專利名稱：部件的接合結(jié)構(gòu)體、部件的接合方法以及封裝體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
這里所說(shuō)明的實(shí)施方式全部涉及部件的接合結(jié)構(gòu)體、部件的接合方法以及封裝體(package)ο本申請(qǐng)基于2011年10月26日先行提出的日本專利申請(qǐng)第2011-235385號(hào)并主張其優(yōu)先權(quán)的利益，且追求其利益，這里通過(guò)引用而包含其全部?jī)?nèi)容。
背景技術(shù)：
以半導(dǎo)體元件為代表的電子器件被焊接(bonding)在支持它的基板上，安裝在如安裝基板這樣的基板上。大部分電子器件為提高其可靠性而被氣密性地封裝在包含基板的封裝體的內(nèi)部。要求這樣的基板以及封裝體對(duì)于電子器件在焊接或工作時(shí)的溫度是穩(wěn)定的。所以，構(gòu)成基板或封裝體的多個(gè)部件例如采用熔點(diǎn)比電子器件的焊接溫度高的銀釬料進(jìn)行接合?；寤蚍庋b體一般是包含用于輸入輸出信號(hào)或用于從電源供給電力的電路元件以及向外部釋放電子器件的熱的散熱元件等的復(fù)合體。構(gòu)成這樣的復(fù)合體的部件有線膨脹系數(shù)不同的可能性。起因于部件的線膨脹系數(shù)的差異，因采用銀釬料的高溫下的組裝而使這些部件產(chǎn)生翹曲或變形。這些翹曲或變形成為使電子器件的特性劣化，從而使可靠性降低的主要原因。所以，需要對(duì)于電子器件在焊接或工作時(shí)的溫度能夠穩(wěn)定、且能夠抑制翹曲或變形的部件的接合結(jié)構(gòu)以及部件的接合方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施方式提供一種對(duì)于電子器件在焊接或工作時(shí)的溫度能夠穩(wěn)定、且能夠抑制翹曲或變形的部件的接合結(jié)構(gòu)、部件的接合方法以及封裝體。根據(jù)一實(shí)施方式，提供一種具有第I以及第2部件和接合部、且用于載置電子器件的部件的接合結(jié)構(gòu)體。接合部介于所述第I部件與所述第2部件之間，并將所述第I部件以及所述第2部件機(jī)械地結(jié)合在一起。另外，接合部含有錫、銦以及鋅之中的至少I種金屬和銅，朝所述第I部件以及所述第2部件之中的至少任一方的一側(cè)所述金屬的含量減少，朝該方向所述銅的含量增加。根據(jù)上述構(gòu)成，對(duì)于電子器件在焊接或工作時(shí)的溫度能夠穩(wěn)定，且能夠抑制翹曲或變形。


圖1A是表示第I實(shí)施方式的封裝體的示意平面圖。圖1B是示意性且放大地表示第I實(shí)施方式的封裝體的剖視圖。圖2A以及圖2B是表示第I實(shí)施方式的封裝體的形成過(guò)程的示意剖視圖。圖3A 圖3C是表示第I實(shí)施方式的接合結(jié)構(gòu)體的接合部的形成過(guò)程的示意剖視圖。
圖4A 4C是表示第I實(shí)施方式的接合結(jié)構(gòu)體的接合部的形成過(guò)程的第I變形例的示意剖視圖。圖5A 5C是表示第I實(shí)施方式的接合結(jié)構(gòu)體的接合部的形成過(guò)程的第2變形例的示意圖。圖6A以及6B是表示第I實(shí)施方式的接合結(jié)構(gòu)體的接合部的形成過(guò)程的第3變形例的示意圖。圖7A是表示第I實(shí)施方式的封裝體的第I變形例的示意平面圖。圖7B是示意性且放大地表示第I實(shí)施方式的封裝體的第I變形例的剖視圖。圖8A是表示第2實(shí)施方式的封裝體的示意平面圖。圖SB是示意性且放大地表示第2實(shí)施方式的封裝體的示意剖視圖。圖9是銅-錫二兀素平衡相圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。