JP2006202586A - Bonding method and bonding structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、第一の物体と第二の物体とを接合する接合方法及び接合構造に関する。 The present invention relates to a joining method and a joining structure for joining a first object and a second object.
従来のはんだに代えて、金属ナノ粒子を用いて2つの部材を接合する電極配設基体とその接合方法に関する技術が下記特許文献1に記載されている。この技術では、平均直径100nm以下の金属超微粒子の周囲を有機化合物で被覆することによって生成された金属ナノ粒子を、2つの部材の接合部に介在させ、加熱・焼成して接合させる。
また、下記非特許文献1においては、有機溶媒でコーティングしたAgナノ粒子からなるAgナノペーストを用いてCuの試験片同士を面で接合し、その接合強度の測定と接合部の断面組織の観察を行っている。接合条件である温度と時間と加圧力を変化させて、接合部の強度を検討している。
Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2003-228667 describes a technique related to an electrode-arranged base for joining two members using metal nanoparticles instead of conventional solder and a joining method thereof. In this technique, metal nanoparticles generated by coating the periphery of metal ultrafine particles having an average diameter of 100 nm or less with an organic compound are interposed in a joint between two members, and heated and fired to bond them.
Moreover, in the following
しかしながら、上記の方法を用いて2つの部材を大面積で接合する場合、金属ナノ粒子を被覆する有機保護膜やペースト化するための有機溶媒を揮発させることが接合面の中央付近では難しく、その結果、炭化物が接合層に残存し、接合部の強度劣化や電気的熱的特性の劣化を招いていた。すなわち、上記の方法は、従来のはんだやろう付けに比べ、大面積の接合には不向きであった。
本発明の目的は、大面積の接合に有利な接合方法及び接合構造を提供することにある。
However, when joining two members in a large area using the above method, it is difficult to volatilize the organic protective film covering the metal nanoparticles and the organic solvent for pasting in the vicinity of the center of the joint surface, As a result, the carbide remained in the bonding layer, resulting in deterioration of the strength of the bonded portion and deterioration of the electrothermal characteristics. That is, the above method is not suitable for joining large areas as compared with conventional soldering and brazing.
An object of the present invention is to provide a bonding method and a bonding structure that are advantageous for large-area bonding.
上記課題を解決するために、本発明は、第一の物体における第一の金属からなる第一の金属部分と、第二の物体における第二の金属からなる第二の金属部分とを、平均直径が100nm以下の第三の金属からなる超微粒子を有機系溶媒中に分散させてなる金属ナノペーストを介在させ、加熱して接合する接合方法において、第一の金属部分または第二の金属部分の互いを接合する側の表面に、これらの接合面の端部まで至る凹部を設けるという構成になっている。 In order to solve the above problems, the present invention provides an average of a first metal portion made of a first metal in a first object and a second metal portion made of a second metal in a second object. In a joining method in which a metal nanopaste in which ultrafine particles made of a third metal having a diameter of 100 nm or less are dispersed in an organic solvent is interposed and heated to join, the first metal part or the second metal part The surface of the side which joins each other is provided with a recess that reaches the end of these joint surfaces.
本発明によれば、大面積の接合に有利な接合方法及び接合構造を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the joining method and joining structure advantageous to joining of a large area can be provided.
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
《第一の実施の形態》
図1(a)〜(e)は、本発明の接合方法及び接合構造の第一の実施の形態を示す図であり、(a)は第一の物体と第二の物体とが接合された接合構造の全体断面図、(b)は(a)の接合部(A部)の拡大断面図、(c)は(b)のB−B切断線部における(上から見た)断面を示す図、(d)は(b)のB−B切断線部における別の構成の断面を示す図、(e)は(b)のB−B切断線部における望ましくない構成の断面を示す参考図である。
図1(a)において、1は第一の物体である例えば半導体素子、11は第一の金属(ここではAg:銀)からなる第一の金属部分、3は平均直径が100nm以下の第三の金属(ここではAg)からなる超微粒子を有機系の溶媒中に分散させてなる金属ナノペーストである銀ナノペースト、2aは第二の物体である、金属回路ここではCu回路付きセラミックス絶縁基板、21aは第二の金属(ここではCu:銅)からなる金属回路を構成する第二の金属部分、22はセラミックスからなる絶縁板である。なお、図1(b)においては、Cu回路付きセラミックス絶縁基板2aの全体は図示せず、Cu回路である第二の金属部分21aのみ図示している(図1(a)参照)。(b)〜(e)において、4a、4b、40は第二の金属部分21aの表面に、第一の金属部分11及び第二の金属部分21aの接合面の端部まで至るように形成された溝状の凹部、5は凹部4a、4bに対応する凸部である。
すなわち、本実施の形態では、第一の物体は、第一の金属としてAgからなる第一の金属部分11を裏面(下面。第二の物体との接合側)に持つ面実装タイプのSiからなる半導体素子1である。また、第二の物体は、金属回路である第二の金属部分21aを有するCu回路付きセラミックス絶縁基板(Cu回路基板)2aである。さらに、金属ナノペーストは、第三の金属がAgである銀ナノペースト3である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings described below, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof is omitted.
First embodiment
FIGS. 1A to 1E are views showing a first embodiment of a joining method and a joining structure according to the present invention. FIG. 1A shows a first object and a second object joined together. (B) is an enlarged cross-sectional view of the joint portion (A portion) of (a), and (c) is a cross-section (viewed from above) in the BB cutting line portion of (b). FIG. 4D is a diagram showing a cross section of another configuration at the BB cut line portion of FIG. 5B, and FIG. 4E is a reference diagram showing a cross section of an undesirable configuration at the BB cut line portion of FIG. It is.
