起詳細地說明。
＜實施例1＞ 　　準備平均粒徑為0.5μm，Cu比例為75質量%且Sn之比例為25質量%之Cu芯Sn殼粉末。在此，Cu芯Sn殼粉末之Cu和Sn之組成比例係藉由ICP發光分光法(Thermo Fisher Scientific公司製，iCAP-6500 Duo)而測定。又，芯殼構造之晶體結構為主要由Cu及Sn構成之情事係藉由粉末X光繞射法(PANalytical公司製，多目的X光繞射裝置Empyrean)而確認。接著在氮氣環境下，將Cu芯Sn殼粉末放入研缽，於Cu芯Sn殼粉末添加泛用助焊劑(荒川化學製92MS)，30分鐘均勻地混合而得到混合物。在此混合物中，於Cu芯Sn殼粉末間，間隙，亦即閉空孔及開空孔之各內壁係以活性劑含有物被覆。此時之Cu芯Sn殼粉末與泛用助焊劑之混合比例係Cu芯Sn殼粉末為99質量%，泛用助焊劑中之活性劑成分為1質量%。將所得到的混合物使用第1圖所示的單軸壓製機10而以成形荷重500MPa，單軸壓製成形300秒鐘，得到厚度100μm且3mm□之顆粒狀之接合用成形體。
＜實施例2~5及比較例1、2＞ 　　在實施例2~5及比較例1、2係如表1所示，關於用以製作接合用成形體之Cu芯Sn殼粉末之平均粒徑，使用與實施例1不同的平均粒徑之Cu芯Sn殼粉末，以與實施例1同樣之方式進行而得到接合用成形體。
＜實施例6~9及比較例3、4＞ 　　在實施例6~9及比較例3、4係如表1所示，關於用以製作接合用成形體之Cu芯Sn殼粉末之Cu和Sn之組成，使用與實施例1不同的Cu和Sn之組成之Cu芯Sn殼粉末，以與實施例1同樣之方式進行而得到接合用成形體。
＜實施例10～12及比較例5、6＞ 　　在實施例10~12及比較例5、6係如表1所示，關於用以製作接合用成形體之混合物之Cu和Sn的合計成分(Cu・Sn成分)與活性劑含有物中之活性劑成分之質量比例，使用與實施例1不同的質量比例之混合物，以與實施例1同樣之方式進行而得到接合用成形體。
＜實施例13～16及比較例7、8＞ 　　在實施例13~16及比較例7、8係如表2所示，關於製作接合用成形體時之單軸壓製成形時之成形荷重，以與實施例1不同的成形荷重，以與實施例1同樣之方式進行而得到接合用成形體。施加荷重的時間係與實施例1相同之300秒鐘。
＜實施例17~20以及比較例9、10＞ 　　在實施例17~20以及比較例9、10係如表2所示，改變混合物之投入至模具的量，關於所得到的接合用成形體之厚度，使成為與實施例1不同的厚度。此外係以與實施例1相同的方式進行而得到接合用成形體。
＜實施例21~25以及比較例11、12＞ 　　在實施例17~25以及比較例11、12係如表2所示，將成形方法變更為輥軋壓延成形，調整壓延機之輥間間隙，關於所得到的接合用成形體之厚度，使成為與實施例1不同的厚度。此外係以與實施例1相同的方式進行而得到接合用成形體。
＜比較評估＞ 　　將實施例1~25以及比較例1~12所得到的37種之接合用成形體各自置於銅板上，於此搭載將背面經Au濺鍍2.5mm□之矽晶片元件。於在矽晶片元件施加1MPa之荷重而密著於銅板的狀態下，使用回流爐，在氮環境下，以最高溫度300℃保持5分鐘，接合銅板和矽晶片元件，得到37種之接合樣本。關於此等之接合樣本，藉由如下所敘述的方法，進行初期接合強度試驗和冷熱循環試驗，進行評估。將該評估結果表示於表1及表2。
(1) 初期接合強度 　　接合強度係藉由晶片抗切測試機(A&D公司製，TENSILON萬能試驗機RTF-1310)，各自固定37種之接合樣本之銅板，由矽晶片元件側面對與銅板平行方向施加力，測量矽晶片元件被剝落時之力或被破壞時之力(單位為牛頓，N)，將此值除以接合面積2.5mm×2.5mm＝6.25mm2 的值設為接合強度(單位為MPa)。
(2) 冷熱循環 　　將37種之接合樣本各自放入冷熱循環試驗機(espec 公司製，冷熱衝擊試驗裝置TSA―73ES)，設定為下限溫度-40℃、上限溫度200℃，重複1000次降溫和昇溫，以與上述(1)之初期接合強度相同之方法測定接合強度，將除以初期接合強度者設為冷熱循環特性。此如為1.00則意指維持初期強度，如為0.50則意味著降低至初期強度之一半。
若由表1及表2比較實施例1~25與比較例1~12則可了解以下之情事。
在比較例1係因為使用平均粒徑為0.3μm的過度微細的Cu芯Sn殼粉末，所以經壓製成形的成形體之厚度偏差大，成形體於銅板和矽晶片元件(以下，稱為基板和元件)之各面無法充分地接觸而無法實現充分的接合。
在比較例2係因為使用平均粒徑為60μm的過大的Cu芯Sn殼粉末，所以液相之Sn產生，基板與元件之初期接合係相應地得到，但因為Cu擴散至Sn需要時間，所以在5分鐘之熱處理係無法充分地產生金屬間化合物，於冷熱循環試驗中亦進行伴隨體積變化的反應，無法充分地維持接合強度。