在附圖中，同一符號(hào)表示同一部分或類似部分。參照?qǐng)D1A以及圖1B對(duì)第I實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖1A以及圖1B是表示第I實(shí)施方式的封裝體的示意圖。圖1A是所述封裝體的平面圖，圖1B是沿著圖1A中的Ib-1b線的剖視圖。所述封裝體例如在其內(nèi)部收納有半導(dǎo)體元件、光半導(dǎo)體元件、壓電元件這樣的電子器件。在圖1A中，封裝體10具備作為第I部件的基板3、作為第2部件的框體5、兩個(gè)饋通端子(或連接端子:feed through terminal)7?；?具有粘著電子器件(未圖示)及其周邊的電路元件的器件載置部12和用于通過(guò)螺釘固定在安裝基板上的凸緣部14?？蝮w5圍住器件載置部12，劃定凸緣部14和器件載置部12的邊界。饋通端子7被設(shè)在基板3與框體5之間，是為了將氣密性封裝在封裝體10內(nèi)部的所述電子器件和外部電路進(jìn)行電連接而設(shè)置的。在兩個(gè)饋通端子7上分別連接有引線9，引線9被連接在所述外部電路上。所述電子器件和饋通端子7的夾心線7b例如通過(guò)未圖示的絲或帶、導(dǎo)電性板進(jìn)行連接。如圖1B所示，基板3和框體5通過(guò)接合部13進(jìn)行連接。基板3、框體5以及接合部13構(gòu)成接合結(jié)構(gòu)體。例如，在為收納功率放大用功率場(chǎng)效應(yīng)管(FET:Field EffectTransistor)的封裝體時(shí),應(yīng)重視散熱性?？紤]到散熱性，作為基板3,采用銅(Cu)、或銅和鑰(Mo)的合金等導(dǎo)熱率高的金屬。另一方面，作為框體5，要求剛性，例如采用在鐵(Fe)中配合了鎳(Ni)以及鈷(Co)的合金即科瓦鐵鎳鈷合金(KOVAL)材。所述電子器件例如采用金錫(AuSn)軟釬料焊接在基板3的表面3a (器件載置部12)上。另外，在框體5上粘著有蓋(未圖示)，從而將內(nèi)部氣密性密封。在所述焊接工序中，封裝體10大致被加熱到280 300°C。所以，接合部13的再熔化溫度優(yōu)選為大于等于300°C。另外，焊接溫度和接合部13的再熔化溫度(熔點(diǎn))之間的溫度差越大，制造就越穩(wěn)定。例如，銀釬料的熔點(diǎn)大于等于780°C，因此銀釬料相對(duì)于電子器件的焊接溫度是穩(wěn)定的。因此，作為接合材料廣泛使用銀釬料。但是，在采用銀釬料接合基板3和框體5時(shí)，因銀釬料的熔點(diǎn)為高溫，所以在銀釬料、基板3以及框體5的冷卻過(guò)程中，例如使起因于由銅合金構(gòu)成的基板3與由科瓦鐵鎳鈷合金構(gòu)成的框體5之間的線熱膨脹率的差異的翹曲或變形增大。其結(jié)果是，例如在將收納有半導(dǎo)體元件的封裝體10組裝在安裝基板上時(shí)，在基板3的背面3b與安裝基板之間產(chǎn)生間隙，從而使散熱性降低。另外，在基板3以及框體5中的任一種采用陶瓷的情況下，有時(shí)還在該部分產(chǎn)生裂紋。與此相對(duì)照，在本實(shí)施方式中，例如通過(guò)銅和錫的液相擴(kuò)散形成接合部13。銅和錫的液相擴(kuò)散在250 300°C的溫度范圍產(chǎn)生，可在比銀釬料低的溫度下形成接合部。通過(guò)形成這樣的接合部13，能夠抑制基板3以及框體5的翹曲或變形。通過(guò)銅和錫的液相擴(kuò)散形成的化合物的熔點(diǎn)例如為750°C，與銀釬料大致相同。所以，所述化合物對(duì)于電子器件的焊接溫度或其工作溫度是穩(wěn)定的。