In FIG. 1A, 1 is a first object, for example, a semiconductor element, 11 is a first metal portion made of a first metal (here, Ag: silver), and 3 is a third object having an average diameter of 100 nm or less. Silver nanopaste, which is a metal nanopaste made by dispersing ultrafine particles of the above metal (here Ag) in an organic solvent, 2a is a second object, a metal circuit, here a ceramic insulating substrate with a Cu circuit , 21a is a second metal portion constituting a metal circuit made of a second metal (here, Cu: copper), and 22 is an insulating plate made of ceramics. In addition, in FIG.1 (b), the whole ceramic insulated substrate 2a with Cu circuit is not shown in figure, and only the 2nd metal part 21a which is a Cu circuit is shown in figure (refer Fig.1 (a)). In (b) to (e), 4a, 4b and 40 are formed on the surface of the second metal portion 21a so as to reach the end of the joining surface of the
In other words, in the present embodiment, the first object is made of surface mount type Si having the
〈部材の準備〉
まず、半導体素子1、銀ナノペースト3、Cu回路付きセラミックス絶縁基板2aを準備する。
〈半導体素子1〉
半導体素子1の裏面には、オーミック接続を取るためのTi(チタン)層(図示省略)が形成され、その上に異種金属の拡散を防止するためのNi(ニッケル)層(図示省略)が形成され、最後に、第一の金属部分11であるAg層が形成されている。
〈銀ナノペースト3〉
銀ナノペーストとは、粒径が例えば約10nm前後の銀からなるAgナノ粒子(第三の金属からなる超微粒子)からなり、その粒子の周囲を、有機保護膜によってコーティングした状態で溶媒に分散されたペースト状のものである。これに熱を加えて、ある温度になると溶媒や有機保護膜が分解され、揮発し、超微粒子である銀の表面が現れ、互いに焼結する原理を利用して接合材として機能させるものである。
〈金属ナノ粒子の接合原理〉
その基本的な原理は、材料によって違いはあるが、ナノレベルの粒子になるとその表面のエネルギーによってバルクの融点より低温で凝集し、焼結することが一般的に知られており、関連の文献に詳細が記載されている。従って、銀ナノペーストは、通常、銀の超微粒子が互いに結合することはなく、溶媒中で安定であり、熱処理によって有機物が揮発することによって銀が焼結することを利用した接着剤である。
〈Cu回路付きセラミックス絶縁基板2a〉
第二の金属からなる金属回路(第二の金属部分21a)はここではCuからなり、このCu回路上の素子が実装される側の所定の面には、エッチングやプレス、あるいは近年話題のナノインプリントなどによって凹部4a(または4b)を設けている。
面方向における形状は、第二の金属部分21aの凸部5については任意であるが、凹部4a、4bについては、有機物の揮発経路となるので、必ず第一の金属部分11と第二の金属部分21aとの接合面の端部に至っている必要がある。また、凹部4a、4bの間隔は、銀ナノペースト3の粘土に応じて銀ナノペースト3が入り込み難い間隔(例えば100μm以下)にしておくと、凹部4a、4bは常に空洞となり、そこが有機物の揮発経路となりより望ましい(後述の図3(b)参照)。なお、本図においては、凹部4a、4bの内部に銀ナノペーストが入り込んでいる形態が描かれている。凹部4a、4bの具体的な平面形状の一例を、図1(c)、(d)に示している。なお、図1(e)に示した形状は、凹部40が接合面の端部に至っておらず、閉じられており、中央部の銀ナノペースト3が揮発し難いため、望ましくない。
<Preparation of parts>
First, a
<
A Ti (titanium) layer (not shown) for forming ohmic connection is formed on the back surface of the
<Silver
Silver nanopaste is composed of Ag nanoparticles (ultrafine particles made of a third metal) made of silver having a particle size of, for example, about 10 nm, and is dispersed in a solvent with the periphery of the particles coated with an organic protective film. Pasted. When heat is applied to this, the solvent and the organic protective film are decomposed and volatilized at a certain temperature, and the surface of silver, which is an ultrafine particle, appears and functions as a bonding material by utilizing the principle of sintering each other. .
<Principle of joining metal nanoparticles>
Although its basic principle varies depending on the material, it is generally known that when it becomes nano-level particles, it aggregates and sinters at a temperature lower than the melting point of the bulk due to the energy of its surface. Details. Therefore, the silver nanopaste is an adhesive utilizing the fact that silver ultrafine particles are not usually bonded to each other, are stable in a solvent, and silver is sintered by volatilization of organic substances by heat treatment.
<Ceramic insulating substrate with Cu circuit 2a>
Here, the metal circuit (second metal portion 21a) made of the second metal is made of Cu, and a predetermined surface on the side where the element on the Cu circuit is mounted is etched, pressed, or recently discussed nanoimprint. The
The shape in the plane direction is arbitrary for the
〈接合方法〉
次に、それぞれの部材を用いて接合を行う。
まず、Cu回路付きセラミックス絶縁基板2a上の半導体素子1が実装される側の所定の面に銀ナノペースト3を、スクリーン印刷法を用いて厚みを一定にして塗布する。
その後、裏面にAg層(第一の金属部分11)を形成した半導体素子1を裏面が銀ナノペースト3と接着するように設置し、加熱する。必要に応じて接合面に対して垂直方向に加圧する。こうすることで、銀ナノペースト3を構成する有機物に含まれる炭素によって、半導体素子1の裏面の第一の金属部分11であるAg層の最表面と、第三の金属であるAgナノ粒子の最表面と、Cu回路付きセラミックス絶縁基板2aの第二の金属部分21aであるCu回路の最表面は、酸化還元されるため、有機物の揮発によってAgナノ粒子の凝集が始まる。その結果、第一の物体である半導体素子1と、第二の物体であるCu回路付きセラミックス絶縁基板2aのCu回路とがAgの接合層によって接合された構造が完成する。
<Join method>
Next, it joins using each member.