在比較例3係因為Cu芯Sn殼粉末中之Cu之含量過少至50質量%，Sn之含量為過多至50質量%，所以Cu核會消滅，無法充分地緩和在冷熱循環試驗產生的應力而無法充分地維持接合強度。
在比較例4係因為Cu芯Sn殼粉末中之Cu之含量過多至97質量%，Sn之含量為過少至3質量%，所以Sn液相之產生量不充分，而無法在與基板或元件之界面浸潤擴大而無法接合。因此無法進行初期接合強度試驗和冷熱循環試驗。
在比較例5係因為混合物中之Cu和Sn之金屬成分之含量為過多至99.995質量%，活性劑含有物之含量為過少至0.005質量%，所以不僅粉末表面之氧化物無法充分地除去，基板或元件之各表面之氧化物之除去亦成為不充分，液相之Sn不會浸潤擴大而初期接合強度亦低，冷熱循環試驗後之接合強度亦無法維持初期值。
在比較例6係因為混合物中之Cu和Sn之金屬成分之含量為過少至97.5質量%，活性劑含有物之含量為過多至2.5質量%，所以妨礙熔融的Sn相互間之接觸，難以成為一體化的接合層而無法得到所期望之初期接合強度。
在比較例7係因為單軸壓製成形時之成形荷重為過低至5MPa，所以無法事先成為緻密的成形體。因此，熔融的Sn相互間之接觸為困難，無法得到已一體化的接合層而初期接合強度為低的值。
在比較例8係因為單軸壓製成形時之成形荷重為過高至2000MPa，所以成形體變硬而成形物為難以變形，即使***至基板與元件之間而加壓加熱，亦無法追隨基板或元件之翹曲而變形，無法充分地確保接觸面，所以熔融的Sn無法充分地浸潤擴大，初期接合強度不成為充分高的值。
在比較例9係因為單軸壓製成形後之成形體之厚度為過薄至15μm，所以由接合層產生的Sn液相量不充分，而無法充分地浸潤擴大於基板或元件，初期接合強度之值不成為充分的值。
在比較例10係因為單軸壓製成形後之成形體之厚度為過厚至450μm，所以Sn液相係因為充分地產生，所以可得初期接合強度，但因為熱阻抗不小，所以難以由成形體放熱而無法在冷熱循環試驗維持初期接合強度。
在比較例11係因為輥軋壓延成形後之成形體之厚度為過薄至15μm，所以由接合層產生的Sn液相量不充分，而無法充分地浸潤擴大於基板或元件，初期接合強度之值不充分。
在比較例12係因為輥軋壓延成形後之成形體之厚度為過厚至450μm，所以Sn液相係因為充分地產生，所以可得初期接合強度，但因為熱阻抗不小，所以難以由成形體放熱而無法在冷熱循環試驗維持初期接合強度。
相對於此，實施例1~25之接合樣本係因為為具備規定於第1之觀點的要件，且使用以規定於第2之觀點的要件而製造的接合用成形體而得到的樣本，所以初期接合強度係高至38~58MPa，又，冷熱循環係在0.62~0.98之範圍，未見到因冷熱循環試驗所致的接合強度之降低。 [產業上之可利用性]
本發明係可合適地利用於曝露於高溫環境的電子零件之安裝。
1‧‧‧接合用成形體
2‧‧‧Cu芯Sn殼粉末
2a‧‧‧芯
2b‧‧‧殼
3‧‧‧活性劑含有物
4‧‧‧混合物
10‧‧‧單軸壓製機
10a‧‧‧模頭
10b‧‧‧上沖頭
10c‧‧‧下沖頭
20‧‧‧壓延機
20a‧‧‧上輥
20b‧‧‧下輥
[第1圖] 表示製造本發明之實施形態之接合用成形體的步驟的圖。第1圖(A-1)係將壓製成形前之單軸壓製機、第1圖(A-2)係將壓製成形後之單軸壓製機示意性地表示的圖。第1圖(B)係示意性地表示輥軋壓延中之壓延機的圖。

Claims (2)

  1. 一種接合用成形體，其係藉由Cu芯Sn殼粉末之經壓縮的集合體而構成的接合用成形體，其特徵為： 　　於前述接合用成形體內部之閉空孔及開空孔之雙方存在有用以除去前述粉末表面之氧化物之活性劑含有物， 　　前述接合用成形體含有55~95質量%之比例的Cu且45~5質量%之比例的Sn， 　　前述活性劑含有物中之活性劑，相對於前述接合用成形體100質量%而言，係含有0.01~2質量%之比例， 　　前述接合用成形體具有20~400μm之厚度。
  2. 一種接合用成形體之製造方法，其特徵為：包含 　　將用以除去平均粒徑為0.5~50μm之Cu芯Sn殼粉末表面之氧化物之活性劑含有物，在惰性氣體環境下均勻地混合於前述粉末而調製混合物的步驟，與 　　將前述混合物在惰性氣體環境下以10~1000MPa之壓力進行壓製成形或輥軋壓延成形而得到厚度20~400μm之顆粒狀或薄片狀之成形體的步驟； 　　前述Cu芯Sn殼粉末含有55~95質量%之比例的Cu且45~5質量%之比例的Sn，將前述活性劑含有物在前述混合物中，以含有0.01~2質量%之比例的方式混合。
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