以下，對(duì)接合部13的形成過(guò)程的例子以及形成的接合部13的結(jié)構(gòu)例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖2A 2B是示意性地表示封裝體10的形成過(guò)程的一個(gè)例子的剖視圖。圖3A 3C、圖4A 4C、圖5A 5C以及圖6A 6C分別是表示接合部13的形成過(guò)程的例子的示意剖視圖。在封裝體10的制造過(guò)程中，準(zhǔn)備第I部件即基板3和第2部件即框體5。如圖2A所示，在框體5的接合面5a上設(shè)有第I接合金屬層21。接合金屬層21為錫(Sn) JB(In)以及鋅(Zn)之中的至少I種低熔點(diǎn)金屬層。另一方面，在基板3的表面3a設(shè)有含銅的第2接合金屬層23。如果基板3是銅板或以銅為主成分的銅合金，也可以將接合金屬層23省略。接著，如圖2B所示，使基板3或第2接合金屬層23的含銅的表面與形成在框體5上的接合金屬層21的表面接觸。以施加負(fù)載并使其密合的狀態(tài)對(duì)基板3與框體5之間進(jìn)行加熱，保持在250 300°C的溫度范圍。通過(guò)該加熱，含在接合金屬層21中的低熔點(diǎn)金屬熔化，低熔點(diǎn)金屬?gòu)囊合酄顟B(tài)的接合金屬層21向基板3的第2接合金屬層23的含銅的表面擴(kuò)散。在圖2B所示的例子中，使低熔點(diǎn)金屬向接合金屬層23擴(kuò)散。接合金屬層21例如能夠采用真空蒸鍍、濺射法或鍍覆法形成。另一方面，接合金屬層23例如可通過(guò)對(duì)基板3的表面濺射銅，將沉積的銅層布圖成規(guī)定的形狀來(lái)形成。另外，也可以在接合金屬層21與框體5之間以及接合金屬層23與基板3之間設(shè)置例如含有鈦或鎳等的粘接層，以強(qiáng)化它們的粘接。圖3A 3C是放大地表示在基板3與框體5之間形成構(gòu)成接合結(jié)構(gòu)體的接合部的過(guò)程的局部剖視圖。如圖3A所示，使接合金屬層21的表面與接合金屬層23的表面接觸，通過(guò)施加負(fù)載而使其密合在一起。然后，將基板3加熱，使接合金屬層21以及接合金屬層23的溫度例如保持在250°C 300°C的范圍。由此，如圖3B所示，含在接合金屬層21中的低熔點(diǎn)金屬向接合金屬層23擴(kuò)散，形成擴(kuò)散區(qū)域23a。另外，在250°C 300°C的溫度下，通過(guò)將密合狀態(tài)維持規(guī)定時(shí)間，則如圖3C所示，形成接合金屬層21和接合金屬層23熔合的接合部13。由此，基板3和框體5通過(guò)接合部13接合在一起。優(yōu)選使低熔點(diǎn)金屬全部擴(kuò)散到接合金屬層23而其固相不會(huì)殘留。接合部13含有錫(Sn)、銦(In)以及鋅(Zn)之中的至少I種低熔點(diǎn)金屬和銅(Cu)。而且，朝基板3側(cè)低熔金屬的比例減小，朝基板3側(cè)銅的比例增加。
例如，接合金屬層21由厚度為4 μ m的錫構(gòu)成，接合金屬層23是厚度為4 μ m的Cu層。使接合金屬層21與接合金屬層23接觸，在250°C的溫度下保持大約30分鐘。在這樣的溫度下，能夠形成Sn向所述Cu層擴(kuò)散而成的接合部13。圖9中示出了銅-錫二元素平衡相圖?？v軸為溫度(°C)，橫軸為錫的重量百分率(wt%)。如果使接合金屬層21以及接合金屬層23的溫度達(dá)到高于錫的熔點(diǎn)232°C的250°C，則錫為液相狀態(tài)，錫向固相的銅擴(kuò)散。同時(shí)，銅也向錫一側(cè)擴(kuò)散。其結(jié)果是，銅和錫形成含有錫大致小于等于15wt%的α固溶體的固溶體層。接合金屬層21包含銅和錫的α固溶體。例如，如果固溶體是含有90wt%的銅和10wt%的錫的組成(圖9中沿縱向延伸的虛線的組成)，則在大致330 820°C的溫度范圍，能夠不產(chǎn)生相變化而得到高的接合強(qiáng)度。