金属シュウ酸塩から形成されたろう付けを含むデバイスの製造方法
【課題】金属シュウ酸塩から形成されたろう付けを含むデバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】少なくとも１つのろう付けｂ１，ｂ２によって互いに接合された少なくとも支持体Ｓおよび部品を含むデバイスの製造方法であって、ろう付け作業が金属シュウ酸塩から出発して行われることを特徴とする製造方法に関する。好都合には、これはシュウ酸銀またはシュウ酸銀とシュウ酸銅との混合物であり、部品および／または支持体Ｓは、金または銅を含む膜で覆われており、この膜が前記ろう付けｂ１、ｂ２と接触し、部品は場合によりパワー部品である。
【解決手段】少なくとも１つのろう付けｂ１，ｂ２によって互いに接合された少なくとも支持体Ｓおよび部品を含むデバイスの製造方法であって、ろう付け作業が金属シュウ酸塩から出発して行われることを特徴とする製造方法に関する。好都合には、これはシュウ酸銀またはシュウ酸銀とシュウ酸銅との混合物であり、部品および／または支持体Ｓは、金または銅を含む膜で覆われており、この膜が前記ろう付けｂ１、ｂ２と接触し、部品は場合によりパワー部品である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、特にＧａＡｓ、ＧａＮ、またはＳｉＣを主成分とすることができるパワー部品であって、たとえば人工衛星に搭載されることがあり、したがって高温および高圧にさらされる場合もあるパワー部品用のろう付けタイプの金属界面の分野である。
【０００２】
図１は、パッケージ底部Ｂを含むパワー部品の一例を示しており、支持体Ｓの両側の上の２つのろう付けｂ１およびｂ２は、電子部品が発生した熱エネルギーを除去することができ、ろう付けｂ２はパワー部品Ｃｏｍｐと接触しており、金仕上げは、化学的観点から安定である高品質の電気的および熱的接触を保証するために必要であり、矢印ＦＴｈは、部品Ｃｏｍｐの動作中に発生した熱流の方向を示している。
【０００３】
ある種のろう付け方法では低融点の合金が使用される。しかし、これらの合金は：
− 金属間種の形成、および組み合わされる表面の不均一な被覆に関連した平凡な機械的性質（Ａｕ−Ｓｎ系ろう付けの場合）；
− 母材の温度がＧａＮ型の部品とともに増加する傾向があると想定される場合の低い耐熱性（Ａｇ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ｓｎ、およびＡｕＳｎのろう付けの場合）；
− 組み立てられる部品の表面上の配置される特に金を含む仕上げ層との過度に高い反応性（Ｉｎ−Ｓｎの場合）
の種々の欠点を有する。
【０００４】
さらに、非常に良好な熱伝導性および好都合な機械的性質を有することができる現在の金系または銀系のろう付けは、それらの融点を考慮すると実施が困難であり、このことは、ある種の金系の共融合金の融点を提供する図２中に示されるように、融点が非常に高いことが示されており、そのため処理が困難となる。
【０００５】
同様に、市販の銀系のナノスケールのインクおよび／またはペーストがすでに提案されており、これらは典型的には３００℃未満の低い融点を有し、特に、プラスチック基板上に導体を形成するためのものである。それにもかかわらず、これらのインクおよび／またはペーストは、高い多孔度を有し、したがって高圧に対する抵抗性が低いので、特に本発明が対処するパワー部品には適合していない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この状況において、本発明の主題は、金の堆積に対して適合性があり、非常に良好な熱伝導性と同時に高圧に対する良好な抵抗性が保証されるろう付けを形成するための独自の方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の基本的な考え方は、分解温度が低い金属シュウ酸塩によって金属のろう付けを行うことにある。その分解中、シュウ酸塩からナノスケールの金属クラスターまたは粒子が生成され、その溶融温度はバルク状態の金属の溶融温度よりも低い。これらの粒子は、非常に大きな表面／体積比をさらに有し、そのため焼結する傾向が高い。この特性は、ろう付け作業に好都合であり、局所的なコーティングに相当する「ディスペンシング／ピックアンドプレース」（ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ／ｐｉｃｋ＆ｐｌａｃｅ）製造手段に対して依然として適合性がある。
【０００８】
シュウ酸銀またはシュウ酸銀とシュウ酸銅との混合物の場合、分解によって非常に発熱する。この局所的なエネルギー入力によって、組み立てられるすべての部品に使用されるろう付け温度より高温に上昇させることができる。エネルギーの供給は局所的であり非常に短時間であるので、これによって焼結、さらには生成された金属の溶融が促進されるが、ろう付けされる電子部品の劣化は起こらない。
【０００９】
シュウ酸塩粒子の大きさおよび形状、ならびにろう付けされるペースト中のシュウ酸塩粒子の分散性も制御することによって、均一でそして亀裂のないろう付けの形成がさらに促進される。
【００１０】
