(57)【要約】      （修正有）【課題】発泡金属などの金属多孔質体の高い延性によって、耐ヒートサイクルに優れた接合体および電子モジュールを提供する。【解決手段】素子の接合面と基板の接合面との間に導電性を有するろう材３の層を介して接合される接合体１であって、接合体１は基材が金属多孔質体２であり、ろう材３の層に接する基材の両面に金属多孔質体２にろう材３を含浸させた含浸層４をもち、金属多孔質体２にろう材３が含浸していない非含浸層５で含浸層４を挟んだものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子の接合面と基板の接合面との間に導電性を有するろう材の層を介して接合される接合体であって、
前記接合体は基材が金属多孔質体であり、
前記ろう材の層に接する前記基材の両面に前記金属多孔質体に前記ろう材が含浸した含浸層をもち、前記金属多孔質体にろう材が含浸していない非含浸層が前記含浸層で挟まれたことを特徴とする接合体。
【請求項２】
基材の厚さをｔとしたときに、非含浸層の厚さをｔ／５以上としたことを特徴とする請求項１記載の接合体。
【請求項３】
ろう材がはんだであることを特徴とする請求項１記載の接合体。
【請求項４】
金属多孔質体は、鉄−ニッケル−クロム合金、ニッケル、アルミニウム、炭素、銀、金、白金、パラジウムおよび銅からなる群より選ばれた１種以上の元素を主成分とし、はんだは錫を主成分とすることを特徴とする請求項３記載の接合体。
【請求項５】
非含浸層の金属多孔質体の空隙部に、前記金属多孔質体と化合物を生成しない導電性粒子を充填したことを特徴とする請求項３記載の接合体。
【請求項６】
導電性粒子が、金、銀、白金、パラジウム、銅、アルミニウムおよび炭素からなる群より選ばれた１種以上の元素を含むことを特徴とする請求項５記載の接合体。
【請求項７】
基板の接合面に第１のろう材を載置する工程と、
金属多孔質体からなる基材の両面から前記基材の厚さの２／５以下の深さまでの前記金属多孔質体の表面酸化膜を除去する工程と、
前記第１のろう材の表面に前記基材を載置する工程と、
前記基材の表面に第２のろう材を載置する工程と、
前記第２のろう材の表面に素子の接合面を対向させて前記素子を載置する工程と、
前記第１および第２のろう材の融点以上に加熱する工程と
を含むことを特徴とする接合方法。
【請求項８】
基板の接合面に第１のろう材を載置する工程と、
金属多孔質体からなる基材の両面から前記基材の厚さの２／５以下の深さまで前記金属多孔質体の表面を金属膜で被膜する工程と、
前記第１の層の表面に前記基材を載置する工程と、
前記基材の表面に第２のろう材を載置する工程と、
前記第２のろう材の表面に素子の接合面を対向させて前記素子を載置する工程と、
前記第１および第２のろう材の融点以上に加熱する工程と
を含むことを特徴とする接合方法。
【請求項９】
金属膜が、金、銀、白金、パラジウム、および錫からなる群より選ばれた１種以上の元素を含むことを特徴とする請求項８記載の接合方法。
【請求項１０】
第１および第２のろう材の融点以上に加熱する工程において、基板と素子との間に振動を加えることを特徴とする請求項７または８記載の接合方法。
【請求項１１】
第１および第２のろう材の融点以上に加熱する工程において、基板と素子との間を加圧する工程を加えることを特徴とする請求項７または８記載の接合方法。
【請求項１２】
第１および第２のろう材がはんだであり、前記はんだはペレット、ワイヤ、めっき膜、スパッタ膜または蒸着膜のいずれかの状態で載置され、基板と素子との間を加熱する工程を還元雰囲気中で行うことを特徴する請求項１０または１１記載の接合方法。
【請求項１３】
素子と、
この素子の接合面にろう材の層を介して一方の面が接合される請求項１記載の接合体と、
この接合体の他方の面に前記ろう材を介して接合面を対向させて接合される基板と
