接合方法、接合结构体及其制造方法 |
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| 申请号 | CN201380012349.0 | 申请日 | 2013-02-05 | 公开(公告)号 | CN104245204A | 公开(公告)日 | 2014-12-24 |
| 申请人 | 株式会社村田制作所; | 发明人 | 中野公介; 关本裕之; 高冈英清; 钓贺大介; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供能得到无空隙、致密且耐热性高、可靠性优异的接合部的接合方法和接合部的可靠性高的接合结构体。在将第1接合对象物和第2接合对象物接合时，第1接合对象物具有由Sn或含Sn 合金 构成的第1金属，第2接合对象物具有由含有选自Ni、Mn、Al及Cr中的至少一种和Cu的合金构成的第2金属，并且在第1接合对象物和第2接合对象物 接触 的状态下进行 热处理 ，在两者的界面上生成金属间化合物，由此将第1接合对象物和第2接合对象物接合。作为第1金属，使用含Sn 70重量％以上的合金。作为第1金属，使用含Sn 85重量％以上的合金。 | ||||||
| 权利要求 | 1.接合方法，用于将第1接合对象物和第2接合对象物接合，在该方法中，第1接合对象物具有由Sn或含Sn合金构成的第1金属， |
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| 说明书全文 | 接合方法、接合结构体及其制造方法技术领域[0001] 本发明涉及将一方的接合对象物(第1接合对象物)和另一方的接合对象物(第2接合对象物)接合的接合方法、使用该接合方法形成的接合结构体及其制造方法。 背景技术[0003] 作为在这种通过焊接进行安装的方法中所使用的焊膏，例如有人提出含有(a)由Cu、Al、Au、Ag等高熔点金属或含有这些金属的高熔点合金构成的第2金属(或合金)球与(b)由Sn或In构成的第1金属球的混合体的焊膏(可参见专利文献1)。 [0004] 此外，在该专利文献1中还公开了使用该焊膏的接合方法和电子设备的制造方法。 [0005] 然而，在使用该专利文献1的焊膏进行焊接时，如图8(a)示意所示，含有低熔点金属(例如Sn)球51、高熔点金属(例如Cu)球52和助焊剂53的焊膏被加热而发生反应，焊接后，如图8(b)所示，多个高熔点金属球52介由在来自低熔点金属球的低熔点金属和来自高熔点金属球的高熔点金属之间形成的金属间化合物54而连结，通过该连结体，接合对象物连接-连结(焊接)在一起。 [0006] 然而，在该专利文献1的接合方法、电子设备的制造方法中，为了连接接合对象物，需要另行准备焊膏，存在实施接合方法用的设备、工序等受制约的问题。 [0007] 此外，在为该专利文献1的焊膏的情况下，通过在焊接工序中对焊膏进行加热，生成高熔点金属(例如Cu)与低熔点金属(例如Sn)的金属间化合物，但在Cu(高熔点金属)与Sn(低熔点金属)的组合中，作为低熔点金属的Sn因其扩散速度慢而残留。焊膏中若有Sn残留，则其高温下的接合强度会大幅降低，根据要接合的产品的种类，有时会无法使用。此外，会有焊接工序中残留的Sn在之后的其他焊接工序中熔融而流出之虞，作为在温阶连接中使用的高温焊料，存在可靠性低的问题。 [0008] 即，例如在半导体装置的制造工序中，经过进行焊接的工序制造半导体装置后，想要用回流焊的方法将该半导体装置安装到基板上时，会有半导体装置制造工序的焊接工序中残留的Sn在回流焊工序中熔融而流出之虞。 [0009] 此外，要使低熔点金属完全成为金属间化合物，使Sn不残留，在焊接工序中，需要高温且长时间的加热，但由于还要兼顾生产效率，因而实际应用上不可行。 [0010] 为了解决这种问题，有人提出含有由第1金属粉末和熔点高于第1金属粉末的第2金属粉末构成的金属成分以及助焊剂成分的焊膏，在该焊膏中，使第1金属为Sn或含Sn合金，使第2金属(Cu-Mn或Cu-Ni)为会与上述第1金属生成显示310℃以上的熔点的金属间化合物且在第2金属粉末的周围最初生成的金属间化合物的晶格常数与第2金属成分的晶格常数之差即晶格常数差在50％以上的金属或合金(可参见专利文献2)。 [0011] 另外，在该专利文献2中，作为第2金属，列举示出了导体图案或Cu-Ni等。 [0012] 此外，专利文献2中，还提出了使用上述焊膏的接合方法、接合结构以及电子设备的制造方法。 [0013] 而且，根据使用该焊膏的接合方法，能够进行可大幅减少Sn残留量、在回流焊时不发生焊料流出、高温下的接合强度、接合可靠性优异的接合。 [0014] 然而，在使用专利文献2的焊膏的接合方法中，Cu-Mn、Cu-Ni等第2金属与Sn或Sn合金等第1金属的扩散反应快速发生，因而Sn呈现液状的时间短，迅速形成熔融温度高的金属间化合物，因此，视情况，可能会在接合部内产生空隙。因此，期待有一种能够进行接合可靠性更高的接合的接合方法。 [0015] 此外，在专利文献2的接合方法中，也需要在接合对象物之外另行准备焊膏，实施接合方法用的设备、工序等也受制约。 [0016] 专利文献： [0017] 专利文献1：日本特开2002-254194号公报 发明内容[0019] 本发明是为了解决上述问题而作出的，旨在提供在不需要使用焊膏等接合材料的情况下能够对第1接合对象物和第2接合对象物进行接合部无空隙、耐热性优异、可靠性高的接合的接合方法、使用该接合方法形成的接合可靠性高的接合结构体及其制造方法。 [0020] 为了解决上述问题，本发明的接合方法是将第1接合对象物和第2接合对象物接合的方法，其特征在于， [0021] 第1接合对象物具有由Sn或含Sn合金构成的第1金属， [0022] 第2接合对象物具有由含有选自Ni、Mn、Al及Cr中的至少一种和Cu的合金构成的第2金属， [0024] 另外，在本发明中，“第1接合对象物”和“第2接合对象物”是为了区别表示一对接合对象物中的一方和另一方而使用的称呼，并不是意图按照接合对象物的种类、结构等进行区分。 [0025] 例如，在将芯片型电子部件的外部电极接合到电路基板的安装用电极上时，可以将前者称为第1接合对象物，将后者称为第2接合对象物，也可将后者称为第1接合对象物，将前者称为第2接合对象物。 [0026] 此外，作为本发明的接合方法中的第1和第2接合对象物，例如像上述那样列举出芯片型电子部件的外部电极和搭载有芯片型电子部件的电路基板上的安装用电极等，但本发明包括接合对象物的一方例如为“镀有第1金属或第2金属的Cu线”、“镀有第1金属或第2金属的金属端子”等之类的情况。 [0027] 此外，在本发明中，由Sn或含Sn合金构成的第1金属(熔点低于第2金属的低熔点金属)例如有以形成在电极表面的由Sn或含Sn合金构成的镀层的方式给出的情况等。这种情况下，由第1金属形成的镀层优选位于第1或第2接合物的最表面。但是，视情况，还可在该第1金属镀层表面进一步形成其他层(例如贵金属镀层等)。 [0028] 此外，上述第2接合对象物具有由含有选自Ni、Mn、Al及Cr中的至少一种和Cu的合金(Cu合金)构成的第2金属，关于该第2金属，例如有以形成在电极表面的Cu合金的镀层的方式给出的情况等。优选由该第2金属形成的镀层也位于第1或第2接合对象物的最表面，但视情况，也可在其表面形成Sn镀层、Au镀层等抗氧化膜。 [0029] 在本发明中，优选上述第1金属为含Sn 70重量％以上的合金。 [0030] 第1金属为含Sn 70重量％以上的合金时，能够更切实地得到本发明的效果，即能得到无空隙且耐热性高、可靠性优异的接合部。 [0031] 此外，更优选上述第1金属为含Sn 85重量％以上的合金。 [0032] 第1金属为含Sn 85重量％以上的合金时，能更切实地得到耐热性更高的接合部。 [0033] 此外，在本发明中，优选上述第2金属为以Cu-Ni合金和/或Cu-Mn合金为主要成分的合金。 [0034] 第2金属为以Cu-Ni合金或Cu-Mn合金为主要成分的合金时，能得到尤其是其耐热性高的接合部。 [0035] 此外，优选上述Cu-Ni合金在5～30重量％的范围内含有Ni，上述Cu-Mn合金以5～30重量％的比例含有Mn。 [0036] 通过上述构成，能更切实地得到尤其是其耐热性高的接合部。 [0037] 此外，本发明的接合结构体的特征在于，通过上述本发明的接合方法形成。 [0038] 即，本发明的接合结构体为第1接合对象物和第2接合对象物接合而成的接合结构体，其特征在于，第1接合对象物和第2接合对象物通过第1金属(Sn或含Sn合金)和第2金属(含有选自Ni、Mn、Al及Cr中的至少一种和Cu的合金(Cu合金))反应所生成的金属间化合物而接合。 [0039] 此外，本发明的接合结构体的制造方法的特征在于，使用上述本发明的接合方法。 [0040] 在本发明的接合方法中，第1接合对象物具有由Sn或含Sn合金构成的第1金属，第2接合对象物具有由含有选自Ni、Mn、Al及Cr中的至少一种和Cu的合金(Cu合金)构成的第2金属，在第1接合对象物和第2接合对象物接触的状态下进行热处理，在两者的界面上生成第1金属和第2金属的金属间化合物，由此将第1接合对象物和第2接合对象物接合，从而能在不需要另行准备焊膏等接合材料的情况下进行接合部无空隙、耐热性优异、可靠性高的接合。 [0041] 即，在本发明中，由于接合对象物的一方具有由Sn或含Sn合金构成的第1金属，并且另一方具有由含有选自Ni、Mn、Al及Cr中的至少一种和Cu的合金(Cu合金)构成的第2金属，因而通过在两者接触的状态下进行热处理，在热处理工序中，上述第1金属(Cu合金)和上述第1金属(Sn或Sn合金)快速扩散，在接合部上生成高熔点的金属间化合物，并且Sn、Sn合金等第1金属基本上变成金属间化合物。 [0042] 其结果，例如在第1接合对象物为电子部件的外部电极、第2接合对象物为基板的安装用电极的情况下，能得到在电子部件安装后的阶段，在实施多次回流焊的情况下，以及在安装的电子部件(例如车载用电子部件)在高温下使用等情况下，都不会引起电子部件的脱落等、高温下的接合可靠性高的接合部。 [0043] 在使用本发明的接合方法将第1接合对象物和第2接合对象物接合时，在不另外使用焊膏等、且第1和第2接合对象物接触的状态下进行热处理。此时，温度达到第1金属(Sn或Sn合金)的熔点以上时，第1接合对象物中的第1金属熔融。并且，第1金属和第2接合对象物中的第2金属(Cu合金)迅速扩散，生成金属间化合物。 [0044] 然后进一步继续加热，第1金属(Sn或Sn合金)和第2金属进一步反应，在第1金属和第2金属的组成比等处于适宜条件的情况下，第1金属全部变成金属间化合物，第1金属(Sn或Sn合金)不再存在。 [0045] 另外，在本发明中，在第1金属和第2金属的界面上生成的金属间化合物与第2金属之间的晶格常数差大(第2金属和金属间化合物的晶格常数差在50％以上)，因此，在熔融的第1金属中，金属间化合物边剥离、分散边反复进行反应，金属间化合物的生成飞跃性地进行，能在短时间内充分减少第1金属(Sn或Sn合金)的含量。其结果，能进行耐热强度大的接合。 [0046] 另外，构成第2金属(Cu合金)的Al和Cr与Cu相比，第1离子化能均小，这些金属(Al和Cr)固溶在Cu中，因此，与Cu相比，Al和Cr先被氧化。其结果，未被氧化的Cu向熔融的第1金属(Sn或含Sn合金)的扩散得到促进，在非常短的时间内，与第1金属之间生成金属间化合物。因此，与该部分相应地，接合部中的第1金属的含量降低，接合部的熔点上升，耐热强度提高。 [0047] 此外，在本发明中，第2接合对象物所具有的第2金属(上述Cu合金)为电极或形成在其表面的镀层时，与为粉体时相比，能以表面积小的形式供给，因而能减少与第1接合对象物具有的第1金属(Sn或Sn合金)的接触面积，减慢反应速度。其结果，能够延长Sn或Sn合金(第1金属)以液体存在的时间，形成无空隙、致密的接合部。 [0048] 此外，在本发明的接合结构体中，如上述那样，第1和第2接合对象物介由以高熔点的金属间化合物为主要成分的接合部而接合，因而能够提供耐热强度大、可靠性高的接合结构体。 [0049] 另外，为了更切实地得到本发明的效果，优选使第1接合对象物具有的第1金属(Sn或Sn合金)的量和第2接合对象物具有的第2金属(含有选自Ni、Mn、Al及Cr中的至少一种和Cu的合金)的比例在规定的范围内，通常，相对于第1金属的量和第2金属的合计量，优选第1金属的比例在70体积％以下的范围。附图说明 [0050] 图1是显示具有作为供实施本发明的接合方法用的第1(或第2)接合对象物的外部电极的芯片型电子部件的图。 [0051] 图2是显示具有作为供实施本发明的接合方法用的第2(或第1)接合对象物的安装用电极的玻璃环氧基板的图。 [0052] 图3是显示用本发明的接合方法将第1接合对象物和第2接合对象物接合时的一个工序的图。 [0053] 图4是显示用本发明的接合方法将第1接合对象物和第2接合对象物接合而成的接合结构体的图。 [0054] 图5是显示用本发明的接合方法将第1接合对象物和第2接合对象物接合而成的接合结构体的变形例的图。 [0055] 图6是说明本发明的接合方法的另一实施方式用的图，是显示将具有作为第1接合对象物的凸点(bump)的芯片型电子部件载置在具有作为第2接合对象物的安装用电极的安装用基板上的状态的图。 [0056] 图7是显示如图6所示将芯片型电子部件载置在安装用基板上并进行加热和加压后的状态的图。 [0057] 图8是显示使用现有的焊膏进行焊接时的焊料性状的图，(a)是显示加热前的状态的图，(b)是显示焊接工序结束后的状态的图。 具体实施方式[0058] 下面显示本发明的实施方式，对本发明的特征进行更详细的说明。 [0059] <实施方式1> [0060] 在本实施方式中，以在将陶瓷层叠体的两端部上配设有外部电极的芯片型电子部件(层叠陶瓷电容器)搭载到玻璃环氧基板上的安装用电极上时将芯片型电子部件的外部电极(第1接合对象物)接合到玻璃环氧基板上的安装用电极(第2接合对象物)上的情况为例进行说明。 [0061] 〔芯片型电子部件和玻璃环氧基板的准备〕 [0062] 首先，如图1所示，准备具有外部电极(第1接合对象物)3的芯片型电子部件A，该外部电极3具有通过在形成在内部电极4和陶瓷层5交替层叠而成的层叠体10的两端部上的由Cu厚膜电极构成的外部电极主体1的表面上镀敷表1和2的试样编号1～25所示的Sn或含Sn合金(第1金属)而形成的镀层2。 [0063] 另外，虽在图中未示出，但在Cu厚膜电极与Sn或含Sn合金的镀层2之间形成了Ni镀层。 [0064] 此外，镀层2可以不必覆盖外部电极主体1的整个表面，只要以在热处理工序中与构成下述安装用电极13的镀膜12的第2金属(在本实施方式中为Cu合金)反应、形成金属间化合物这样的方式供给到外部电极主体1上即可。 [0065] 另外，作为构成上述镀层2的第1金属(低熔点金属)，如表1和2所示，使用 了 Sn-3Ag-0.5Cu、Sn、Sn-3.5Ag、Sn-0.75Cu、Sn-15Bi、Sn-0.7Cu-0.05Ni、Sn-5Sb、Sn-2Ag-0.5Cu-2Bi、Sn-30Bi、Sn-3.5Ag-0.5Bi-8In、Sn-9Zn、Sn-8Zn-3Bi合金。 [0066] 另外，在上述第1金属的标记中，例如试样编号1的“Sn-3Ag-0.5Cu”表示，低熔点金属材料是含有Ag 3重量％、Cu 0.5重量％、其余部分为Sn的合金(Sn合金)。 [0067] 此外，如图2所示，准备了具有安装用电极(第2接合对象物)13的玻璃环氧基板B，该安装用电极13具有通过在形成在由玻璃环氧树脂构成的基板的主面上的Cu电极膜11的表面上镀敷含有选自Ni、Mn、Al及Cr中的至少一种和Cu的合金(第2金属)而形成的镀层12。另外，镀层12可以以图2所示的覆盖Cu电极膜11的整个表面即Cu电极膜11的上表面和侧面的方式形成，也可以仅形成在Cu电极膜11的上表面上，甚至仅形成在上表面的一部分上。 [0068] 另外，作为构成上述镀层12的第2金属(Cu合金)，使用了表1和表2所示的 Cu-5Ni、Cu-10Ni、Cu-15Ni、Cu-20Ni、Cu-30Ni、Cu-5Mn、Cu-10Mn、Cu-15Mn、Cu-20Mn、Cu-30Mn、Cu-12Mn-4Ni、Cu-10Mn-1P、Cu-10Al、Cu-10Cr合金。 [0069] 第2接合对象物(玻璃环氧基板的安装用电极)可以如试样编号22那样同时含有Mn、Ni，还可如试样编号23那样含有P(磷)等第3成分。 [0070] 此外，为了比较，作为第2接合对象物，准备了不具备本发明要件的表2的试样编号26和27的试样。 [0071] 另外，试样编号26的第2接合对象物(玻璃环氧基板的安装用电极)通过在Cu电极膜的表面形成由Cu构成的镀层而得到，此外，试样编号27的第2接合对象物(玻璃环氧基板的安装用电极)通过在Cu电极膜的表面形成由Cu-Zn合金构成的镀层而得到。 [0072] 〔第1接合对象物和第2接合对象物的接合〕 [0073] 将表1和2的试样编号1～25的各芯片型电子部件A载置在玻璃环氧基板B上，如图3所示，使外部电极(第1接合对象物)3与表1和2的试样编号1～25的玻璃环氧基板B的安装用电极(第2接合对象物)13接触，然后，在250℃、30分钟的条件下进行了回流焊。 [0074] 这样，如图4所示，得到芯片型电子部件A的外部电极(第1接合对象物)3和玻璃环氧基板B的安装用电极(第2接合对象物)13介由金属间化合物(接合部)M12而接合的接合结构体C。 [0075] 另外，图5显示通过上述方法得到的接合结构体C的变形例。对本发明的接合结构体而言，如图5所示，构成外部电极3的Sn或含Sn合金(低熔点金属)的镀层2和构成安装用电极13的Sn或含Sn合金(低熔点金属)的镀层12中，在不与对方一侧连接的部分，镀层2和/或镀层12也可以未反应的状态残留。 [0076] 此外，同样地，将具备本发明要件的试样编号26和27的芯片型电子部件载置在不具有本发明要件的第2接合对象物(试样编号26的具有表面上形成有由Cu构成的镀层的外部电极的玻璃环氧基板和试样编号27的具有表面上形成有由Cu-Zn合金构成的镀层的外部电极的玻璃环氧基板)上，使外部电极(第1接合对象物)与玻璃环氧基板B上的安装用电极(第2接合对象物)接触，然后，在250℃、30分钟的条件下进行回流焊，得到接合结构体。 [0077] 〔特性评价〕 [0078] 以按上述那样得到的接合结构体作为试样，用以下方法进行了特性评价。 [0079] 《接合强度》 [0080] 使用接合强度测定仪测定所得接合结构体的剪切强度，并对接合强度进行了评价。 [0081] 剪切强度的测定在横推速度：0.1mm·s-1、室温和260℃的条件下进行。 [0082] 将剪切强度在20Nmm-2以上的试样评价为◎(优)，2Nmm-2以上、小于20Nmm-2的试-2样评价为良(○)，2Nmm 以下的试样评价为×(不合格)。 [0083] 在表1和2中一并示出对各试样测得的室温和260℃下的接合强度的值和评价结果。 [0084] 《残留成分评价》 [0085] 切取约7mg在回流焊后凝固的接合部的金属间化合物(反应生成物)，在测定温度30℃～300℃、升温速度5℃/min、N2气氛、对照物Al2O3的条件下进行差示扫描量热测定(DSC测定)。由所得DSC图中低熔点金属(第1金属)成分在熔融温度下的熔融吸热峰的吸热量对残留的低熔点金属成分量进行定量，求出残留低熔点金属含有率(体积％)。将残留低熔点金属含有率为0体积％的情况评价为◎(优)，将大于0体积％、在50体积％以下的情况评价为良(○)，将大于50体积％的情况评价为×(不合格)。 [0086] 在表1和表2中一并示出残留低熔点金属含有率和评价结果。 [0087] 《流出不良率》 [0088] 所得接合结构体的流出不良率用以下方法测定。 [0089] 首先，将接合结构体用环氧树脂密封并放置在相对湿度85％的环境中，在峰值温度260℃的回流焊条件下进行加热。将接合材料再熔融流出的试样视为不良，检查流出不良的发生比例。由该结果求出流出不良发生率。 [0090] 将接合材料的流出不良率为0的情况评价为◎(优)，将大于0％、在50％以下的情况评价为良(○)，将大于50％的情况评价为×(不合格)。 [0091] 在表1和2中一并示出流出不良发生率和评价结果。 [0092] 《致密性》 [0093] 用金属显微镜观察所得接合结构体的截面，确认有无存在于接合部的空隙。将不存在一边在50μm以上的空隙的情况评价为◎(优)，存在的情况评价为×(不良)。 [0094] 在表1和2中一并示出致密性评价结果。 [0095] 表1 [0096] [0097] 表2 [0098] [0099] 如表1和2所示，关于室温下的接合强度，确认试样编号1～25的具备本发明要件的试样(实施例)和试样编号26、27的不具备本发明要件的比较例试样均显示出20Nmm-2以上的接合强度，具有实用强度。 [0100] 另一方面，关于260℃下的接合强度，确认试样编号26、27的比较例试样的接合强-2 -2度不充分，在2Nmm 以下，与此相对，试样编号1～25的本发明的实施例试样保持在20Nmm以上，具有实用强度。 [0101] 此外，关于残留低熔点金属含有率(残留成分评价)，确认试样编号26、27的比较例试样的残留低熔点金属含有率大于50体积％，与此相对，试样编号1～25的本发明的实施例试样的残留低熔点金属含有率均在50体积％以下。 [0102] 此外还确认，与使用Cu-Al合金或Cu-Cr合金作为第2金属的试样编号24、25的试样相比，使用Cu-Ni、Cu-Mn、Cu-Mn-Ni、Cu-Mn-P合金作为第2金属的试样编号1～23的试样的残留低熔点金属含有率低。 [0103] 此外还确认，使用Ni量或Mn量为5～20重量％的Cu-Ni合金或Cu-Mn合金的试样编号1～4、6～9的试样与Ni量或Mn量为30重量％的试样编号5、10的试样相比，残留低熔点金属含有率低。 [0104] 还确认，使用Sn或含Sn 85重量％以上的合金作为低熔点金属的试样编号1～4、6～9、11～17、19～23的试样的残留低熔点金属含有率为0体积％，尤其优选。 [0105] 此外，关于接合材料的流出不良率，确认试样编号26、27的比较例试样的流出不良率在50％以上，与此相对，试样编号1～25的本发明的实施例试样的流出不良率均在50％以下，尤其是使用Sn或含Sn 85重量％以上的合金作为低熔点金属的试样编号1～4、 6～9、11～17、19～23的试样的流出不良率为0％，具有高耐热性。 [0106] 此外，如上述那样，确认了具备本发明要件的试样编号1～25的试样不受第1金属(低熔点金属)的种类的左右，均具有符合实用性要求的耐热性，但第2金属的Ni量或Mn量为30重量％的试样编号5、10的试样与其他试样(1～4、6～9、11～25的试样)相比，存在260℃下的接合强度稍有降低的倾向。 [0107] 另外还确认，根据本发明的接合方法，与如上述专利文献2的接合方法那样使用含有Sn等第1金属粉末、熔点高于第1金属粉末的第2金属粉末(Cu-Mn合金或Cu-Ni合金)和助焊剂成分的焊膏、将不含Sn等第1金属的第1和第2接合对象物接合的情况相比，能得到致密性高的接合部。 [0108] <实施方式2> [0109] 在上述实施方式1中，以使用包含具有第1金属(Sn或含Sn合金)镀层的外部电极(第1接合对象物)的芯片型电子部件和设有具有第2金属(Cu合金)镀层的安装用电极(第2接合对象物)的玻璃环氧基板、将芯片型电子部件的外部电极和玻璃环氧基板的安装用电极接合的情况为例进行了说明，但在本实施方式2中，使用设有具有第1金属(Sn或含Sn合金)镀层的安装用电极(第1接合对象物)的玻璃环氧基板和包含具有第2金属(Cu合金)镀层的外部电极(第2接合对象物)的芯片型电子部件，将玻璃环氧基板的安装用电极(第1接合对象物)和芯片型电子部件的外部电极(第2接合对象物)接合。 [0110] 即，在本实施方式2中，制作构成芯片型电子部件的外部电极镀层的金属和构成玻璃环氧基板的安装电极镀层的金属的关系与实施方式1的情况相反的试样，即表3和4中试样编号101～125的具有安装用电极(第1接合对象物)的玻璃环氧基板和试样编号101～125的具有外部电极(第2接合对象物)的芯片型电子部件，并制作试样编号126、 127的比较用试样(比较例)，按与上述实施例1相同的方法和条件将两者接合。 [0111] 并且，以所得接合结构体为试样，与上述实施例1同样地对各试样的特性进行了评价。其结果示于表3和4。 [0112] 表3 [0113] [0114] 表4 [0115] [0116] 如表3和4所示，在本实施方式2的情况下，也得到了与上述实施方式1的情况相当的特性评价结果。 [0117] 另外，由于特性评价结果与实施方式1的情况相当，倾向也相同，因此，为了避免重复，这里只是在表3、4中示出评价结果的数据而略去说明。 [0118] 由上述实施方式1和实施方式2的结果可以确认，在基板侧、芯片型电子部件侧中任何一方的电极具有本发明的第1金属、另一方的电极具有本发明的第2金属的情况下，即在本发明的第1和第2接合对象物具有本发明要件的情况下，能将第1接合对象物和第2接合对象物在不需要使用焊膏等接合材料的情况下高效地接合，进行接合部中无空隙、耐热性也优异的可靠性高的接合。 [0119] <实施方式3> [0120] 在本实施方式3中，对将作为第1接合对象物的设置在IC芯片底面的电极上的凸点和作为第2接合对象物的基板的安装用电极接合的情况进行说明。 [0121] 首先，准备如图6所示的IC芯片31。该IC芯片31具有设置在其底面的电极32上的凸点(第1接合对象物)23，所述凸点23在凸点核21的表面上形成有由Sn或含Sn合金(第1金属)构成的镀层22。 [0122] 作为第1金属，例如可以使用表1和表2的试样编号1～25所示的材料。 [0123] 作为凸点核21，使用Au等能在其表面上用第1金属形成镀层22的材料。 [0124] 此外，镀层22可以不必覆盖凸点核21的整个表面，只要以在热处理工序中与构成下述安装用电极13的镀膜12的第2金属(在本实施方式中为Cu合金)反应、形成金属间化合物的方式提供给凸点核21即可。 [0125] 此外，如图6所示，准备具有安装用电极(第2接合对象物)13的玻璃环氧基板B，所述安装用电极B具有在形成在由玻璃环氧树脂构成的基板的主面上的Cu电极膜11的表面上的通过镀敷含有选自Ni、Mn、Al及Cr中的至少一种和Cu的合金(第2金属)而形成的镀层12。 [0126] 作为第2金属，例如可以使用表1和表2的试样编号1～25所示的材料。另外，镀层12如图6所示，可以以覆盖Cu电极膜11的整个表面即Cu电极膜11的上表面和侧面的方式形成，此外，虽然图中未示出，但还可以仅形成在Cu电极膜11的上表面，甚至仅形成在上表面的一部分。 [0127] 然后，在作为第1接合对象物的凸点23的镀层22与玻璃环氧基板B的安装用电极(第2接合对象物)13接触的状态下，将IC芯片31载置在玻璃环氧基板B上，同时进行加热和加压。另外，加热和加压采用可同时对多个IC芯片31进行加热和加压处理的方法进行，加热条件在200℃以上，加压条件视加压面积而定。 [0128] Sn或含Sn合金(第1金属)的几乎全部在该加热和加压后与第2金属反应，生成金属间化合物M12。 [0129] 并且，如图7所示，得到凸点23(第1接合对象物)的镀层22和玻璃环氧基板B的安装用电极13(第2接合对象物)介由金属间化合物(接合部)M12而接合的接合结构体。由于在该状态下仅通过金属间化合物进行接合，因而，为了确保接合强度，也可进一步在IC芯片31与玻璃环氧基板B之间实施底部填充。 [0130] 另外，也可用第2金属镀敷凸点核21，在基板侧设置由第1金属构成的镀膜。 [0131] 这种情况下，凸点核21使用Au等能在其表面用第2金属形成镀层的材料。 [0132] 另外，在凸点核21使用第2金属的情况下，也可不设置镀层22。 [0133] 根据本实施方式3的接合方法和通过该方法得到的接合结构体，能得到与实施方式1和实施方式2的情况下相同的效果。 [0134] 另外，在上述实施方式1、2中，以第1接合对象物为芯片型电子部件(层叠陶瓷电容器)的外部电极，在实施方式3中，以第1接合对象物为设置在IC芯片上的凸点，第2接合对象物在实施方式1至3中均为玻璃环氧基板的安装用电极的情况为例进行了说明，但第1和第2接合对象物的种类不局限于此。例如，第1、第2接合对象物可以是具有其他结构的电子部件的外部电极、凸点、形成在其他基板上的电极等。 [0135] 本发明在其他方面也不局限于上述实施方式，关于第1金属和第2金属的组成等，在发明范围内能够进行各种应用、变形。 [0136] 符号说明： [0137] 1 外部电极主体 [0138] 2 构成外部电极的第1金属(低熔点金属)的镀层 [0139] 3 外部电极(第1接合对象物) [0140] 10 陶瓷层叠体 [0141] 11 Cu电极膜 [0142] 12 构成安装用电极的第2金属的镀层 [0143] 13 安装用电极(第2接合对象物) [0144] 21 凸点核 [0145] 22 凸点核表面的第1金属的镀层 [0146] 23 凸点(第1接合对象物) [0147] 31 IC芯片 [0148] 32 IC芯片的电极 [0149] A 芯片型电子部件 [0150] B 玻璃环氧基板 [0151] C 接合结构体 [0152] M12 金属间化合物 |
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