特に、本発明の主題は、少なくとも１つのろう付けによって互いに接合された少なくとも支持体および部品を含むデバイスの製造方法であって、ろう付け作業が金属シュウ酸塩から出発して行われることを特徴とする製造方法である。金属シュウ酸塩は、好ましくは１７〜８０の間の誘電率を有する水性アルコール性溶媒中に溶解させたシュウ酸またはシュウ酸アンモニウムによる可溶性金属塩の化学沈殿によって得られる。
【００１１】
小さなサイズの粒子は、好ましくは、これらの溶媒が低い誘電率を有し、２つの溶液の濃度が高いか、またはさらには飽和に近い場合に得ることができる。
【００１２】
本発明の一変形形態によると、シュウ酸塩は、シュウ酸銀、またはシュウ酸銀とシュウ酸銅との混合物である。
【００１３】
本発明の一変形形態によると、部品および／または支持体は表面に金または銅を含む膜を含み、その上に前記ろう付けが形成される。
【００１４】
本発明の一変形形態によると、ろう付けは、金属シュウ酸塩を含有する懸濁液から形成される。
【００１５】
本発明の一変形形態によると、ろう付けは、金属シュウ酸塩を含むペーストから形成される。
【００１６】
懸濁液は、ペーストよりも低いシュウ酸塩含有率および低い粘度を特徴とし、好ましくは薄いろう付けを形成するために使用されることを留意されたい。
【００１７】
本発明の一変形形態によると、ろう付け作業は次のステップ：
− 金属シュウ酸塩を含有するろう付けするための懸濁液またはペーストを作製するステップ；
− 前記支持体および／または前記部品の表面上に前記懸濁液または前記ペーストを堆積するステップ；
− 前記懸濁液または前記ペーストによって支持体および部品を組み立てるステップ；
− あらかじめ形成した組立体を加熱するステップ
をさらに含む。
【００１８】
本発明の一変形形態によると、前記懸濁液または前記ペーストの作製は次のステップ：
− 水性または水性アルコール性媒体中で、可溶性金属塩をシュウ酸または可溶性シュウ酸塩によって化学沈殿させるステップ；
− 銅および銀を含むシュウ酸塩混合物の場合は約４０ｎｍを超え、シュウ酸銀の場合は約０．１ミクロンを超える粒度が結果として得られる、制御された粒度および形態的特性を有するシュウ酸塩沈殿物を得るステップ；
− 形成された沈殿物を洗浄するステップ；
− 制御された粘度の懸濁液またはペーストを得るための選択された濃度で、水性または水性アルコール性媒体中のシュウ酸塩の懸濁液を得るステップ
を含む。
【００１９】
本発明の一変形形態によると、シュウ酸塩系懸濁液は吹き付けによって堆積される。
【００２０】
本発明の一変形形態によると、シュウ酸塩系懸濁液はインクジェットによって堆積される。
【００２１】
本発明の一変形形態によると、シュウ酸塩系ペーストはコーティングによって堆積される。
【００２２】
本発明の一変形形態によると、シュウ酸塩系ペーストはスクリーン印刷によって堆積される。
【００２３】
本発明の一変形形態によると、本発明の方法は、金属シュウ酸塩を主成分とする前記懸濁液または前記ペーストによって支持体および部品を組み立てる前に、前記懸濁液または前記ペーストの堆積物を乾燥させるステップを含む。
【００２４】
本発明の一変形形態によると、乾燥ステップは、空気中または一次真空下約１００℃の温度で、または凍結乾燥法によって行われる。
【００２５】
本発明の一変形形態によると、組立体の加熱は約２００℃の温度で行われる。
【００２６】
本発明の一変形形態によると、組立体の加熱は約１５０℃／ｈを超える加熱速度で行われる。
【００２７】
本発明の一変形形態によると、部品は、特にＧａＡｓ、ＧａＮ、またはＳｉＣを主成分とすることができるパワー部品である。
【００２８】
非限定的に提供される以下の説明を読むことと、添付の図面とによって、本発明がより理解され、別の利点が明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ろう付けによってパッケージ底部に接合されたパワー部品の一例を示している。
【図２】種々の金系共融合金の融点を示している。
【図３】温度の関数としてのシュウ酸銀の分解曲線を示している。
【図４】従来のろう付けの場合、および本発明により形成したろう付けの場合の、温度の関数としての電力損失を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の方法は、特に、たとえば図１中に示されるパッケージ底部であってよい支持体上に組み立てられる部品を含むデバイスを製造するための、好都合にはシュウ酸銀Ａｇ２Ｃ２Ｏ４またはシュウ酸銀Ａｇ２Ｃ２Ｏ４とシュウ酸銅ＣｕＣ２Ｏ４との混合物であってよい金属シュウ酸塩を主成分とするろう付けの形成を含む。
【００３１】
本発明による方法の一例の種々のステップを以下に示す。
【００３２】
第１のステップ：ろう付けするための懸濁液またはペーストの作製
可溶性銀塩または銅塩のシュウ酸または可溶性シュウ酸塩による化学沈殿は、水性または水性アルコール性媒体中の制御された条件下で行われる。
【００３３】
このため、後述の実施例は以下のように行うことができる。
【００３４】
実施例１：