を含む電子モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、素子と基板とを接合するための接合体およびそれらからなる電子モジュールならびに素子と基板との接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子モジュールに対する信頼性の要求はますます高まり、とくに熱膨張係数差の大きい半導体素子と基板との接合部に対する耐ヒートサイクル特性向上が強く求められている。また、次世代省エネルギーデバイスや高性能デバイスの実現も要請されており、とくに、従来のシリコンと比較して高温動作が可能なＳｉＣデバイスの開発が活発になっている。そのため、確保すべきヒートサイクルの温度範囲が拡大しており、耐ヒートサイクル特性に優れる接合部の開発が熱望されている。接合部に求められる特性としては、ヒートサイクル時の素子と基板との熱膨張係数差によって生じる応力の蓄積によるクラックの発生をいかに抑えるかという機械的特性に加えて、素子で発生した熱を速やかに基板側へ伝達させる高熱伝導性である。
【０００３】
このような要求に対して、例えば、はんだより融点が高くかつはんだの濡れ性がよい金属材料を用いて三次元網状の金属多孔質体を形成し、この金属多孔質体の空隙部にはんだを含浸させて金属多孔質体の表面をはんだで被覆した接合体を用いて、はんだ層を介して素子と基板とを接合する技術が開示されていた（例えば、特許文献１参照）。このように構成された接合体においては、はんだより機械的強度が高い金属多孔質体によって接合部の機械的強度を確保すると共に、高い熱伝導性が確保できるとしている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２９８９６２号公報（３頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、金属多孔質体の空隙の内部にはんだを含浸させて金属多孔質体の表面をはんだで被覆した従来の接合部においては、はんだと金属材料との金属間化合物が金属多孔質体の表面に形成される。この金属間化合物は硬くて脆いために、金属多孔質体の延性が低下し、応力緩和効果が低下することが分かった。つまり、金属多孔質体の空隙の内部空間すべてにはんだを含浸させて金属多孔質体の表面をはんだで被覆した従来の接合体では、金属多孔質体の延性が逆に低下して、耐ヒートサイクル特性が十分向上しないことが分かった。その結果、従来の接合体では、金属多孔質体の高い延性が発揮できず、はんだ層にクラックが入るという問題があった。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、金属多孔質体の高い延性を発揮させて、耐ヒートサイクルに優れる接合体を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る接合体は、素子の接合面と基板の接合面との間に導電性を有するろう材の層を介して接合される接合体であって、接合体は基材が金属多孔質体であり、ろう材の層に接する基材の両面に金属多孔質体にろう材を含浸させた含浸層をもち、金属多孔質体にろう材が含浸していない非含浸層で含浸層を挟んだものである。
【０００８】
また、この発明に係る接合方法は、基板の接合面にろう材の第１の層を形成する工程と、金属多孔質体からなる基材の両面から基材の厚さの２／５以下の深さまでの金属多孔質体の表面酸化膜を除去する工程と、第１の層の表面に基材を載置する工程と、基材の表面にろう材の第２の層を形成する工程と、第２の層の表面に素子の接合面を対向させて素子を載置する工程と、ろう材の融点以上に加熱する工程とを含むものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明は、金属多孔質体を基材とする接合体において、素子および基板とろう材を介して接合される基材の両面に金属多孔質体にろう材を含浸させた含浸層をもち、金属多孔質体にろう材が含浸していない非含浸層で含浸層を挟んでいるので、非含浸層の金属多孔質体の高い延性によって、ヒートサイクルにおける応力緩和効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１における接合体の模式図である。