First, the
Thereafter, the
〈凹部4a、4bによる効果〉
銀ナノペースト3よりも回路を構成するCuの方が熱伝導率が高い。本実施の形態では、Cu回路(第二の金属部分21a)の表面に図1(b)〜(d)に示すような凹部4a、4b、すなわち、凹凸構造が存在することによって、銀ナノペースト3の厚さが一様ではなくなるため、接合部の面方向において温度分布が生じる。まず、Cu回路の凹凸部の表面周辺の銀ナノペースト3に熱が伝わり、有機物の揮発が開始され、銀の焼結が始まる。従って、接合面に対して垂直方向の銀ナノペースト3の厚みが薄いほど半導体素子1とCu回路付きセラミック絶縁基板2aとの接合は早く完了することになる。よって、銀ナノペースト3の厚みが比較的薄い第二の金属部分21aの凸部5の周辺から部分的に加熱が開始され、接合が開始される。その際、発生する有機物の揮発は、凹部4a、4bの周辺の銀ナノペースト3内を経由することによって十分に実施される。そして、最終的には凹部4a、4bの周辺の銀ナノペースト3も有機物を揮発させて、半導体素子1とCu回路付きセラミック絶縁基板2aとの接合が、無加圧または低い加圧力で有機物の残存なく完了する。その結果、強度の高い接合が達成されるのみならず、電気的、熱的特性に優れた接合が可能となる。
<Effects of the
The thermal conductivity of Cu constituting the circuit is higher than that of the
上記のように本実施の形態の接合方法は、半導体素子1における第一の金属(Ag)からなる第一の金属部分11と、Cu回路付きセラミック絶縁基板2aにおける第二の金属(Cu)からなる第二の金属部分21aとを、平均直径が100nm以下の第三の金属(Ag)からなる超微粒子を有機系溶媒中に分散させてなる金属ナノペースト3を介在させ、加熱して接合する接合方法において、第一の金属部分11、第二の金属部分21aの、該第一の金属部分11と該第二の金属部分21aとを接合する側の少なくとも一方の表面、ここでは第二の金属部分21aの表面に、該第一の金属部分11と該第二の金属部分21aとの接合面の端部にまで至る凹部4a(または4b)を形成するという構成になっている。
また、本実施の形態の接合構造は、第一の物体である半導体素子1における第一の金属(Ag)からなる第一の金属部分11と、第二の物体であるCu回路付きセラミック絶縁基板2aにおける第二の金属(Cu)からなる第二の金属部分21aとが、平均直径が100nm以下の第三の金属からなる超微粒子を有機系溶媒中に分散させてなる金属ナノペーストを用いて接合された接合構造において、第一の金属部分11、第二の金属部分21aの、該第一の金属部分11と該第二の金属部分21aとを接合する側の少なくとも一方の表面、ここでは第二の金属部分21aの表面に、該第一の金属部分11と該第二の金属部分21aとの接合面の端部にまで至る凹部4a(または4b)が形成されているという構成になっている。
As described above, the bonding method of the present embodiment is based on the
The bonding structure of the present embodiment includes a
金属ナノペーストを用いた場合の基本的な効果は、上記従来技術においても記述があるとおり、有機系の溶媒に分散させた金属ナノペーストが、有機系の溶媒や保護膜をある温度で揮発されると、第三の金属からなるナノ粒子を含むそれぞれの金属は互いに直接接触する。そして、ナノ粒子特有の低温での焼結が開始される。これにより、第三の金属(超微粒子を構成する金属)からなる接合層を形成するとともに、第一の金属部分11(半導体素子1のチップ表面の膜)と第二の金属部分21a(金属回路)とを接合することができるので、比較的低温で接合できる。その上、それ以上の温度、例えば第三の金属のバルク状態での融点まで使用することができる。このことは、同一部品に対してこの接合材料は何度でも使用できることを意味しており、高温はんだと共晶はんだを2ステップで用いている従来の工程に対しても、同一の金属ナノペーストのみを使用することで代替可能である。
また、例えば半導体装置として機能する本実施の形態においては、半導体素子1とCu回路付きセラミック絶縁基板2aとの接合部において、第一の金属部分11の表面、または第二の金属部分21aの表面の少なくとも一つの表面に凹部4a(または4b)を形成しているので、熱伝導率の高い第二の金属部分21aの凸部5が先に加熱され、従って、接合面において部分的に銀ナノペースト3を加熱させることが可能である。よって、部分的に有機物の揮発が始まり、金属ナノ粒子が結合するため、接合面の中央付近でも十分に有機物の揮発が可能となり、高強度でかつ電気的、熱的にも最も良好な面接合が達成できる。
また、凹部4a、4bの間隔を小さくすることによって、金属ナノペーストの流入を防ぐことができ、従って、有機物の揮発が凹部4a、4bからより一層確実に達成可能となる。よって、接合面の中央付近でも十分に有機物の揮発が可能となり、高強度でかつ電気的、熱的にも最も良好な面接合が達成できる。なお、凹部4a、4bの間隔は、例えばエッチングやナノインプリント等のMEMS技術などを用いて数百ミクロンから数ナノメーター程度まで製造可能である。
また、第一の物体は、二つの主面のうち少なくとも一方の主面、ここでは下面に第一の金属部分11を有する面接合タイプの半導体素子1であり、第二の物体は、第二の金属部分21aであるCu回路を有する金属回路付き絶縁基板2aである。これによって、本発明の接合方法及び接合構造を半導体装置に適用することができる。
As described in the above prior art, the basic effect of using metal nanopaste is that metal nanopaste dispersed in organic solvent volatilizes organic solvent and protective film at a certain temperature. Then, the respective metals including the nanoparticles made of the third metal are in direct contact with each other. And the sintering at the low temperature peculiar to nanoparticles is started. Thus, a bonding layer made of the third metal (metal constituting the ultrafine particles) is formed, and the first metal portion 11 (film on the chip surface of the semiconductor element 1) and the second metal portion 21a (metal circuit). Can be bonded at a relatively low temperature. Moreover, it can be used at higher temperatures, for example up to the melting point of the third metal in the bulk state. This means that this bonding material can be used any number of times for the same component, and the same metal nanopaste is used for the conventional process using high-temperature solder and eutectic solder in two steps. It is possible to substitute by using only.