１５０ｍｌの蒸留水中に溶解させた２５．４８０ｇの硝酸銀ＡｇＮＯ３の溶液Ａと、７５０ｍｌの蒸留水中に溶解させた４７．２７６ｇのシュウ酸Ｈ２Ｃ２Ｏ４・２Ｈ２Ｏの溶液Ｂとから出発して、２５０ｒｐｍのブレード回転により撹拌される、水中のシュウ酸による沈殿によってシュウ酸銀を生成する（粉末Ｐ１）。
【００３５】
塩溶液Ａは、蠕動ポンプを使用して制御された速度（ｖ＝３０ｍｌ／分）でシュウ酸溶液中に投入する。塩溶液を添加する場所は、シュウ酸溶液の表面上で分散させる。
【００３６】
すべての銀溶液を加えた後、撹拌を３０分間続ける。
【００３７】
次に洗浄作業を行う：
沈殿終了時に得られた懸濁液は次に、母液から沈殿物を分離するために遠心分離する：
− 回収した沈殿物を蒸留水中の懸濁液に３０分間戻し、硝酸イオンを除去するために蒸留水で洗浄する。この洗浄を少なくとも４回繰り返す；
− 最後の洗浄のため、水の代わりに９５％エタノールを使用する；
− 最後の遠心分離の終了後に得られた沈殿物を６０℃のオーブン中で４８時間乾燥させる。粉砕の後、シュウ酸塩粉末Ｐ１が得られる。
【００３８】
この方法で得られたシュウ酸銀粒子は、長さが５〜１０μｍで直径が２〜５μｍの棒状の形態を有する。
【００３９】
調製されたシュウ酸銀は、変換を防止するために好ましくは暗所で保管される。
【００４０】
実施例２：
溶液Ａの水の代わりに１５０ｍｌのエチレングリコールを使用したことを除けば、実施例１に記載される手順と類似の手順によりシュウ酸銀を調製する。
【００４１】
同様に、溶液Ｂ中では、４７．２７６ｇのシュウ酸Ｈ２Ｃ２Ｏ４・２Ｈ２Ｏを溶解させるために、蒸留水の代わりに７５０ｍｌのブタノールが使用される。
【００４２】
実施例１に記載の手順と同一の手順により沈殿物を回収する。
【００４３】
こうして調製したシュウ酸銀粒子（粉末Ｐ２）は、０．５〜１ミクロン程度の大きさを有する。これらも暗所で保管する。
【００４４】
実施例３：
５ｍｌの水と２５ｍｌのエタノールとからなる混合物中に溶解させた２４．１６ｇの硝酸銅Ｃｕ（ＮＯ３）２・３Ｈ２Ｏの溶液Ａと、２００ｍｌのペンタノール中に溶解させた１３．４８ｇのシュウ酸Ｈ２Ｃ２Ｏ４・２Ｈ２Ｏの溶液Ｂとから出発して、２５０ｒｐｍのブレード回転により撹拌される、シュウ酸による沈殿によってシュウ酸銅を生成する（粉末Ｐ３）。
【００４５】
塩溶液Ａは、蠕動ポンプを使用して制御された速度（ｖ＝６０ｍｌ／分）シュウ酸溶液中に投入する。塩溶液を添加する場所は、シュウ酸溶液の表面で分散させる。
【００４６】
すべての銅溶液を加えた後、撹拌を２０分間続ける。
【００４７】
次に洗浄作業を行う：
沈殿終了時に得られた懸濁液は次に、母液から沈殿物を分離するために遠心分離する。回収した沈殿物を蒸留水中の懸濁液に３０分間戻し、硝酸イオンを除去するために蒸留水で洗浄する。２回目の洗浄終了時に得られる懸濁液が安定に維持されるので、洗浄は２回だけ繰り返す。粉末Ｐ３は、水中の懸濁液中で維持することもできるし、または懸濁液から取り出した後に８０℃で数時間乾燥させることもできる。
【００４８】
粉末Ｐ３を構成するシュウ酸銅粒子は、５０ｎｍ未満の大きさを有する米粒状の形態を有する。
【００４９】
このように、シュウ酸銀またはシュウ酸銅の沈殿物は、制御された粒度および形態的特性を有して得られる。溶液Ａを溶液Ｂに徐々に加えることで、比較的狭い粒度分度が得られやすくなり、水よりも低い誘電率を有する溶媒を使用することで、サブミクロンサイズの粒子が形成される。溶液ＡおよびＢが高濃度であることも、小さな粒子を得るために好都合である。
【００５０】
次に、シュウ酸塩を、懸濁液またはペーストを得るために選択された濃度の水性または水性アルコール性媒体中（たとえばエチレングリコールおよび水中）の懸濁液にする。
【００５１】
メノウ乳鉢を使用して、実施例１に記載されるように生成した質量５ｇの粉末Ｐ１を、５ｇのエチレングリコールと混合する。次に、ペーストＳ１が得られ、これは、後述の手順による銀ろう付けを形成するために使用することができる。
【００５２】
粉末Ｐ２を使用して上記と同じ手順によりペーストＳ２を調製することもできる。
【００５３】
メノウ乳鉢を使用して、実施例２に記載されるように生成した質量５ｇの粉末Ｐ２を、２５ｇのエチレングリコールと混合する。次に、懸濁液Ｓ３が得られ、これは、後述の手順による銀ろう付けを形成するために使用することができる。
【００５４】
メノウ乳鉢を使用して、実施例２および３に記載されるように生成した質量１５ｇの粉末Ｐ２および質量５ｇの粉末Ｐ３を４０ｇのエチレングリコールと混合する。次に、懸濁液Ｓ４が得られ、これは、後述の手順による銀−銅ろう付けを形成するために使用することができる。
【００５５】
メノウ乳鉢を使用して、実施例２および３に記載されるように生成した質量１３．４ｇの粉末Ｐ２および質量６．６ｇの粉末Ｐ３を４０ｇのエチレングリコールと混合する。次に懸濁液Ｓ５が得られ、これは、後述の手順による銀−銅ろう付けを形成するために使用することができる。
【００５６】
第２のステップ：懸濁液またはペーストの使用：
ろう付けするための懸濁液は、たとえば吹き付け、インクジェット方法、はけ塗りなどによって、あるいはろう付けするためのペーストは、コーティングまたはスクリーン印刷によって、部品またはその支持体上に堆積される。