図１において、接合体１は、基材となる導電性を有する金属多孔質体２の上下の面から金属多孔質体２の内側に向かって金属多孔質体２の空隙部にろう材３が含浸されている。このろう材３が含浸されている部分を含浸層４と表現する。また、金属多孔質体２の内側のろう材３が含浸されていない部分を非含浸層５と表現する。金属多孔質体２の全体の厚さをｔとし、非含浸層５の厚さをｄとする。金属多孔質体２の全体の厚さｔとしは、５０μｍ〜５００μｍが一般的である。金属多孔質体２の気孔率は、金属多孔質体２の単位体積当たりの質量を、金属多孔質体２を構成する金属材料の比重で割った値を百分率で表現したものと定義する。
【００１１】
図２は、本実施の形態における素子と基板とを接合した電子部品の模式図である。図２において、素子６の接合面７と基板８の接合面９はそれぞれメタライズ処理が施されており、接合面７と接合面９は、ろう材層１０、１１を介して接合体１で接合されている。なお、図２において、素子７、ろう材１０、接合体１、ろう材１１および基板９は、実際にはすべて接合されているが、説明のために一部分離して描いている。
【００１２】
本実施の形態における金属多孔質体としては、例えば、ニッケル、ステンレスなどを主成分とする、いわゆる発泡金属を用いることができる。また、ろう材としては、通常のはんだを用いることができる。環境負荷低減の観点からは、錫を主成分とするはんだ、いわゆる鉛フリーはんだを用いることが好ましい。
【００１３】
このように構成された電子部品においては、接合体の非含浸層では金属多孔質体の表面ははんだで被覆されていないので、金属多孔質体の延性が損なわれることがなく、ヒートサイクル時の素子と基板との熱膨張係数差によって生じる応力を、この非含浸層で緩和することができる。その結果、金属多孔質体の高い延性によって、耐ヒートサイクル特性に優れた電子部品を得ることができる。
【００１４】
実施の形態２．
実施の形態２においては、実施の形態１における図２に示した電子部品の製造方法を、図３を参照しながら説明する。
【００１５】
基板として、例えば厚さ１ｍｍで１０ｍｍ×１０ｍｍの銅製のブロック（Ｃｕブロック）を用いることができる。図３（ａ）に示すように、基板８の接合面９の表面にろう材層１１を形成する。ろう材として例えば鉛フリーはんだを使用する場合、Ｓｎ３Ａｇ０．５Ｃｕ（重量％）のソルダーペーストを用いてスクリーン印刷によって、ろう材層１１を形成することができる。
【００１６】
次に、金属多孔質体として、例えば、気孔率９０％、平均空孔径φ５０μｍ、厚さ５００μｍのニッケル製の発泡金属を８ｍｍ×８ｍｍに切断したものを用意した。この金属多孔質体をマグネトロンスッパタ装置に投入し、ガス圧１Ｐａ、流量３０ｓｃｃｍのアルゴンガスを流し、マグネット電力５００Ｗで１０分間の逆スパッタを行った。このようにして、厚さ５００μｍの金属多孔質体の一方の面について、表面から深さ１００μｍ領域の金属多孔質体の表面酸化膜を除去することができる。ガス圧と流量とを一定として、マグネットの電力と逆スパッタ時間から、あらかじめ表面酸化膜が除去される深さを測定しておき、表面酸化膜を除去する深さをコントロールすることができる。さらに、マグネトロンスパッタ装置内の金属多孔質体の表裏を変えて、同じスパッタ条件によって他方の面の表面から深さ１００μｍ領域の金属多孔質体の表面酸化膜を除去する。
【００１７】
次に、図３（ｂ）に示すように、金属多孔質体２の一方の表面に、基板８の接合面９の表面に印刷した同じソルダーペーストでろう材層１０をスクリーン印刷によって形成する。
【００１８】
次に、厚さ５００μｍ、でφ５インチのＳｉ基板を用意し、接合面となる単結晶Ｓｉ面に、厚さ約２μｍのＡｌ層、厚さ約２００μｍのＴｉ層、厚さ約５００ｎｍのＮｉ層および厚さ約１００ｎｍのＡｕ層を順に真空蒸着法で形成し、さらに４００℃で２時間の熱処理を行った。このＳｉ基板を７ｍｍ×７ｍｍに切断し、本実施の形態の基板とした。図３（ｃ）に示すように、ろう材層１０を形成していない面が基板８の接合面９の表面に形成されたろう材層１１の上に接するように金属多孔質体２を配置し、さらに接合面７が金属多孔質体２に形成されたろう材層１０の上に接するように基板６を配置する。そして、これらを積層した状態で、ホットプレートに載せ、基板８の接合面９の表面温度が約３０秒後に２２０℃になり、最高温度が２４０℃になるような条件で約６０秒間加熱した。
