活性金属糊剂的制造方法、陶瓷电路基板的制造方法、半导体装置的制造方法、活性金属糊剂、陶瓷电路基板及半导体装置与流程

实施方式大体涉及活性金属糊剂的制造方法、陶瓷电路基板的制造方法、半导体装置的制造方法、活性金属糊剂、陶瓷电路基板及半导体装置。

背景技术：

1、陶瓷电路基板被用于搭载有功率元件等半导体元件的半导体装置。陶瓷基板与金属电路部介由使用了活性金属钎料等的接合层而彼此接合。由此，提高了接合强度及热循环特性。随着可靠性的提高，陶瓷电路基板被用于汽车(包括电动汽车)、电力铁道车辆、太阳能发电设备、产业机械变换器等。在功率模块等半导体装置中，在电路部中安装有半导体元件。此外，为了半导体元件的导通，有时还接合引线键合部或金属端子。在半导体装置的制造中，半导体元件、引线键合部、金属端子等与电路部接合。

2、作为形成陶瓷电路基板的接合层的方法，公开了将活性金属钎料等糊剂化并印刷于陶瓷基板上的方法(专利文献1)。根据专利文献1，将混合钎料构成成分粉末的混合工序进行10小时以上，在混合粉末中混合粘合剂、溶剂来调整钎料糊剂。混合粉末与粘合剂等的混合工序进行10小时以上。在专利文献1的使用了糊剂的接合层中，控制ag(银)的分布，抑制了蚀刻效果的不同。公开了对这样的由蚀刻得到的接合部的伸出部的尺寸进行控制关系到温度循环试验(tct)特性的提高。

3、作为糊剂的制造方法，公开了对混炼物进行机械分散处理的方法(专利文献2)。根据专利文献2，对于机械分散处理，可列举出超声波分散、分散器、三辊磨、球磨机、珠磨机、双轴捏合机、自公转式搅拌机等。在专利文献2中，作为具体实施方式，列举出超声波分散及三辊。

4、进而，公开了糊剂的制造方法中的利用自公转式搅拌机的制造方法(专利文献3)。根据专利文献3，可列举出将银粉、萜品醇和树脂使用自公转式搅拌机以420g的离心力混炼而成的银糊剂。

5、现有技术文献

6、专利文献

7、专利文献1：国际公开2022/085654号

8、专利文献2：国际公开2012/070262号

9、专利文献3：日本专利第5790433号

技术实现思路

1、发明所要解决的课题

2、随着要求使用陶瓷电路基板的半导体基板的可靠性的提高，通过提高陶瓷电路基板的接合强度及热循环特性而产生的课题变得明显。为了提高特性，要求使用与目的相应的钎料，并将这些钎料成分均匀高效地混合而糊剂化。钎料中使用的金属材料根据种类而粉末的形状、密度不同。进而，金属材料还需要考虑与用于进行糊剂化的溶剂、树脂成分的混合。糊剂成分虽然通过延长混合时间能够均匀地混合，但与其成比例地作业时间也延长，成本增大。

3、本发明的实施方式为了解决这样的问题，提供可抑制成本的增大、并且更均匀地将糊剂混炼的活性金属糊剂的制造方法、以及使用了该活性金属糊剂的陶瓷电路基板及半导体装置的制造方法。此外，本发明的实施方式提供被更均匀地混炼的活性金属糊剂、以及使用了其的陶瓷电路基板及半导体装置。

4、用于解决课题的手段

5、实施方式所涉及的活性金属糊剂的制造方法具备预混合工序和混炼工序。在上述预混合工序中，在包含铜及活性金属的金属粉末中混合使树脂溶解于有机溶剂中而得到的粘合剂，生成包含60～95质量％的上述金属粉末的混合物。在上述混炼工序中，对上述混合物施加自转和公转而生成活性金属糊剂。

技术特征：

1.一种活性金属糊剂的制造方法，其具备以下工序：

2.根据权利要求1所述的活性金属糊剂的制造方法，其中，所述混炼工序包含通过公转而进行混炼的1次混炼、在所述1次混炼之后通过公转及自转进行混炼的2次混炼、和在所述2次混炼之后通过公转及自转进行混炼的3次混炼，

3.根据权利要求2所述的活性金属糊剂的制造方法，其中，在所述混炼工序中，所述1次混炼的离心加速度为所述3次混炼的离心加速度的80％以上，所述2次混炼的离心加速度为所述3次混炼的离心加速度的50％以上。

4.根据权利要求2所述的活性金属糊剂的制造方法，其中，在所述混炼工序中，所述1次混炼的时间及所述2次混炼的时间分别为整体的混炼时间的10％以上。

5.一种陶瓷电路基板的制造方法，其具备：

6.一种半导体装置的制造方法，其具备：

7.一种活性金属糊剂，其特征在于，在包含铜及至少1种活性金属的活性金属糊剂中，铜元素及活性金属元素的分散性分别低于1.0。

8.根据权利要求7所述的活性金属糊剂，其中，在无机成分中，铜的含量为50质量％以上、活性金属的含量为4质量％以上且30质量％以下、选自锡或铟中的1种或2种的含量为5质量％以上且45质量％以下、碳的含量为0质量％以上且2质量％以下。

9.根据权利要求7所述的活性金属糊剂，其中，在无机成分中，银的含量为20质量％以上且60质量％以下、铜的含量为15质量％以上且40质量％以下、活性金属的含量为1质量％以上且15质量％以下、选自锡或铟中的1种或2种的含量为5质量％以上且25质量％以下。

10.一种陶瓷电路基板，其具备：

11.根据权利要求10所述的陶瓷电路基板，其中，所述陶瓷基板为氧化铝基板、氮化铝基板及氮化硅基板中的任1种。

12.根据权利要求11所述的陶瓷电路基板，其中，所述金属电路由铜或铜合金制成。

13.一种半导体装置，其具备：

技术总结
实施方式所涉及的活性金属糊剂的制造方法具备预混合工序和混炼工序。在上述预混合工序中，在包含铜及活性金属的金属粉末中混合使树脂溶解于有机溶剂中而得到的粘合剂，生成包含60～95质量％的上述金属粉末的混合物。在上述混炼工序中，对上述混合物施加自转和公转而生成活性金属糊剂。

技术研发人员：山本翔太
受保护的技术使用者：株式会社东芝
技术研发日：
技术公布日：2024/12/23