【００５７】
次に、空気中または一次真空下、１００℃未満の温度で乾燥される。
【００５８】
次に、部品／ろう付けされる懸濁液またはペースト／シュウ酸塩で覆われる要素の支持体の組立体を、組立プロセスを行うために第２の部品と接触させる。
【００５９】
２つのシュウ酸塩系層を接触させるために、部品および支持体の両方の面をコーティングすることも可能である。
【００６０】
第３のステップ：ろう付けの形成：
最後に、典型的には約１５０℃／ｈを超える加熱速度および最高２００℃を超える温度での急速な加熱によってろう付けを形成する。このステップ中、形成プロセス中にろう付けの緻密化を促進するために、組み立てられる部品に軽い圧力を加えることができる。
【００６１】
ろう付けの形成の３つの実施例３、４、および５を以下に示す。
【００６２】
実施例３
厚さ約２００μｍのペースト（Ｓ２）を４ｍｍ×４ｍｍの金基板上に堆積する。次にペーストを一次真空下、周囲温度で２時間乾燥させる。乾燥後、組立プロセスを行うために、基板を第２の金の部品で覆う。
【００６３】
第２の部品上に小さな荷重をかけることで、３０００ｇ／ｃｍ２の圧力を加えることができる。組立体をオーブン中に入れ、ろう付けを形成するために１５０℃／ｈで３００℃まで加熱する。２つの部品の間で得られる銀金属層の厚さは１００μｍ程度である。
【００６４】
次に、ろう付けによって組み立てられた部品を分離するためには、４０Ｎを超える剪断応力を加える必要がある。
【００６５】
実施例４
厚さ約２００μｍのペースト（Ｓ２）を４ｍｍ×４ｍｍの非常に清浄な銅基板上に堆積する。次にペーストを一次真空下、周囲温度で２時間乾燥させる。乾燥後、組立プロセスを行うために、基板を、第２の先だって清浄にした銅部品で覆う。
【００６６】
第２の部品上に小さな荷重をかけることで、３０００ｇ／ｃｍ２の圧力を加えることができる。銅支持体の酸化を防止するために酸素を除去した中性雰囲気（Ｎ２またはＡｒ）下のオーブン中に組立体を入れ、ろう付けを形成するために１５０℃／ｈで３００℃まで加熱する。２つの部品の間で得られる銀金属層の厚さ１００μｍ程度である。
【００６７】
実施例５
厚さ約２００μｍの懸濁液（Ｓ４）を４ｍｍ×４ｍｍの金基板上に堆積する。次に懸濁液を一次真空下、周囲温度で２時間乾燥させる。乾燥後、組立プロセスを行うために、基板を第２の金の部品で覆う。
【００６８】
第２の部品上に小さな荷重をかけることで、３０００ｇ／ｃｍ２の圧力を加えることができる。組立体をオーブン中に入れ、ろう付けを形成するために１５０℃／ｈで３００℃まで加熱する。２つの部品の間で得られる金属の銀および銅の層の厚さは１００μｍ程度である。
【００６９】
実施例６
厚さ約２００μｍの懸濁液（Ｓ５）を４ｍｍ×４ｍｍの金基板上に堆積する。次にペーストを一次真空下、周囲温度で２時間乾燥させる。乾燥後、組立プロセスを行うために、基板を第２の金の部品で覆う。
【００７０】
第２の部品上に小さな荷重をかけることで、３０００ｇ／ｃｍ２の圧力を加えることができる。組立体をオーブン中に入れ、ろう付けを形成するために１５０℃／ｈで３００℃まで加熱する。２つの部品の間で得られる金属の銀および銅の層の厚さは１００μｍ程度である。
【００７１】
提案したろう付け材料の技術的利点は、２００℃以降で、電子部品とそれらの支持体との間に高熱伝導率の接合を形成できることと関連している。この材料では、宇宙用途が意図された高い散逸電力の電子部品を正確にろう付けする現在の実現性のみが得られる。しかしマイクロエレクトロニクスの分野における他の用途を見いだすことができる。提案した材料の特性および性能は以下によって得られる：
− 曲線３ａ中のにおける温度の関数としての得られる熱流束、質量減少と関連する曲線３ｂで図示される図３中に示されるような、シュウ酸銀の分解による局所的熱利得（焼結の促進）；
− 分解の第１段階での低融点銀ナノ粒子の形成により焼結が促進されること；
− シュウ酸塩の大きさ、形態および粒度のばらつきの制御によって、ろう付けが均一になり、亀裂がなくなること。
【００７２】
銀系ろう付けの場合１００Ｗｍ−１Ｋ−１を超える熱伝導率を典型的には実現できる。
【００７３】
ろう付けの散逸性部品との界面から、ベースプレートとも一般に呼ばれる支持体に向かって流れる熱流または熱流束は：
【数１】
の形態となり、式中：
− −ｄＱ／ｄｔ：単位時間当たりに高温部から低温部に流れる熱の量；
− Ｋ：ろう付けの熱伝導率；
− Ａ：熱流束に対して垂直方向のろう付けの表面積；
− ΔＴ：（高温）散逸性部品と（低温）ベースプレートとの間の正の温度差；
− Ｓ：ろう付けの厚さ
である。
【００７４】
ベースプレートは、ろう付けの熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する固体材料からなるため、ろう付けによって熱流が制限され、それによって部品が冷却される。熱流の式から求められるように、熱流を促進するため、すなわちφを大きくするために、ろう付けの厚さをできるだけ薄くする必要がある。
【００７５】