另夕卜，在上述溫度范圍形成的固溶體不含Cu6Sn5的金屬間化合物(η層)或Cu3Sn的金屬間化合物(ε層)，因此可形成對(duì)沖擊等具有耐性的接合。接合金屬層21以及23的厚度在考慮接合時(shí)間以及接合強(qiáng)度后進(jìn)行設(shè)定。例如，如果接合金屬層21的厚度薄，則有時(shí)沒(méi)有使接合面的平坦性不足徹底補(bǔ)償而產(chǎn)生空隙，從而使接合強(qiáng)度減弱。另一方面，如果過(guò)厚，則接合需要長(zhǎng)時(shí)間，從而制造效率下降。例如，接合金屬層21的厚度優(yōu)選為小于等于10 μ m且大于等于2 μ m。圖4A 4C是放大表示第I實(shí)施方式中的接合結(jié)構(gòu)體的接合部的形成過(guò)程的第I變形例的局部剖視圖。如圖4A所示，在本變形例中，在接合金屬層21與框體5之間設(shè)有接合金屬層25，這點(diǎn)與圖3所示的接合結(jié)構(gòu)不同。接合金屬層25為含銅的金屬。另外，在接合金屬層25與框體5之間，例如也可以設(shè)置包含鈦或鎳等的粘接層。如圖4B所示，使接合金屬層21的表面與接合金屬層23的表面接觸，例如保持在250°C 300°C的范圍。由此，形成所述低熔點(diǎn)金屬?gòu)慕雍辖饘賹?1的表面向基板3側(cè)擴(kuò)散的區(qū)域23a和低熔點(diǎn)金屬?gòu)慕雍辖饘賹?1的背面向框體5側(cè)擴(kuò)散的區(qū)域25a。另外，然后，如圖4C所示，能夠形成由接合金屬層21和接合金屬層23以及接合金屬層25熔合而成的接合部13。在接合部13中，在基板3與框體5之間的中間位置上形成以高比例含有所述低熔點(diǎn)金屬的區(qū)域。所述低熔點(diǎn)金屬的比例朝基板3以及框體5的雙方側(cè)減少，銅的比例朝基板3以及框體5的雙方側(cè)增加。如圖4C示意性地所示，優(yōu)選通過(guò)含在接合金屬層21中的低熔點(diǎn)金屬完全擴(kuò)散而使接合金屬層23以及接合金屬層25 —體化。可是，也可以是包含設(shè)在基板3 —側(cè)的含銅的第I層和設(shè)在框體5 —側(cè)的含銅的第2層的接合結(jié)構(gòu)。圖5A 5C是放大地表示第I實(shí)施方式的接合結(jié)構(gòu)體的接合部的形成過(guò)程的第2變形例的局部剖視圖。如圖5A所示，在本變形例中，不在基板31的表面上設(shè)置接合金屬層23，而在接合金屬層21與框體5之間設(shè)置接合金屬層25，這一點(diǎn)與圖3所示的接合結(jié)構(gòu)不同?；?1例如由銅板構(gòu)成或由以銅為主成分的合金構(gòu)成。如圖5B所示，使接合金屬層21的表面與基板31的表面接觸，例如保持在250°C 300°C的范圍。通過(guò)這樣的方法，形成所述低熔點(diǎn)金屬?gòu)慕雍辖饘賹?1的表面向基板31擴(kuò)散的區(qū)域31a和低熔點(diǎn)金屬?gòu)慕雍辖饘賹?1的背面向框體5側(cè)擴(kuò)散的區(qū)域25a。另外，然后，如圖5C所示，能夠形成由接合金屬層21和基板31以及接合金屬層25熔合而成的接合部13。在此情況下，接合部13包含低熔點(diǎn)金屬向基板31擴(kuò)散的區(qū)域31a。另外，在接合部13中，在基板31與框體5之間的中間位置上形成以高比例含有低熔點(diǎn)金屬的區(qū)域。低熔點(diǎn)金屬的比例朝基板31以及框體5的雙方側(cè)減少，銅的比例朝基板3以及框體5的雙方側(cè)增加。在本變形例中，可將設(shè)在框體5 —側(cè)的接合金屬層25省略。此時(shí)，接合部13含有形成在基板31側(cè)的擴(kuò)散區(qū)域31a，低熔點(diǎn)金屬的比例從框體5朝基板31的方向減少，銅的比例朝該方向增加。