【００１９】
さらに、Ｓｉ基板上に能動素子を形成し、この電子部品を回路基板上にはんだで実装し、能動素子の所定の電極と回路基板に形成された電極とをワイヤボンドまたはリードで電気的に接続し、さらにこれらを樹脂でモールドして電子モジュールを製造した。
【００２０】
このようにして製造された電子モジュールにおいては、素子６と金属多孔質体２との間に形成されたろう材層１０、および基板８と金属多孔質体２との間に形成されたろう材層１１が加熱されたときに、素子６と金属多孔質体２と基板８とを接合すると共に、ろう材層１０および１１のろう材が金属多孔質体２に含浸される。このとき、金属多孔質体２の両面の表面から深さ１００μｍ領域の表面酸化膜は除去されているので、ろう材とこの表面酸化膜が除去された金属多孔質体の表面は非常に濡れ性がよく、ろう材層１０および１１のろう材は速やかに金属多孔質体２の酸化膜が除去された領域に含浸するが、金属多孔質体２の内部の表面酸化膜が除去されていない領域にはろう材とこの表面酸化膜との濡れ性が悪いために、その領域まではろう材は侵入しない。その結果、金属多孔質体２の両側の表面から深さ１００μｍまではろう材が含浸した含浸領域となり、それより内部の約３００μｍ厚の領域はろう材が含浸していない非含浸領域となり、図１に示したような、金属多孔質体２の両面から一定の距離までろう材が含浸された含浸層と、中央にそれらの含浸層で挟まれた非含浸層とで構成された接合体１となる。図３（ｄ）は、本実施の形態で得られた電子モジュールを示している。素子６と基板８とは、ろう材層１０および１１を介して接合体１で接合されており、接合体１は、基材が金属多孔質体であり、この多孔質体の中央部の非含浸層はろう材が含浸した含浸層で挟まれた構造である。
【００２１】
このように構成された電子モジュールにおいては、接合体の非含浸層では、金属多孔質体の表面はろう材で被覆されていないので、金属多孔質体の延性が損なわれることがなく、ヒートサイクル時の素子と基板との熱膨張係数差によって生じる応力を、この非含浸層で緩和することができる。その結果、金属多孔質体の高い延性とはんだの高い導電性を両立し、耐ヒートサイクルに優れた電子モジュールを得ることができる。
【００２２】
なお、本実施の形態においては、ろう材としてソルダーペーストの組成比がＳｎ３Ａｇ０．５Ｃｕ（重量％）の鉛フリーはんだを用いたが、他の現在市販されている、例えばＢｉ系、Ｚｎ系、Ｓｎ合金系の鉛フリーはんだを用いることもできる。また、金属多孔質体としてニッケル製の発泡金属を用いたが、他の発泡金属、例えば、Ａｌ、Ｎｉ合金、Ｆｅ、Ｆｅ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金などの発泡金属を用いてもよい。
【００２３】
また、本実施の形態における発泡金属は、気孔率９０％、平均空孔径φ１５０μｍ、のものを用いたが、気孔率や平均空孔径はこれに限るものではなく、ヒートサイクル時の素子と基板との熱膨張係数差によって生じる応力を、非含浸層で緩和することができるものであればよい。
【００２４】
さらには、本実施の形態においては、金属多孔質体として発泡金属を用いた例を示したがこれに限るものではなく、導電性を有する三次元網目状構造をもつもの、例えば編物状のものでも、同様の効果が得られる。
【００２５】
また、逆スパッタによって、金属多孔質体のろう材の含浸領域を形成する前に、金属多孔質体を約３００℃で２時間の大気中熱処理を行ってもよい。この熱処理によって金属多孔質体の表面酸化膜が厚くなるので、逆スパッタによって表面酸化膜を除去したときに、ろう材の非含浸領域として残存させた表面酸化膜が厚くなり、ろう材の含浸領域と非含浸領域とがより明確になり、含浸領域の制御性が向上する。