実際には、２つの部品（部品＋ベースプレート）を組み立てながら、良好な伝導性および部品表面全体の温度の良好な均一性に対して有害となる空隙（ろう付けを有さない）が残らないようにするために、表面の欠陥、あるいは部品およびベースプレートの平面性の欠陥を「修正する」ために十分な厚さのろう付け材料を挿入することが得策となる。ろう付け材料が、材料の大きな減少が生じずに、単に溶融または焼結する場合、ろう付けに必要な熱処理の前後での材料の厚さの変動はわずかとなる。初期の孔隙が場合により除去されることのみが、このばらつきに関与しうる。他方、シュウ酸銀またはシュウ酸銀とシュウ酸銅との混合物の場合、ろう付け中に生じる熱分解は以下の化学反応：
ＡｇＣ２Ｏ４→２Ａｇ＋２ＣＯ２
ＣｕＣ２Ｏ４→Ｃｕ＋２ＣＯ２
によって表すことができ、二酸化炭素の減少と関連する物質収支は、図３、特に曲線３ｂで表され、曲線３ａは発生した熱流束に関するものである。
【００７６】
さらに、モル質量および密度は、シュウ酸銀の場合でそれぞれ２５９．８ｇ・ｍｏｌ−１および５ｇ・ｃｍ−３であり、銀金属の場合で２１５．８ｇ・ｍｏｌ−１および１０．５ｇ・ｃｍ−３であることが既知であり、シュウ酸塩の完全に緻密化した粒子から、これも孔隙を有さない金属粒子への分解によって、初期体積の約２．５分の１になる。
【００７７】
さらに、モル質量および密度は、シュウ酸銅の場合でそれぞれ１５１．５ｇ・ｍｏｌ−１および３．５ｇ・ｃｍ−３であり、同金属の場合で６３．５ｇ・ｍｏｌ−１および８．９６ｇ・ｃｍ−３であり、シュウ酸塩の完全に緻密化した粒子から、これも孔隙を有さない金属粒子への分解によって、初期体積の約６分の１になる。
【００７８】
したがって、シュウ酸銀またはシュウ酸銀とシュウ酸銅との混合物の場合、ろう付け作業中に厚さが大きく減少すると予想され、非常に低い熱抵抗が得られる非常に薄いろう付けを好都合に形成することができる。
【００７９】
最後に、シュウ酸塩（特にシュウ酸銀およびシュウ酸銅）は、特定の毒性の問題をまったく示さないことに留意されたい。分解後、純粋なＡｇの層が得られ、環境汚染の危険性は全くない。
【００８０】
本出願人は、金およびスズＡｕＳｎを主成分とする従来技術のろう付けを含む部品（図４の全ての点Ｐｉ４）、およびシュウ酸塩の分解から始まる本発明によるろう付けを含む部品（図４のすべての点Ｐｊ４）によって得られる、特定の出力における温度を比較した。本発明によるろう付けに基づく部品ではより低い温度が実現され、したがって、より良好に冷却されていると思われる。したがって、本発明の種類のろう付けは、より良好に熱を除去することができる。
【符号の説明】
【００８１】
Ｓ 支持体
Ｂ パッケージ底部
ＦＴｈ 矢印
ｂ２ ろう付け
ｂ１ ろう付け
３ａ 熱流束の曲線
３ｂ 質量減少の曲線
Ｐｉ４ 従来技術のろう付けの点
Ｐｊ４ 本発明によるろう付けの点
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、特にＧａＡｓ、ＧａＮ、またはＳｉＣを主成分とすることができるパワー部品であって、たとえば人工衛星に搭載されることがあり、したがって高温および高圧にさらされる場合もあるパワー部品用のろう付けタイプの金属界面の分野である。
【０００２】
図１は、パッケージ底部Ｂを含むパワー部品の一例を示しており、支持体Ｓの両側の上の２つのろう付けｂ１およびｂ２は、電子部品が発生した熱エネルギーを除去することができ、ろう付けｂ２はパワー部品Ｃｏｍｐと接触しており、金仕上げは、化学的観点から安定である高品質の電気的および熱的接触を保証するために必要であり、矢印ＦＴｈは、部品Ｃｏｍｐの動作中に発生した熱流の方向を示している。
【０００３】
ある種のろう付け方法では低融点の合金が使用される。しかし、これらの合金は：
− 金属間種の形成、および組み合わされる表面の不均一な被覆に関連した平凡な機械的性質（Ａｕ−Ｓｎ系ろう付けの場合）；
− 母材の温度がＧａＮ型の部品とともに増加する傾向があると想定される場合の低い耐熱性（Ａｇ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ｓｎ、およびＡｕＳｎのろう付けの場合）；
− 組み立てられる部品の表面上の配置される特に金を含む仕上げ層との過度に高い反応性（Ｉｎ−Ｓｎの場合）
の種々の欠点を有する。
【０００４】
さらに、非常に良好な熱伝導性および好都合な機械的性質を有することができる現在の金系または銀系のろう付けは、それらの融点を考慮すると実施が困難であり、このことは、ある種の金系の共融合金の融点を提供する図２中に示されるように、融点が非常に高いことが示されており、そのため処理が困難となる。
【０００５】