圖6A以及6B是放大地表示第I實(shí)施方式的接合結(jié)構(gòu)體的接合部的形成過(guò)程的第3變形例的局部剖視圖。如圖6A所示，在本變形例中，在接合金屬層21與框體5之間設(shè)置接合金屬層25。另外,在基板3的含銅的表面(接合金屬層23的表面)以及接合金屬層21的表面設(shè)有保護(hù)金屬層33以及35，這一點(diǎn)與圖3所示的接合結(jié)構(gòu)不同。接合金屬層21中所含的低熔點(diǎn)金屬以及接合金屬層23中所含的銅是容易氧化的金屬。如果在接合金屬層21的表面以及接合金屬層23的表面上形成氧化層，則可阻止低熔點(diǎn)金屬?gòu)慕雍辖饘賹?1向接合金屬層23的擴(kuò)散。為了促進(jìn)擴(kuò)散，在接合金屬層21以及接合金屬層23各自的表面上形成保護(hù)金屬層33、35。作為保護(hù)金屬層33、35，例如能夠采用金(Au)或鉬(Pt)。使設(shè)在接合金屬層21的表面上的保護(hù)金屬層35與設(shè)在接合金屬層23的表面上的保護(hù)金屬層33接觸，例如保持在250°C 300°C的范圍。在上述溫度范圍，如果接合金屬層21中所含的所述低熔點(diǎn)金屬熔化，則保護(hù)金屬層33以及35進(jìn)入到其液相中。其結(jié)果是，如圖6B所示，形成低熔點(diǎn)金屬?gòu)慕雍辖饘賹?1的表面向基板3擴(kuò)散的區(qū)域31a和低熔點(diǎn)金屬?gòu)慕雍辖饘賹?1的背面向框體5 —側(cè)擴(kuò)散的區(qū)域25a。然后，通過(guò)保持經(jīng)由接合金屬層21使接合金屬層23和接合金屬層25密合的狀態(tài)，能夠形成使接合金屬層21和接合金屬層23以及接合金屬層25熔合而成的如圖4C所示的接合部13。接合部13在基板3和框體5之間的中間位置以高的比例含有低熔點(diǎn)金屬。低熔點(diǎn)金屬的比例朝基板3以及框體5的雙方側(cè)減少，銅的比例朝基板3以及框體5的雙方側(cè)增加。另外，接合部13含有從保護(hù)金屬層33以及35進(jìn)入的金(Au)以及鉬(Pt)之中的至少任一種。圖7A是表示第I實(shí)施方式的封裝體10的第I變形例的示意圖。圖7A是封裝體10的平面圖，圖7B是沿著圖7A中的VIIb-VIIb線的放大剖視圖。也就是說(shuō)，圖7B示出了包含饋通端子7的斷面。如采用圖1A以及IB而對(duì)第I實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明的那樣，饋通端子7向粘著在器件載置部12上電子器件(未圖示)輸入信號(hào)，再輸出信號(hào)。所述電子器件和引線9例如通過(guò)導(dǎo)電性板(未圖示)來(lái)連接。如圖7A所示，在饋通端子7中，在第I絕緣材7a上設(shè)有夾心線7b，在該夾心線7b上連接引線9。所述電子器件和夾心線7b例如通過(guò)未圖示的絲或帶、導(dǎo)電性板來(lái)連接。第I絕緣材7a例如可采用氧化鋁(Al2O3)這樣的陶瓷來(lái)形成。另外，將夾心線7b的特性阻抗規(guī)定為50 Ω，與外部電路匹配。通過(guò)該匹配，能夠減低電子器件與外部電路之間的高頻信號(hào)的傳輸損耗。另外，如圖7B所示，在饋通端子7中，在第I絕緣材7a上，經(jīng)由夾心線7b設(shè)有第2絕緣材7c。第2絕緣材7c使夾心線7b與框體5之間電絕緣。為了將上述結(jié)構(gòu)的饋通端子7固定在基板3與框體5之間，經(jīng)由接合部13a連接基板3和饋通端子7之間，經(jīng)由接合部13b接合框體5和饋通端子7。如圖7B所示，經(jīng)由接合部13a接合饋通端子7的第I絕緣材7a與基板3之間，經(jīng)由接合部13b接合第2絕緣材7c與框體5之間。另外，在饋通端子7中的夾心線7b與引線9之間設(shè)置導(dǎo)電層13c。