【００２６】
さらに、含浸領域の制御性を向上させる別の方法として、ろう材のソルダーペースト中に含まれるフラックス（還元剤）の活性度を弱めてもよい。フラックス活性度を弱めることで、金属多孔質体の表面酸化膜に対するろう材の濡れ性が低下するので、非含浸領域にろう材が侵入しにくくなる。
【００２７】
実施の形態３．
実施の形態２においては、Ｓｎ３Ａｇ０．５Ｃｕ（重量％）のソルダーペーストを用いてスクリーン印刷によって、ろう材層を形成した。通常、ソルダーペーストは、はんだ粒子を分散させたものであるが、はんだ粒子の表面は酸化膜で覆われている。したがって、ホットプレートで加熱したときにろう材層および含浸層にボイド（空孔）が発生する場合がある。このボイドの発生を避けるために、実施の形態３においては、ソルダーペーストの替わりにはんだのペレットを用いたものである。
【００２８】
本実施の形態においては、実施の形態１において基板および素子の接合面にソルダーペーストを印刷する替わりに、これらの接合面にはんだ用のフラックスを塗布し、このフラックスの上に、Ｓｎ３Ａｇ０．５Ｃｕ（重量％）の組成をもつ厚さ約２００μｍのペレットを載せた。これ以外の工程は実施の形態２と同様である。
【００２９】
このように構成された電子モジュールにおいては、実施の形態２と同様に、金属多孔質体の高い延性によって、耐ヒートサイクルに優れた電子モジュールを得ることができる。さらに、ろう材層にボイドが発生することもなく、接合信頼性がより向上する。
【００３０】
なお、本実施の形態においては、はんだの供給方法としてペレットを用いたが、ソルダーペーストよりもはんだ粒子の表面積が小さく、かつフラックスが不要なはんだの形態として、ワイヤ、めっき膜、スパッタ膜、蒸着膜などの形態ではんだを接合面に供給しても同様な効果が得られる。
【００３１】
実施の形態４．
実施の形態４においては、実施の形態３のホットプレートに載せて加熱する工程において、素子の上に重量物を載せて素子と基板との間を加圧する工程を加えたものである。それ以外の工程は、実施の形態３と同様である。
【００３２】
このように構成された製造方法では、ペレットが溶融するときペレットに縦方向に圧力が加わるので、ろう材層から気泡が外部に抜けやすくなりボイドの発生を抑えることができる。その結果接合信頼性がさらに向上する。
【００３３】
また、同様の目的で、ホットプレートに載せて加熱する工程において、素子と基板との間に振動を加えてもよい。このときの振動周波数は１Ｈｚ程度である。このような工程を加えることで、溶融したはんだ中に巻き込まれている気泡をい抜くことができるので、ボイドの発生を抑えることができる。その結果接合信頼性がさらに向上する。この場合、振動幅が小さすぎると気泡が抜ける効果が小さくなり、大きすぎると隣接電極と接触したりするため、適当な振動幅で振動させる必要がある。
【００３４】
実施の形態５．
実施の形態５においては、実施の形態３のペレット供給工程において、接合面にフラックスを塗布せずに直接ペレットを載置し、ホットプレートに載せて加熱する工程の雰囲気を還元雰囲気にしたものである。ホットプレートをチャンバーの中に設置し、このチャンバー内を、窒素９７体積％−水素３体積％の混合ガスで充満させて加熱工程を行った。それ以外の工程は、実施の形態３と同様である。
【００３５】
このように構成された製造方法では、ボイドの原因となるフラックス溶媒の煮沸とはんだや接合面（メタライズおよび発泡金属）表面の酸化膜とが、水素の還元力によって低減するため、ボイドの発生を抑えることができる。またフラックスを用いないためにその残渣による絶縁信頼性などの低下もなく、その結果接合信頼性がさらに向上する。
【００３６】
さらに、実施の形態４で示したように、素子と基板との間を加圧したり、素子と基板との間に振動を与えたりすることにより、さらに接合信頼性を向上させることもできる。
【００３７】
実施の形態６．