同様に、市販の銀系のナノスケールのインクおよび／またはペーストがすでに提案されており、これらは典型的には３００℃未満の低い融点を有し、特に、プラスチック基板上に導体を形成するためのものである。それにもかかわらず、これらのインクおよび／またはペーストは、高い多孔度を有し、したがって高圧に対する抵抗性が低いので、特に本発明が対処するパワー部品には適合していない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この状況において、本発明の主題は、金の堆積に対して適合性があり、非常に良好な熱伝導性と同時に高圧に対する良好な抵抗性が保証されるろう付けを形成するための独自の方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の基本的な考え方は、分解温度が低い金属シュウ酸塩によって金属のろう付けを行うことにある。その分解中、シュウ酸塩からナノスケールの金属クラスターまたは粒子が生成され、その溶融温度はバルク状態の金属の溶融温度よりも低い。これらの粒子は、非常に大きな表面／体積比をさらに有し、そのため焼結する傾向が高い。この特性は、ろう付け作業に好都合であり、局所的なコーティングに相当する「ディスペンシング／ピックアンドプレース」（ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ／ｐｉｃｋ＆ｐｌａｃｅ）製造手段に対して依然として適合性がある。
【０００８】
シュウ酸銀またはシュウ酸銀とシュウ酸銅との混合物の場合、分解によって非常に発熱する。この局所的なエネルギー入力によって、組み立てられるすべての部品に使用されるろう付け温度より高温に上昇させることができる。エネルギーの供給は局所的であり非常に短時間であるので、これによって焼結、さらには生成された金属の溶融が促進されるが、ろう付けされる電子部品の劣化は起こらない。
【０００９】
シュウ酸塩粒子の大きさおよび形状、ならびにろう付けされるペースト中のシュウ酸塩粒子の分散性も制御することによって、均一でそして亀裂のないろう付けの形成がさらに促進される。
【００１０】
特に、本発明の主題は、少なくとも１つのろう付けによって互いに接合された少なくとも支持体および部品を含むデバイスの製造方法であって、ろう付け作業が金属シュウ酸塩から出発して行われることを特徴とする製造方法である。金属シュウ酸塩は、好ましくは１７〜８０の間の誘電率を有する水性アルコール性溶媒中に溶解させたシュウ酸またはシュウ酸アンモニウムによる可溶性金属塩の化学沈殿によって得られる。
【００１１】
小さなサイズの粒子は、好ましくは、これらの溶媒が低い誘電率を有し、２つの溶液の濃度が高いか、またはさらには飽和に近い場合に得ることができる。
【００１２】
本発明の一変形形態によると、シュウ酸塩は、シュウ酸銀、またはシュウ酸銀とシュウ酸銅との混合物である。
【００１３】
本発明の一変形形態によると、部品および／または支持体は表面に金または銅を含む膜を含み、その上に前記ろう付けが形成される。
【００１４】
本発明の一変形形態によると、ろう付けは、金属シュウ酸塩を含有する懸濁液から形成される。
【００１５】
本発明の一変形形態によると、ろう付けは、金属シュウ酸塩を含むペーストから形成される。
【００１６】
懸濁液は、ペーストよりも低いシュウ酸塩含有率および低い粘度を特徴とし、好ましくは薄いろう付けを形成するために使用されることを留意されたい。
【００１７】
本発明の一変形形態によると、ろう付け作業は次のステップ：
− 金属シュウ酸塩を含有するろう付けするための懸濁液またはペーストを作製するステップ；
− 前記支持体および／または前記部品の表面上に前記懸濁液または前記ペーストを堆積するステップ；
− 前記懸濁液または前記ペーストによって支持体および部品を組み立てるステップ；
− あらかじめ形成した組立体を加熱するステップ
をさらに含む。
【００１８】
本発明の一変形形態によると、前記懸濁液または前記ペーストの作製は次のステップ：
− 水性または水性アルコール性媒体中で、可溶性金属塩をシュウ酸または可溶性シュウ酸塩によって化学沈殿させるステップ；
− 銅および銀を含むシュウ酸塩混合物の場合は約４０ｎｍを超え、シュウ酸銀の場合は約０．１ミクロンを超える粒度が結果として得られる、制御された粒度および形態的特性を有するシュウ酸塩沈殿物を得るステップ；
− 形成された沈殿物を洗浄するステップ；
− 制御された粘度の懸濁液またはペーストを得るための選択された濃度で、水性または水性アルコール性媒体中のシュウ酸塩の懸濁液を得るステップ
を含む。
【００１９】
本発明の一変形形態によると、シュウ酸塩系懸濁液は吹き付けによって堆積される。
【００２０】
本発明の一変形形態によると、シュウ酸塩系懸濁液はインクジェットによって堆積される。
【００２１】
本発明の一変形形態によると、シュウ酸塩系ペーストはコーティングによって堆積される。
【００２２】
本発明の一変形形態によると、シュウ酸塩系ペーストはスクリーン印刷によって堆積される。
【００２３】
本発明の一変形形態によると、本発明の方法は、金属シュウ酸塩を主成分とする前記懸濁液または前記ペーストによって支持体および部品を組み立てる前に、前記懸濁液または前記ペーストの堆積物を乾燥させるステップを含む。
【００２４】
本発明の一変形形態によると、乾燥ステップは、空気中または一次真空下約１００℃の温度で、または凍結乾燥法によって行われる。
【００２５】
本発明の一変形形態によると、組立体の加熱は約２００℃の温度で行われる。
【００２６】
本発明の一変形形態によると、組立体の加熱は約１５０℃／ｈを超える加熱速度で行われる。
【００２７】
本発明の一変形形態によると、部品は、特にＧａＡｓ、ＧａＮ、またはＳｉＣを主成分とすることができるパワー部品である。