在框體5上粘著蓋(未圖示)，從而將內(nèi)部氣密性密封。接合部13a、13b分別含有錫(Sn)、銦(In)以及鋅(Zn)之中的至少I種低熔點(diǎn)金屬和銅(Cu)。在接合部13a中，朝第I絕緣材7a以及基板3之中的至少任一方的一側(cè)低熔點(diǎn)金屬的比例減少，銅的比例增加。在接合部13b中，朝第2絕緣材7c以及框體5之中的至少任一方的一側(cè)低熔點(diǎn)金屬的比例減少，銅的比例增加。如上所述，在第I實(shí)施方式所示的部件的接合結(jié)構(gòu)體中，采用使錫(Sn)、銦(In)以及鋅(Zn)之中的至少I種低熔點(diǎn)金屬擴(kuò)散到含銅的接合金屬層的接合部。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)抑制了翹曲或變形的封裝體。使所述低熔點(diǎn)金屬擴(kuò)散的溫度并不局限于上述的250°C 300°C的范圍，因低熔點(diǎn)金屬的種類的不同而不同。例如，在使銦擴(kuò)散時(shí)，能在更低溫度的范圍實(shí)施，在為鋅的情況下，能夠在更高溫度的范圍使其擴(kuò)散。另外，在上述第I實(shí)施方式中，舉例對(duì)收納電子器件的封裝體進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于此，例如也能夠適用于將具有夾心線的部件等接合在基板上這種結(jié)構(gòu)的所謂載流管(carrier)。另外，第I部件以及第2部件之中的至少任一種也可以是氧化鋁(Al2O3)或氮化鋁(AlN)等陶瓷材料。圖8A以及SB是作為半導(dǎo)體裝置表示第2實(shí)施方式的封裝體的示意圖。8A是該封裝體的平面圖，圖8B是沿著圖8A所示的VDIb-VDIb線的放大剖視圖。作為半導(dǎo)體裝置的封裝體100是作為電子器件收納有用于增幅高頻信號(hào)的功率晶體管41的例子。作為這樣的功率晶體管，例如有以GaN或SiC等作為材料的HFET(異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)管:Hetero Junction Field Effect Transistor)、以娃作為材料的 LDM0SFET(橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管:Lateral Double Diffuse MOS Transistor)等。都是功率放大元件，伴隨著大量發(fā)熱地工作。所以，作為收納它們的封裝體10的基板3，采用散熱性好的銅板或銅合金。如圖8A所示，在封裝體100的器件載置部12上載置功率晶體管41和兩個(gè)電路基板43。在電路基板43的表面上形成導(dǎo)電圖案43a。經(jīng)由導(dǎo)電性板45b將導(dǎo)電圖案43a和功率晶體管41的多個(gè)柵電極以及多個(gè)源電極(或漏電極)電連接。經(jīng)由絲50 (如圖SB所示)或帶、導(dǎo)電性板分別將多個(gè)導(dǎo)電圖案43a和夾心線7b電連接。作為電路基板43，例如采用氧化招(Al2O3)。如圖8B所示，功率晶體管41和電路基板43被焊接在基板3上。在該焊接中例如采用AuSn軟釬料。通過(guò)該焊接，電連接功率晶體管41與基板3之間，能夠提高散熱性。例如功率晶體管41經(jīng)由基板3而接地。另外，在框體5上粘著蓋49，氣密性封裝晶體管41。在封裝體100的內(nèi)部，例如封入氮?dú)?，以使晶體管41的工作穩(wěn)定，可靠性得以提高。將蓋49例如采用AuSn釬焊在框體5上。在封裝體100中，經(jīng)由接合部13b，而且例如采用錫以及銅的液相擴(kuò)散接合第2絕緣材7c和框體5。通過(guò)這樣的接合，與銀釬焊相比為低溫工序，因此可抑制基板3以及框體5的翹曲或變形。