Further, for example, in the present embodiment functioning as a semiconductor device, the surface of the
In addition, by reducing the interval between the
The first object is a surface junction
〈電流を利用した接合方法〉
銀ナノペースト3を加熱する方法として、電流を用いることも可能である。半導体素子1からCu回路付きセラミック絶縁基板2aに対して電流を流そうとすると、回路を構成するCuより銀ナノペースト3の方が電気抵抗が高いため、接合面に対して垂直方向の銀ナノペースト3の厚みが薄いほど電気抵抗は小さくなり、電流は流れやすくなる。よって、銀ナノペースト3の厚みが比較的薄い第二の金属部分21aの凸部5の周辺から対向する第一の金属部分11に向かって電流は流れ、加熱され、接合が開始される。その際、発生する有機物の揮発は、凹部4a、4bの周辺の銀ナノペースト3内を経由することによって十分に実施される。そして、最終的には凹部4a、4bの周辺の銀ナノペースト3も有機物を揮発し、接合を行う。その結果、半導体素子1とCu回路付きセラミック絶縁基板2aとの接合が、無加圧または低い加圧力でも有機物の残存なく完了する。その結果、強度の高い接合が達成されるのみならず、電気的・熱的特性に優れた接合が可能となる。
<Junction method using current>
As a method for heating the
このように半導体素子1とCu回路付きセラミック絶縁基板2aとの間に電流を流すことで、該半導体素子1とCu回路付きセラミック絶縁基板2aとの間の接合予定部に、部分的に電流を集中させて加熱し、接合することができる。このように接合部に流れる電流は、凸部5と対向する第一の金属部分11との間に集中して流れ、発熱するので、接合面において部分的に加熱させることがより一層容易になる。
In this manner, by passing a current between the
《第二の実施の形態》
図2(a)は、本発明の第二の実施の形態の、半導体素子1と、メッキ等でAg層を表面に付けたAl回路が付いたセラミック絶縁基板(以下、Al回路及びAg層付きセラミック絶縁基板)2bとが接合された接合構造の全体断面図、(b)は接合部(A部)の拡大断面図である。
図1の第一の実施の形態との違いは、本実施の形態においては、金属回路がAl(アルミニウム)からなり、その周囲にメッキや蒸着等を利用して第二の金属部分21bとしてAg層が形成され、このAg層の半導体素子1の第一の金属部分11と接合される表面に、凹部4a(または4b)を形成したものである。その他の構成、接合方法、作用、効果は第一の実施の形態と同様である。
このように本実施の形態では、第一の物体は、二つの主面のうち少なくとも一方の主面、ここでは下面に第一の金属部分11を有する面接合タイプの半導体素子1であり、第二の物体は、第二の金属部分21bであるAg層を少なくとも接合する側の表面(ここでは全表面)に有し、第四の金属(Al)からなるAl回路を有するAl回路及びAg層付きセラミック絶縁基板2bである。これによって、本発明の接合方法及び接合構造を半導体装置に適用することができる。
<< Second Embodiment >>
FIG. 2A shows a
The difference from the first embodiment of FIG. 1 is that in this embodiment, the metal circuit is made of Al (aluminum), and Ag is formed as the
Thus, in the present embodiment, the first object is a surface junction
《第三の実施の形態》
図3(a)、(b)は本発明の第三の実施の形態の、半導体素子1とAl回路及びAg層付きセラミック絶縁基板2bとが接合された接合部の拡大断面図である。
図3(a)、(b)に示す本実施の形態では、半導体素子1の裏面(下面)の第一の金属部分11であるAg層に凹部4a(または4b)を形成したものである。その他の構成、接合方法、作用、効果は第一の実施の形態と同様である。
なお、図3(b)に示す構造においては、半導体素子1の裏面のAg層に形成する凹部4a(または4b)の間隔を、銀ナノペースト3の粘土に応じて銀ナノペーストが入り込み難い間隔(例えば100μm以下)にしたものである。こうすることで、凹部4a、4bは常に空洞となり、そこが有機物の揮発経路となるため、先に述べた効果がより一層得られやすくなる。製法については先に記したとおりである。
<< Third embodiment >>
FIGS. 3A and 3B are enlarged cross-sectional views of a joint portion where the
In this embodiment shown in FIGS. 3A and 3B, the
In the structure shown in FIG. 3B, the interval between the
《第四の実施の形態》
図4(a)、(b)は、本発明の第四の実施の形態の、半導体素子1とAl回路及びAg層付きセラミック絶縁基板2bとが接合された接合部の拡大断面図である。
第一の実施の形態との違いは、(a)においては、第一の金属部分11であるAg層が、(b)においては、第二の金属部分21bであるAg層が、面方向に対して部分的に完全に存在していない(すなわち、凹部が層を完全に貫通している)点である。
本実施の形態は、製造上、例えば数μmの高さの凹凸を形成するのが難しい場合に、エッチングなどを用いて第一の金属部分11または第二の金属部分21bであるAg層を部分的に除去し形成することで、先に記した製法によって接合することができ、上記と同様の同様な効果を得ることができる。
このように本実施の形態の接合方法は、第一の金属部分11、第二の金属部分21bの少なくとも一方、(a)では第一の金属部分11、(b)では第二の金属部分21bを部分的に形成し、該部分的に形成した第一の金属部分11もしくは第二の金属部分21bを形成していない部分は、これらの接合面の端部にまで至るように形成するという構成になっている。また、本実施の形態の接合構造は、第一の金属部分11、第二の金属部分21bの少なくとも一方が部分的に形成され、該部分的に形成した第一の金属部分11もしくは第二の金属部分21bを形成していない部分は、これらの接合面の端部にまで至っている。このように半導体素子1とAl回路及びAg層付きセラミック絶縁基板2bとの接合部において、第一の金属部分11、または第二の金属部分21bの少なくとも一つを部分的に形成しているので、熱伝導率の高い第一の金属部分11または第二の金属部分21bの形成部が先に加熱され、従って、接合面において部分的に加熱させることが可能である。よって、部分的に有機物の揮発が始まり、金属ナノ粒子が結合するため、接合面の中央付近でも十分に有機物の揮発が可能となり、高強度でかつ電気的、熱的にも最も良好な面接合が達成できる。
なお、半導体素子1とAl回路及びAg層付きセラミック絶縁基板2bとの間に電流を流して接合する場合では、接合部に流れる電流は金属膜の形成部と対向する金属膜との間に集中し、発熱するので、接合面において部分的に加熱させることがより一層容易になる。
<< Fourth embodiment >>
FIGS. 4A and 4B are enlarged cross-sectional views of a joint portion in which the
The difference from the first embodiment is that in (a), the Ag layer as the
In the present embodiment, for example, when it is difficult to form unevenness with a height of several μm in manufacturing, the Ag layer which is the
As described above, the bonding method of the present embodiment is such that at least one of the
In the case where the
《第五の実施の形態》
図5(a)は本発明の第五の実施の形態の、半導体素子1とAl回路及びAg層付きセラミック絶縁基板2bとが接合された接合部の拡大断面図、(b)は(a)のB−B切断線部における(上から見た)断面を示す図、(c)は(a)のB−B切断線部における別の構成の断面を示す図である。
図5(b)における第一の実施の形態との違いは、銀ナノペースト3が塗布される接合層内に、例えば銀ナノペーストの厚みの1/2程度の径を有する金属粒子例えば銀玉6aを設置してある点である。
図5(c)における第一の実施の形態との違いは、銀ナノペースト3が塗布される接合層内に、例えば銀ナノペーストの厚みの1/2程度の径を有する銀の金属線6bを設置してある点である。なお、金属線の断面形状はここでは円形状であるが、三角形状や四角形状やその他の多角形状等でもよい。
こうすることで、第一から第三の実施の形態で示した凹部4a、4bや、第四の実施の形態で示した金属層の部分的な形成をすることなく、先に記した製法によって、上記と同様の効果を得ることができる。
<< Fifth embodiment >>
FIG. 5A is an enlarged cross-sectional view of a joint portion in which the
The difference from the first embodiment in FIG. 5B is that, for example, metal particles having a diameter of about ½ of the thickness of the silver nanopaste, for example, silver balls, in the bonding layer to which the
The difference from the first embodiment in FIG. 5C is that, for example, a