【００２８】
非限定的に提供される以下の説明を読むことと、添付の図面とによって、本発明がより理解され、別の利点が明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ろう付けによってパッケージ底部に接合されたパワー部品の一例を示している。
【図２】種々の金系共融合金の融点を示している。
【図３】温度の関数としてのシュウ酸銀の分解曲線を示している。
【図４】従来のろう付けの場合、および本発明により形成したろう付けの場合の、温度の関数としての電力損失を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の方法は、特に、たとえば図１中に示されるパッケージ底部であってよい支持体上に組み立てられる部品を含むデバイスを製造するための、好都合にはシュウ酸銀Ａｇ２Ｃ２Ｏ４またはシュウ酸銀Ａｇ２Ｃ２Ｏ４とシュウ酸銅ＣｕＣ２Ｏ４との混合物であってよい金属シュウ酸塩を主成分とするろう付けの形成を含む。
【００３１】
本発明による方法の一例の種々のステップを以下に示す。
【００３２】
第１のステップ：ろう付けするための懸濁液またはペーストの作製
可溶性銀塩または銅塩のシュウ酸または可溶性シュウ酸塩による化学沈殿は、水性または水性アルコール性媒体中の制御された条件下で行われる。
【００３３】
このため、後述の実施例は以下のように行うことができる。
【００３４】
実施例１：
１５０ｍｌの蒸留水中に溶解させた２５．４８０ｇの硝酸銀ＡｇＮＯ３の溶液Ａと、７５０ｍｌの蒸留水中に溶解させた４７．２７６ｇのシュウ酸Ｈ２Ｃ２Ｏ４・２Ｈ２Ｏの溶液Ｂとから出発して、２５０ｒｐｍのブレード回転により撹拌される、水中のシュウ酸による沈殿によってシュウ酸銀を生成する（粉末Ｐ１）。
【００３５】
塩溶液Ａは、蠕動ポンプを使用して制御された速度（ｖ＝３０ｍｌ／分）でシュウ酸溶液中に投入する。塩溶液を添加する場所は、シュウ酸溶液の表面上で分散させる。
【００３６】
すべての銀溶液を加えた後、撹拌を３０分間続ける。
【００３７】
次に洗浄作業を行う：
沈殿終了時に得られた懸濁液は次に、母液から沈殿物を分離するために遠心分離する：
− 回収した沈殿物を蒸留水中の懸濁液に３０分間戻し、硝酸イオンを除去するために蒸留水で洗浄する。この洗浄を少なくとも４回繰り返す；
− 最後の洗浄のため、水の代わりに９５％エタノールを使用する；
− 最後の遠心分離の終了後に得られた沈殿物を６０℃のオーブン中で４８時間乾燥させる。粉砕の後、シュウ酸塩粉末Ｐ１が得られる。
【００３８】
この方法で得られたシュウ酸銀粒子は、長さが５〜１０μｍで直径が２〜５μｍの棒状の形態を有する。
【００３９】
調製されたシュウ酸銀は、変換を防止するために好ましくは暗所で保管される。
【００４０】
実施例２：
溶液Ａの水の代わりに１５０ｍｌのエチレングリコールを使用したことを除けば、実施例１に記載される手順と類似の手順によりシュウ酸銀を調製する。
【００４１】
同様に、溶液Ｂ中では、４７．２７６ｇのシュウ酸Ｈ２Ｃ２Ｏ４・２Ｈ２Ｏを溶解させるために、蒸留水の代わりに７５０ｍｌのブタノールが使用される。
【００４２】
実施例１に記載の手順と同一の手順により沈殿物を回収する。
【００４３】
こうして調製したシュウ酸銀粒子（粉末Ｐ２）は、０．５〜１ミクロン程度の大きさを有する。これらも暗所で保管する。
【００４４】
実施例３：
５ｍｌの水と２５ｍｌのエタノールとからなる混合物中に溶解させた２４．１６ｇの硝酸銅Ｃｕ（ＮＯ３）２・３Ｈ２Ｏの溶液Ａと、２００ｍｌのペンタノール中に溶解させた１３．４８ｇのシュウ酸Ｈ２Ｃ２Ｏ４・２Ｈ２Ｏの溶液Ｂとから出発して、２５０ｒｐｍのブレード回転により撹拌される、シュウ酸による沈殿によってシュウ酸銅を生成する（粉末Ｐ３）。
【００４５】
塩溶液Ａは、蠕動ポンプを使用して制御された速度（ｖ＝６０ｍｌ／分）シュウ酸溶液中に投入する。塩溶液を添加する場所は、シュウ酸溶液の表面で分散させる。
【００４６】
すべての銅溶液を加えた後、撹拌を２０分間続ける。
【００４７】
次に洗浄作業を行う：
沈殿終了時に得られた懸濁液は次に、母液から沈殿物を分離するために遠心分離する。回収した沈殿物を蒸留水中の懸濁液に３０分間戻し、硝酸イオンを除去するために蒸留水で洗浄する。２回目の洗浄終了時に得られる懸濁液が安定に維持されるので、洗浄は２回だけ繰り返す。粉末Ｐ３は、水中の懸濁液中で維持することもできるし、または懸濁液から取り出した後に８０℃で数時間乾燥させることもできる。
【００４８】
粉末Ｐ３を構成するシュウ酸銅粒子は、５０ｎｍ未満の大きさを有する米粒状の形態を有する。
【００４９】
このように、シュウ酸銀またはシュウ酸銅の沈殿物は、制御された粒度および形態的特性を有して得られる。溶液Ａを溶液Ｂに徐々に加えることで、比較的狭い粒度分度が得られやすくなり、水よりも低い誘電率を有する溶媒を使用することで、サブミクロンサイズの粒子が形成される。溶液ＡおよびＢが高濃度であることも、小さな粒子を得るために好都合である。
【００５０】
次に、シュウ酸塩を、懸濁液またはペーストを得るために選択された濃度の水性または水性アルコール性媒体中（たとえばエチレングリコールおよび水中）の懸濁液にする。