其結(jié)果是，能夠使基板3的背面密合在安裝基板或散熱裝置上，能夠高效率地散發(fā)功率晶體管41的發(fā)熱。所以，能夠使功率晶體管的工作穩(wěn)定，從而提高可靠度。在以GaN或SiC等寬帶隙半導(dǎo)體作為材料的晶體管中，其工作溫度達(dá)到600°C。即使在此情況下，例如使錫向銅擴(kuò)散形成的接合部的熔點(diǎn)仍超過(guò)工作溫度，可穩(wěn)定地使晶體管工作。本實(shí)施方式的封裝體100并不局限于上述的晶體管，也能夠載置LED或激光等光半導(dǎo)體元件以及SAW過(guò)濾器等壓電元件。對(duì)本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但這些實(shí)施方式是作為例子而提示的，并不有意限定發(fā)明的范圍。這些新的實(shí)施方式也可用其它多種方式來(lái)實(shí)施，能夠在不脫離發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)進(jìn)行多種省略、置換和變更。這些實(shí)施方式或其變形都包含在發(fā)明的范圍或要旨內(nèi)，而且包含在權(quán)利要求書(shū)所述的發(fā)明及其等同置換的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種部件的接合結(jié)構(gòu)體，其用于載置電子器件，其中，該接合結(jié)構(gòu)體具備: 第I部件； 第2部件；以及 接合部，其介于所述第I部件與所述第2部件之間，將所述第I部件以及所述第2部件機(jī)械地結(jié)合在一起，并含有錫、銦以及鋅之中的至少I種金屬和銅，而且所述金屬的含量朝所述第I部件以及所述第2部件之中的至少任一方的一側(cè)減少，而所述銅的含量朝該方向增加。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的部件的接合結(jié)構(gòu)體，其中， 所述金屬的含量朝所述第I部件以及所述第2部件的雙方側(cè)減少； 所述銅的含量朝所述第I部件以及所述第2部件的雙方側(cè)增加。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的部件的接合結(jié)構(gòu)體，其中， 所述接合部具有設(shè)在所述第I部件一側(cè)的含有銅的第I層和設(shè)在所述第2部件一側(cè)的含有銅的第2層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的部件的接合結(jié)構(gòu)體，其中， 所述接合部含有金以及鉬之中的至少任一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的部件的接合結(jié)構(gòu)體，其中， 所述接合部含有金以及鉬之中的至少任一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的部件的接合結(jié)構(gòu)體，其中， 所述接合部含有金以及鉬之中的至少任一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的部件的接合結(jié)構(gòu)體，其中， 所述第I部件由銅或銅合金構(gòu)成，所述第2部件由含有鐵的合金構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的部件的接合結(jié)構(gòu)體，其中， 所述第I部件以及所述第2部件之中的至少任一方含有陶瓷材料。