実施の形態２においては、厚さ５００μｍの金属多孔質体に対して両面に厚さ１００μｍの含浸層を形成した接合体を用いた電子モジュールを説明した。実施の形態６においては、含浸層の厚さを変化させたものである。実施の形態１と同様の製造方法を用いて、含浸層の厚さを、５０、１００、１５０および２００μｍのものをそれぞれ１０個作製した。なお、ろう材層の作製方法は、ソルダーペーストを印刷する方法を採用した。また、比較として、金属多孔質体の全体にろう材を含浸させたサンプルも作製した。この場合、含浸層の厚さは、２５０μｍとなり、非含浸層の厚さはゼロとなる。
【００３８】
このようにして作製した電子モジュールを、−５０℃で３０分間の保持と２００℃で３０分間の保持とを繰り返すヒートサイクル試験を行い、５０、１００、３００、５００および１０００サイクル後にそれぞれ２個ずつ取り出して、のクラックの発生を観察し、クラック率うぃ比較した。クラック率とは、電子モジュールをＳｉ基板の対角線方向の断面研磨して接合体と素子および基板との間のろう材層を５００倍の光学顕微鏡で観察し、クラックが発生していた場合は、そのクラックの長さの和／全接合長さの比を百分率で表したものである。全接合長さとは、観察した部分の素子と基板との接合部分の長さである。例えば、クラックがない場合は、クラック率は０％であり、観察した部分の素子と基板との接合部分すべてにクラックが進展していた場合は、クラック率は１００％となる。
【００３９】
図４に、含浸層の厚さとクラック率との関係を示す。含浸層の厚さが異なれば当然に非含浸層の厚さも変化するので、図１に示したように、金属多孔質体の厚さをｔとし、非含浸層の厚さをｄとしたときの、ｄ／ｔを併せて図１の表にしめす。本実施の形態の場合、ｔ＝５００μｍである。図５は、図４の基づいてｄ／ｔをパラメータとしたときの、ヒートサイクル数とクラック率との関係を示した特性図である。従来技術に相当するｄ／ｔ＝０．０、つまり非含浸層がない場合に比べて、非含浸層が含浸層で挟まれた接合体を用いた場合、クラック率が著しく低下することが分かる。図６は、ヒートサイクル数が１０００回のときの、ｄ／ｔとクラック率との関係を示した特性図である。図６から、ｄ／ｔが０．２以上であれば、クラック率が著しく低下することが分かる。つまり、基材の厚さをｔとしたときに、非含浸層の厚さがｔ／５以上であることが好ましい。
【００４０】
実施の形態７．
実施の形態２においては、接合体の基材となる金属多孔質体の含浸層を形成するときに、その含浸層の厚さをコントロールするために逆スパッタを行って金属多孔質体の表面酸化膜を除去していたが、逆スパッタを行った後にろう材を含浸させるまでに、徐々にではあるが、表面酸化膜を除去した部分が酸化される恐れがある。そのため、含浸層の特性（含浸層の厚さや金属多孔質体とろう材との接着強度）にばらつきを生じる場合がある。実施の形態７においては、逆スパッタで表面酸化膜を除去する替わりに、金属多孔質体の含浸層となる部分にろう材との濡れ性がよい金属膜を形成したものである。
【００４１】
気孔率９０％、平均空孔径φ５０μｍ、厚さ５００μｍのニッケル製の発泡金属を８ｍｍ×８ｍｍに切断したものを用意した。マグネトロンスッパタ装置にこの金属多孔質体を入れ、ガス圧１Ｐａ、流量３０ｓｃｃｍのアルゴンガスを流し、金製のターゲットを用いて、マグネット電力５００Ｗで１０分間のスパッタ成膜を行った。このようにして、厚さ５００μｍの金属多孔質体の一方の面について、表面から深さ１００μｍ領域の金属多孔質体の表面に厚さ約１００ｎｍの金の薄膜を被覆した。これ以外の工程は、実施の形態２と同様にして、本実施の形態の電子モジュールを作製した。
【００４２】
このように構成された電子モジュールにおいては、実施の形態２と同様に、金属多孔質体の高い延性によって、耐ヒートサイクルに優れた電子モジュールを得ることができる。さらに、金属多孔質体に形成する含浸層を形成するときに、含浸層の特性ばらつきを抑えることができる。
【００４３】
なお、本実施の形態においては、含浸層となる部分の金属多孔質体の表面に金の薄膜を形成したが、この金属膜は、はんだと濡れ性がよいものであればよいので、金以外に、たとえば、銀、白金、パラジウム、錫などの薄膜であってもよい。