By carrying out like this, according to the manufacturing method described previously, without carrying out the partial formation of the recessed
このように本実施の形態の接合方法は、第一の金属部分11、第二の金属部分21bの、該第一の金属部分11と該第二の金属部分21bとを接合する側の少なくとも一方の表面、ここでは両面に、銀ナノペースト3の超微粒子よりも径が大きな金属粒子として銀玉6a、または金属線6bを部分的に設置するという構成になっている。このように半導体素子1とAl回路及びAg層付きセラミック絶縁基板2bとの接合部において、第三の金属からなる超微粒子より径が十分に大きな金属粒子である銀玉6aまたは金属線6bを部分的に設置しているので、熱伝導率の高い金属部からなる銀玉6aまたは金属線6bが先に加熱され、従って、接合面において部分的に加熱させることが可能である。よって、部分的に有機物の揮発が始まり、金属ナノ粒子が結合するため、接合面の中央付近でも十分に有機物の揮発が可能となり、高強度でかつ電気的、熱的にも最も良好な面接合が達成できる。
なお、本実施の形態において、半導体素子1とAl回路及びAg層付きセラミック絶縁基板2bとの間に電流を流して接合する場合では、接合部に流れる電流は、銀玉6aまたは金属線6bに集中し、発熱するので、接合面において部分的に加熱させることがより一層容易になる。
As described above, the joining method of the present embodiment is such that at least one of the
In the present embodiment, when a current is passed between the
なお、以上説明した実施の形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施の形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。例えば、以上の実施の形態では、金属としてAgやCuやAl等を用いたが、本発明はこれに限定されることなく、特許請求の範囲に基づく製法によって同様な効果が得られる金属であればいずれであっても構わない。また、半導体素子としては、Siを用いたが、その他のガリウム砒素(GaAs)や炭化シリコン(SiC)などであっても構わない。特に、本発明によって得られる効果である、Agナノペーストを用いた低温接合による残留応力低減と、接合後の使用温度の高耐熱化と、アルミニウム回路基板による応力緩和を有効に活用できる用途として、高耐熱素子として有望なSiCの高温使用に対する実装方法として最適であると言える。また、上記第一の実施の形態においては、Cu回路付きセラミック絶縁基板2aの第二の金属部分21aの表面に、凹部4aまたは4bを形成しているが、上記第三の実施の形態のように第一の金属部分11の表面に形成してもよく、また両方の面に形成することも可能である。この場合は、相互の凹部4a、4bの位置を考慮して形成する。また、第四の実施の形態において、第一の金属部分11と第二の金属部分21bの両方を部分的に形成することも可能である。この場合は、両方の金属膜の相互の位置を考慮して形成する。さらに、上記第五の実施の形態においては、第一の金属部分11と第二の金属部分21bとを接合する側の、第一の金属部分11、第二の金属部分21bの両面に、銀玉6aまたは金属線6bを部分的に設置したが、一方の面に設置しても構わない。
The embodiment described above is described for facilitating the understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment includes all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention. For example, in the above embodiment, Ag, Cu, Al, or the like is used as the metal. However, the present invention is not limited to this, and any metal that can achieve the same effect by the manufacturing method based on the claims. Any of them may be used. Further, Si is used as the semiconductor element, but other gallium arsenide (GaAs), silicon carbide (SiC), or the like may be used. In particular, the effects obtained by the present invention, such as the residual stress reduction by low-temperature bonding using Ag nanopaste, high heat resistance of the use temperature after bonding, and the use of stress relaxation by the aluminum circuit board can be effectively utilized. It can be said that it is optimal as a mounting method for high temperature use of SiC, which is promising as a high heat resistance element. In the first embodiment, the
1…半導体素子
2a…Cu回路付きセラミックス絶縁基板
2b…Al回路及びAg層付きセラミック絶縁基板
3…銀ナノペースト 4a、4b、40…凹部
5…凸部 6a…銀玉
6b…金属線 11…第一の金属部分
21a、21b…第二の金属部分 22…セラミックス絶縁板
DESCRIPTION OF
Claims (8)
第二の物体における第二の金属からなる第二の金属部分とを、
平均直径が100nm以下の第三の金属からなる超微粒子を有機系溶媒中に分散させてなる金属ナノペーストを介在させ、加熱して接合する接合方法において、
前記第一の金属部分、前記第二の金属部分の、該第一の金属部分と該第二の金属部分とを接合する側の少なくとも一方の表面に、該第一の金属部分と該第二の金属部分との接合面の端部にまで至る凹部を形成することを特徴とする接合方法。 A first metal portion comprising a first metal in the first object;
A second metal portion made of the second metal in the second object,
In a joining method in which a metal nanopaste obtained by dispersing ultrafine particles made of a third metal having an average diameter of 100 nm or less in an organic solvent is interposed and heated,
At least one surface of the first metal portion and the second metal portion on the side where the first metal portion and the second metal portion are joined is formed on the first metal portion and the second metal portion. Forming a recess reaching the end of the joint surface with the metal portion.
第二の物体における第二の金属からなる第二の金属部分とを、
平均直径が100nm以下の第三の金属からなる超微粒子を有機系溶媒中に分散させてなる金属ナノペーストを介在させ、加熱して接合する接合方法において、
前記第一の金属部分、前記第二の金属部分の少なくとも一方を部分的に形成し、
該部分的に形成した前記第一の金属部分もしくは前記第二の金属部分を形成していない部分は、該第一の金属部分と該第二の金属部分との接合面の端部にまで至るように形成することを特徴とする接合方法。 A first metal portion comprising a first metal in the first object;
A second metal portion made of the second metal in the second object,
In a joining method in which a metal nanopaste obtained by dispersing ultrafine particles made of a third metal having an average diameter of 100 nm or less in an organic solvent is interposed and heated,
Partially forming at least one of the first metal portion and the second metal portion;
The partially formed first metal portion or the portion not forming the second metal portion reaches the end of the joint surface between the first metal portion and the second metal portion. It forms so that it may form.