9.一種部件的接合方法，其用于載置電子器件，其中， 使包含銅的第I部件的表面與形成在第2部件上的錫(Sn)、銦(In)以及鋅(Zn)之中的至少I種金屬的第I接合金屬層的表面接觸； 以密合的狀態(tài)對(duì)所述第I部件和所述第I接合金屬層進(jìn)行加熱，從而使所述金屬?gòu)陌~的所述第I部件的所述表面向內(nèi)部擴(kuò)散。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的部件的接合方法，其中， 在所述第I部件的表面上形成包含銅的第2接合金屬層，使該第2接合金屬層的表面與所述第I接合金屬層的所述表面接觸。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的部件的接合方法，其中， 在所述第I部件與所述第I接合金屬層之間，形成包含銅的第3接合金屬層。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的部件的接合方法，其中， 在所述第I部件與所述第I接合金屬層之間，形成包含銅的第3接合金屬層。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的部件的接合方法，其中， 在所述第I部件的表面以及所述第I接合金屬層的表面設(shè)置保護(hù)金屬層。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的部件的接合方法， 其中， 所述保護(hù)金屬層含有金以及鉬之中的至少一種。
15.—種封裝體,其中,具備: 粘著電子器件的基板， 框體，其圍住粘著所述電子器件的部分，并經(jīng)由含有錫、銦以及鋅之中的至少I種金屬和銅的接合部而機(jī)械地結(jié)合在所述基板上； 在所述接合部，所述金屬的含量朝所述基板以及所述框體的至少任一方的一側(cè)減少，所述銅的含量朝該方向增加。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的封裝體，其中，進(jìn)一步具備用于向所述電子器件輸入信號(hào)且輸出信號(hào)的饋通端子； 所述接合部具有第I以及第2接合部； 經(jīng)由所述第I接合部將所述基板與所述饋通端子接合在一起，而且經(jīng)由所述第2接合部將所述框體與所述饋通端子接合在一起。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的封裝體，其中， 所述金屬的含量朝所述基板以及所述框體的雙方側(cè)減少； 所述銅的含量朝所述基板以及所述框體的雙方側(cè)增加。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的封裝體，其中， 所述接合部具有設(shè)在所述基板一側(cè)的含有銅的第I層和設(shè)在所述框體一側(cè)的含有銅的第2層。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的封裝體，其中，所述接合部含有金以及鉬之中的至少任一種。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有第1以及第2部件和接合部、且用于收納或載置電子器件的部件的接合結(jié)構(gòu)體。接合部介于所述第1部件與所述第2部件之間，并將所述第1部件以及所述第2部件機(jī)械地結(jié)合在一起。另外，接合部含有錫、銦以及鋅之中的至少1種金屬和銅，朝所述第1部件以及所述第2部件之中的至少任一方的一側(cè)所述金屬的含量減少，而朝該方向所述銅的含量增加。
文檔編號(hào)H01L23/488GK103077934SQ201210279989
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月26日
發(fā)明者高木一考 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