【００４４】
実施の形態８．
接合体の非含浸層は、ろう材が含浸していないため、含浸層に比べて導電性および熱伝導特性が低くなる。実施の形態８においては、非含浸層の金属多孔質体の空隙部に導電性粒子を充填して、非含浸層の導電性および熱伝導性を向上させたものである。
【００４５】
金属多孔質体として、気孔率９０％、平均空孔径φ１５０μｍ、厚さ５００μｍのニッケル製の発泡金属を１５ｍｍ×１５ｍｍに切断したものを用意した。また、粒径φ４〜２０μｍの銀粒子の粉末を含有した印刷ペーストをこの発泡金属の両面に印刷した。印刷ペーストが乾燥しないうちに、この発泡金属を密閉容器の中に配置し、密閉容器内を真空に引くことにより、印刷ペーストを発泡金属の内部に含浸させた。密閉容器内を徐々に大気圧に戻して発泡金属を取り出した。この印刷ペーストが内部にまで充填された発泡金属を電気炉に投入し、約６℃／分の昇温速度で４５０℃まで昇温し、印刷ペーストの有機成分を分解除去した。この発泡金属を８ｍｍ×８ｍｍに切断し、実施の形態２と同様に、逆スパッタして金属多孔質体の表面から深さ約１００μｍまでの発泡金属の表面酸化膜を除去した。この逆スパッタのときに、深さ約１００μｍまでの発泡金属の空隙部に充填された銀粒子もある程度除去される。その後、金属多孔質体の両面にソルダーペーストを印刷し、熱処理することでソルダーペーストを金属多孔質体に含浸させて、本実施の形態の接合体を作製した。
【００４６】
図７は、本実施の形態における接合体の模式図である。接合体１の非含浸層５の領域には、発泡金属の空隙部に導電性粒子（銀粒子）１２が充填されている。逆スパッタで含浸層４の銀粒子は完全には除去されないが、ろう材が充填される妨げにはならないので、図では省略している。また、銀粒子と発泡金属のニッケルとは化合物を生成せず、銀粒子の存在によって、発泡金属の延性は妨げられない。
【００４７】
このように構成された接合体においては、実施の形態１と同様に、非含浸層では金属多孔質体の表面ははんだで被覆されていないので、金属多孔質体の延性が損なわれることがなく、ヒートサイクル時の素子と基板との熱膨張係数差によって生じる応力を、この非含浸層で緩和することができる。その結果、金属多孔質体の高い延性によって、耐ヒートサイクル特性に優れた接合体を得ることができる。さらに、非含浸層の空隙部に充填された導電性粒子によって、非含浸層の導電性および熱伝導性が向上するので、さらに耐ヒートサイクル特性が向上する。
【００４８】
なお、本実施の形態においては、導電性粒子として銀粒子を用いたが、金属多孔質体と化合物を生成しないものであればよいので、金、白金、パラジウム、銅、アルミニウムおよび炭素などの粒子を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】この発明の実施の形態１における接合体の模式図である。
【図２】この発明の実施の形態１における電子部品の模式図である。
【図３】この発明の実施の形態２における電子モジュールの製造法を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態６における電子モジュールの特性図である。
【図５】この発明の実施の形態６における電子モジュールの特性図である。
【図６】この発明の実施の形態６における電子モジュールの特性図である。
【図７】この発明の実施の形態８における接合体の模式図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  接合体
２  金属多孔質体
３  ろう材
４  含浸層
５  非含浸層
６  素子
７  接合面
８  基板
９  接合面
１０  ろう材層
１１  ろう材層
１２  導電性粒子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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