第二の物体における第二の金属からなる第二の金属部分とを、
平均直径が100nm以下の第三の金属からなる超微粒子を有機系溶媒中に分散させてなる金属ナノペーストを介在させ、加熱して接合する接合方法において、
前記第一の金属部分、前記第二の金属部分の、該第一の金属部分と該第二の金属部分とを接合する側の少なくとも一方の表面に、前記超微粒子よりも径が大きな金属粒子または金属線を部分的に設置することを特徴とする接合方法。 A first metal portion comprising a first metal in the first object;
A second metal portion made of the second metal in the second object,
In a joining method in which a metal nanopaste obtained by dispersing ultrafine particles made of a third metal having an average diameter of 100 nm or less in an organic solvent is interposed and heated,
Metal particles having a diameter larger than that of the ultrafine particles on at least one surface of the first metal portion and the second metal portion on the side where the first metal portion and the second metal portion are joined. Alternatively, a joining method characterized in that a metal wire is partially installed.
第二の物体における第二の金属からなる第二の金属部分とが、
平均直径が100nm以下の第三の金属からなる超微粒子を有機系溶媒中に分散させてなる金属ナノペーストを用いて接合された接合構造において、
前記第一の金属部分、前記第二の金属部分の、該第一の金属部分と該第二の金属部分とを接合する側の少なくとも一方の表面に、該第一の金属部分と該第二の金属部分との接合面の端部にまで至る凹部が形成されていることを特徴とする接合構造。 A first metal portion comprising a first metal in the first object;
A second metal portion made of the second metal in the second object,
In a bonded structure bonded using a metal nanopaste in which ultrafine particles made of a third metal having an average diameter of 100 nm or less are dispersed in an organic solvent,
At least one surface of the first metal portion and the second metal portion on the side where the first metal portion and the second metal portion are joined is formed on the first metal portion and the second metal portion. A joint structure is formed in which a recess reaching the end of the joint surface with the metal portion is formed.
第二の物体における第二の金属からなる第二の金属部分とが、
平均直径が100nm以下の第三の金属からなる超微粒子を有機系溶媒中に分散させてなる金属ナノペーストを用いて接合された接合構造において、
前記第一の金属部分、前記第二の金属部分の少なくとも一方が部分的に形成され、
該部分的に形成した前記第一の金属部分もしくは前記第二の金属部分を形成していない部分は、該第一の金属部分と該第二の金属部分との接合面の端部にまで至っていることを特徴とする接合構造。 A first metal portion comprising a first metal in the first object;
A second metal portion made of the second metal in the second object,
In a bonded structure bonded using a metal nanopaste in which ultrafine particles made of a third metal having an average diameter of 100 nm or less are dispersed in an organic solvent,
At least one of the first metal portion and the second metal portion is partially formed;
The partially formed first metal part or the part not forming the second metal part reaches the end of the joint surface between the first metal part and the second metal part. A junction structure characterized by having
第二の物体における第二の金属からなる第二の金属部分とが、
平均直径が100nm以下の第三の金属からなる超微粒子を有機系溶媒中に分散させてなる金属ナノペーストを用いて接合された接合構造において、
前記第一の金属部分、前記第二の金属部分の、該第一の金属部分と該第二の金属部分とを接合する側の少なくとも一方の表面に、前記超微粒子よりも径が大きな金属粒子または金属線が部分的に設置されていることを特徴とする接合構造。 A first metal portion comprising a first metal in the first object;
A second metal portion made of the second metal in the second object,
In a bonded structure bonded using a metal nanopaste in which ultrafine particles made of a third metal having an average diameter of 100 nm or less are dispersed in an organic solvent,
Metal particles having a diameter larger than that of the ultrafine particles on at least one surface of the first metal portion and the second metal portion on the side where the first metal portion and the second metal portion are joined. Or the joining structure characterized by the metal wire being partially installed.
二つの主面のうちの少なくとも一方の主面に、前記第一の金属部分を有する面接合タイプの半導体素子であり、
前記第二の物体は、
前記第二の金属部分である金属回路、
または第二の金属部分である金属膜を少なくとも前記接合する側の表面に有し、第四の金属からなる金属回路
を有する金属回路付き絶縁基板であることを特徴とする請求項5乃至7のいずれか記載の接合構造。 The first object is
A surface junction type semiconductor element having the first metal portion on at least one main surface of two main surfaces,
The second object is
A metal circuit which is the second metal part;
Or an insulating substrate with a metal circuit having a metal film as a second metal portion on at least a surface on the side to be joined and having a metal circuit made of a fourth metal. Any one of the junction structures.
Priority Applications (1)
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Cited By (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008153470A (en) * | 2006-12-18 | 2008-07-03 | Renesas Technology Corp | Semiconductor apparatus and manufacturing method of semiconductor apparatus |
JP2010010502A (en) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Hitachi Ltd | Semiconductor device, and bonding material |
US7682875B2 (en) | 2008-05-28 | 2010-03-23 | Infineon Technologies Ag | Method for fabricating a module including a sintered joint |
JP2012094873A (en) * | 2006-12-28 | 2012-05-17 | Hitachi Ltd | Bonding method and bonding material using metal particle |
JP2012517704A (en) * | 2009-02-13 | 2012-08-02 | ダンフォス・シリコン・パワー・ゲーエムベーハー | Method for forming a connection resistant to high temperatures and temperature changes between a semiconductor module and a connection partner |
US8253233B2 (en) | 2008-02-14 | 2012-08-28 | Infineon Technologies Ag | Module including a sintered joint bonding a semiconductor chip to a copper surface |
JP2013041870A (en) * | 2011-08-11 | 2013-02-28 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Semiconductor device |
CN103170617A (en) * | 2011-12-23 | 2013-06-26 | 比亚迪股份有限公司 | Improved silver paste, application thereof and sintering method of chip and main body of power module |
KR20140068769A (en) * | 2012-11-28 | 2014-06-09 | 도와 메탈테크 가부시키가이샤 | Electronic part mounting substrate and method for producing same |
EP2293324A4 (en) * | 2008-06-25 | 2014-09-10 | Panasonic Corp | PACKAGING STRUCTURE AND METHOD FOR MANUFACTURING PACKAGING STRUCTURE |
CN104347564A (en) * | 2013-08-08 | 2015-02-11 | 三菱电机株式会社 | Bonding structure and bonding method using metal nano particles |
WO2015034078A1 (en) | 2013-09-09 | 2015-03-12 | Dowaメタルテック株式会社 | Electronic-component-equipped substrate and method for producing same |
JP2015095545A (en) * | 2013-11-12 | 2015-05-18 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor module and manufacturing method of the same |
DE102014222818A1 (en) * | 2014-11-07 | 2016-05-12 | Danfoss Silicon Power Gmbh | Electronic sandwich structure with two joining partners sintered together by means of a sintered layer |
DE102014222819A1 (en) * | 2014-11-07 | 2016-05-12 | Danfoss Silicon Power Gmbh | Power semiconductor contact structure with bonding buffer and method for its production |
JP2016157660A (en) * | 2015-02-26 | 2016-09-01 | 日本航空電子工業株式会社 | Electric connection structure and electric connection member |
WO2017002793A1 (en) * | 2015-07-01 | 2017-01-05 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method |
JP2017139345A (en) * | 2016-02-04 | 2017-08-10 | 株式会社日立製作所 | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device |
JP2018046186A (en) * | 2016-09-15 | 2018-03-22 | 株式会社デンソー | Semiconductor device and manufacturing method of the same |
CN108520855A (en) * | 2018-05-11 | 2018-09-11 | 北京科技大学 | A method for improving the reliability of ceramic copper-clad laminates with nano-silver paste |
US10586756B2 (en) | 2016-10-04 | 2020-03-10 | Infineon Technologies Ag | Chip carrier configured for delamination-free encapsulation and stable sintering |
JP2020119948A (en) * | 2019-01-22 | 2020-08-06 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor device and manufacturing method of the same |
EP3494592A4 (en) * | 2016-08-03 | 2020-11-11 | Soliduv, Inc. | Strain-tolerant die attach with improved thermal conductivity, and method of fabrication |
WO2020255773A1 (en) * | 2019-06-20 | 2020-12-24 | 富士電機株式会社 | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device |
WO2021037420A1 (en) * | 2019-08-29 | 2021-03-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Semifinished substrate with a sintering material |
CN115101507A (en) * | 2022-06-14 | 2022-09-23 | 北京理工大学 | Ultra-narrow pitch nt-Cu/nano composite Ag-based micro-bump interconnection structure and preparation method thereof |
-
2005
- 2005-01-20 JP JP2005012394A patent/JP2006202586A/en not_active Withdrawn
Cited By (65)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008153470A (en) * | 2006-12-18 | 2008-07-03 | Renesas Technology Corp | Semiconductor apparatus and manufacturing method of semiconductor apparatus |
US8821768B2 (en) | 2006-12-28 | 2014-09-02 | Hitachi, Ltd. | Bonding method and bonding material using metal particle |
JP2012094873A (en) * | 2006-12-28 | 2012-05-17 | Hitachi Ltd | Bonding method and bonding material using metal particle |
US8253233B2 (en) | 2008-02-14 | 2012-08-28 | Infineon Technologies Ag | Module including a sintered joint bonding a semiconductor chip to a copper surface |
US8415207B2 (en) | 2008-02-14 | 2013-04-09 | Infineon Technologies Ag | Module including a sintered joint bonding a semiconductor chip to a copper surface |
US7682875B2 (en) | 2008-05-28 | 2010-03-23 | Infineon Technologies Ag | Method for fabricating a module including a sintered joint |
US9246073B2 (en) | 2008-06-25 | 2016-01-26 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Mounting structure, and method of manufacturing mounting structure |
EP2293324A4 (en) * | 2008-06-25 | 2014-09-10 | Panasonic Corp | PACKAGING STRUCTURE AND METHOD FOR MANUFACTURING PACKAGING STRUCTURE |
JP2010010502A (en) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Hitachi Ltd | Semiconductor device, and bonding material |
JP2012517704A (en) * | 2009-02-13 | 2012-08-02 | ダンフォス・シリコン・パワー・ゲーエムベーハー | Method for forming a connection resistant to high temperatures and temperature changes between a semiconductor module and a connection partner |
JP2013041870A (en) * | 2011-08-11 | 2013-02-28 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Semiconductor device |
CN103170617A (en) * | 2011-12-23 | 2013-06-26 | 比亚迪股份有限公司 | Improved silver paste, application thereof and sintering method of chip and main body of power module |
JP2014130989A (en) * | 2012-11-28 | 2014-07-10 | Dowa Metaltech Kk | Electronic component mounting board and manufacturing method therefor |
KR20140068769A (en) * | 2012-11-28 | 2014-06-09 | 도와 메탈테크 가부시키가이샤 | Electronic part mounting substrate and method for producing same |
KR102151824B1 (en) * | 2012-11-28 | 2020-09-03 | 도와 메탈테크 가부시키가이샤 | Electronic part mounting substrate and method for producing same |
DE102014213083A1 (en) | 2013-08-08 | 2015-02-12 | Mitsubishi Electric Corporation | Bond structure with metal nanoparticles and bonding methods using metal nanoparticles |
JP2015035459A (en) * | 2013-08-08 | 2015-02-19 | 三菱電機株式会社 | Bonding structure by use of metal nano particles, and bonding method by use of metal nano particles |
DE102014213083B4 (en) * | 2013-08-08 | 2020-12-10 | Mitsubishi Electric Corporation | Bond structure with metal nanoparticles and bonding process using metal nanoparticles |
US9362242B2 (en) | 2013-08-08 | 2016-06-07 | Mitsubishi Electric Corporation | Bonding structure including metal nano particle |
CN104347564A (en) * | 2013-08-08 | 2015-02-11 | 三菱电机株式会社 | Bonding structure and bonding method using metal nano particles |
WO2015034078A1 (en) | 2013-09-09 | 2015-03-12 | Dowaメタルテック株式会社 | Electronic-component-equipped substrate and method for producing same |
JP2015053414A (en) * | 2013-09-09 | 2015-03-19 | Dowaメタルテック株式会社 | Electronic-component-equipped substrate and method for producing the same |
KR102280653B1 (en) * | 2013-09-09 | 2021-07-21 | 도와 메탈테크 가부시키가이샤 | Electronic part mounting substrate and method for producing same |
KR20160054549A (en) | 2013-09-09 | 2016-05-16 | 도와 메탈테크 가부시키가이샤 | Electronic part mounting substrate and method for producing same |
US9831157B2 (en) | 2013-09-09 | 2017-11-28 | Dowa Metaltech Co., Ltd. | Method of attaching an electronic part to a copper plate having a surface roughness |
JP2015095545A (en) * | 2013-11-12 | 2015-05-18 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor module and manufacturing method of the same |
CN104637910A (en) * | 2013-11-12 | 2015-05-20 | 三菱电机株式会社 | Semiconductor module and method for manufacturing the same |
US9698078B2 (en) | 2013-11-12 | 2017-07-04 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor module and method for manufacturing the same |
CN107112303A (en) * | 2014-11-07 | 2017-08-29 | 丹佛斯硅动力有限责任公司 | Power semiconductor contact structures and its production method |
DE102014222819B4 (en) * | 2014-11-07 | 2019-01-03 | Danfoss Silicon Power Gmbh | Power semiconductor contact structure with bonding buffer and method for its production |
CN107112304A (en) * | 2014-11-07 | 2017-08-29 | 丹佛斯硅动力有限责任公司 | With by means of having the electronics sandwich and corresponding manufacture method of two parts that higher density and sinter layer compared with the graded area of low-density be combined together |
CN107112304B (en) * | 2014-11-07 | 2021-07-27 | 丹佛斯硅动力有限责任公司 | Electronic sandwich structure having two parts joined together by means of a sintered layer having alternating regions of higher and lower density, and corresponding manufacturing method |
DE102014222818A1 (en) * | 2014-11-07 | 2016-05-12 | Danfoss Silicon Power Gmbh | Electronic sandwich structure with two joining partners sintered together by means of a sintered layer |
DE102014222819A1 (en) * | 2014-11-07 | 2016-05-12 | Danfoss Silicon Power Gmbh | Power semiconductor contact structure with bonding buffer and method for its production |
US10332858B2 (en) | 2014-11-07 | 2019-06-25 | Danfoss Silicon Power Gmbh | Electronic sandwich structure with two parts joined together by means of a sintering layer |
DE102014222818B4 (en) | 2014-11-07 | 2019-01-03 | Danfoss Silicon Power Gmbh | Electronic sandwich structure with two joining partners sintered together by means of a sintered layer |
WO2016136064A1 (en) * | 2015-02-26 | 2016-09-01 | 日本航空電子工業株式会社 | Electric connection structure and electric connection member |
JP2016157660A (en) * | 2015-02-26 | 2016-09-01 | 日本航空電子工業株式会社 | Electric connection structure and electric connection member |
US10721822B2 (en) | 2015-02-26 | 2020-07-21 | Japan Aviation Electronics Industry, Limited | Electric connection structure and electric connection member |
US10314175B2 (en) | 2015-02-26 | 2019-06-04 | Japan Aviation Electronics Industry, Limited | Electric connection structure and electric connection member |
CN107533984B (en) * | 2015-07-01 | 2020-07-10 | 三菱电机株式会社 | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device |
JP2019024121A (en) * | 2015-07-01 | 2019-02-14 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device |
US11094664B2 (en) | 2015-07-01 | 2021-08-17 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device |
WO2017002793A1 (en) * | 2015-07-01 | 2017-01-05 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method |
US20180190611A1 (en) * | 2015-07-01 | 2018-07-05 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device |
US10573617B2 (en) | 2015-07-01 | 2020-02-25 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device |
JPWO2017002793A1 (en) * | 2015-07-01 | 2017-11-02 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device |
CN107533984A (en) * | 2015-07-01 | 2018-01-02 | 三菱电机株式会社 | The manufacture method of semiconductor device and semiconductor device |
JP2017139345A (en) * | 2016-02-04 | 2017-08-10 | 株式会社日立製作所 | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device |
EP3494592A4 (en) * | 2016-08-03 | 2020-11-11 | Soliduv, Inc. | Strain-tolerant die attach with improved thermal conductivity, and method of fabrication |
WO2018051896A1 (en) * | 2016-09-15 | 2018-03-22 | 株式会社デンソー | Semiconductor device, and method for manufacturing same |
JP2018046186A (en) * | 2016-09-15 | 2018-03-22 | 株式会社デンソー | Semiconductor device and manufacturing method of the same |
DE112017004644B4 (en) | 2016-09-15 | 2023-03-09 | Denso Corporation | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
CN109716493A (en) * | 2016-09-15 | 2019-05-03 | 株式会社电装 | Semiconductor device and its manufacturing method |
CN109716493B (en) * | 2016-09-15 | 2023-04-04 | 株式会社电装 | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
US10586756B2 (en) | 2016-10-04 | 2020-03-10 | Infineon Technologies Ag | Chip carrier configured for delamination-free encapsulation and stable sintering |
CN108520855A (en) * | 2018-05-11 | 2018-09-11 | 北京科技大学 | A method for improving the reliability of ceramic copper-clad laminates with nano-silver paste |
JP2020119948A (en) * | 2019-01-22 | 2020-08-06 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor device and manufacturing method of the same |
JP7263792B2 (en) | 2019-01-22 | 2023-04-25 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor device and its manufacturing method |
WO2020255773A1 (en) * | 2019-06-20 | 2020-12-24 | 富士電機株式会社 | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device |
JP7238985B2 (en) | 2019-06-20 | 2023-03-14 | 富士電機株式会社 | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device |
JPWO2020255773A1 (en) * | 2019-06-20 | 2021-10-21 | 富士電機株式会社 | Semiconductor devices and methods for manufacturing semiconductor devices |
US12021043B2 (en) | 2019-06-20 | 2024-06-25 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device |
WO2021037420A1 (en) * | 2019-08-29 | 2021-03-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Semifinished substrate with a sintering material |
CN115101507A (en) * | 2022-06-14 | 2022-09-23 | 北京理工大学 | Ultra-narrow pitch nt-Cu/nano composite Ag-based micro-bump interconnection structure and preparation method thereof |
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