【００５１】
メノウ乳鉢を使用して、実施例１に記載されるように生成した質量５ｇの粉末Ｐ１を、５ｇのエチレングリコールと混合する。次に、ペーストＳ１が得られ、これは、後述の手順による銀ろう付けを形成するために使用することができる。
【００５２】
粉末Ｐ２を使用して上記と同じ手順によりペーストＳ２を調製することもできる。
【００５３】
メノウ乳鉢を使用して、実施例２に記載されるように生成した質量５ｇの粉末Ｐ２を、２５ｇのエチレングリコールと混合する。次に、懸濁液Ｓ３が得られ、これは、後述の手順による銀ろう付けを形成するために使用することができる。
【００５４】
メノウ乳鉢を使用して、実施例２および３に記載されるように生成した質量１５ｇの粉末Ｐ２および質量５ｇの粉末Ｐ３を４０ｇのエチレングリコールと混合する。次に、懸濁液Ｓ４が得られ、これは、後述の手順による銀−銅ろう付けを形成するために使用することができる。
【００５５】
メノウ乳鉢を使用して、実施例２および３に記載されるように生成した質量１３．４ｇの粉末Ｐ２および質量６．６ｇの粉末Ｐ３を４０ｇのエチレングリコールと混合する。次に懸濁液Ｓ５が得られ、これは、後述の手順による銀−銅ろう付けを形成するために使用することができる。
【００５６】
第２のステップ：懸濁液またはペーストの使用：
ろう付けするための懸濁液は、たとえば吹き付け、インクジェット方法、はけ塗りなどによって、あるいはろう付けするためのペーストは、コーティングまたはスクリーン印刷によって、部品またはその支持体上に堆積される。
【００５７】
次に、空気中または一次真空下、１００℃未満の温度で乾燥される。
【００５８】
次に、部品／ろう付けされる懸濁液またはペースト／シュウ酸塩で覆われる要素の支持体の組立体を、組立プロセスを行うために第２の部品と接触させる。
【００５９】
２つのシュウ酸塩系層を接触させるために、部品および支持体の両方の面をコーティングすることも可能である。
【００６０】
第３のステップ：ろう付けの形成：
最後に、典型的には約１５０℃／ｈを超える加熱速度および最高２００℃を超える温度での急速な加熱によってろう付けを形成する。このステップ中、形成プロセス中にろう付けの緻密化を促進するために、組み立てられる部品に軽い圧力を加えることができる。
【００６１】
ろう付けの形成の３つの実施例３、４、および５を以下に示す。
【００６２】
実施例３
厚さ約２００μｍのペースト（Ｓ２）を４ｍｍ×４ｍｍの金基板上に堆積する。次にペーストを一次真空下、周囲温度で２時間乾燥させる。乾燥後、組立プロセスを行うために、基板を第２の金の部品で覆う。
【００６３】
第２の部品上に小さな荷重をかけることで、３０００ｇ／ｃｍ２の圧力を加えることができる。組立体をオーブン中に入れ、ろう付けを形成するために１５０℃／ｈで３００℃まで加熱する。２つの部品の間で得られる銀金属層の厚さは１００μｍ程度である。
【００６４】
次に、ろう付けによって組み立てられた部品を分離するためには、４０Ｎを超える剪断応力を加える必要がある。
【００６５】
実施例４
厚さ約２００μｍのペースト（Ｓ２）を４ｍｍ×４ｍｍの非常に清浄な銅基板上に堆積する。次にペーストを一次真空下、周囲温度で２時間乾燥させる。乾燥後、組立プロセスを行うために、基板を、第２の先だって清浄にした銅部品で覆う。
【００６６】
第２の部品上に小さな荷重をかけることで、３０００ｇ／ｃｍ２の圧力を加えることができる。銅支持体の酸化を防止するために酸素を除去した中性雰囲気（Ｎ２またはＡｒ）下のオーブン中に組立体を入れ、ろう付けを形成するために１５０℃／ｈで３００℃まで加熱する。２つの部品の間で得られる銀金属層の厚さ１００μｍ程度である。
【００６７】
実施例５
厚さ約２００μｍの懸濁液（Ｓ４）を４ｍｍ×４ｍｍの金基板上に堆積する。次に懸濁液を一次真空下、周囲温度で２時間乾燥させる。乾燥後、組立プロセスを行うために、基板を第２の金の部品で覆う。
【００６８】
第２の部品上に小さな荷重をかけることで、３０００ｇ／ｃｍ２の圧力を加えることができる。組立体をオーブン中に入れ、ろう付けを形成するために１５０℃／ｈで３００℃まで加熱する。２つの部品の間で得られる金属の銀および銅の層の厚さは１００μｍ程度である。
【００６９】
実施例６
厚さ約２００μｍの懸濁液（Ｓ５）を４ｍｍ×４ｍｍの金基板上に堆積する。次にペーストを一次真空下、周囲温度で２時間乾燥させる。乾燥後、組立プロセスを行うために、基板を第２の金の部品で覆う。
【００７０】
第２の部品上に小さな荷重をかけることで、３０００ｇ／ｃｍ２の圧力を加えることができる。組立体をオーブン中に入れ、ろう付けを形成するために１５０℃／ｈで３００℃まで加熱する。２つの部品の間で得られる金属の銀および銅の層の厚さは１００μｍ程度である。
【００７１】
提案したろう付け材料の技術的利点は、２００℃以降で、電子部品とそれらの支持体との間に高熱伝導率の接合を形成できることと関連している。この材料では、宇宙用途が意図された高い散逸電力の電子部品を正確にろう付けする現在の実現性のみが得られる。しかしマイクロエレクトロニクスの分野における他の用途を見いだすことができる。提案した材料の特性および性能は以下によって得られる：
− 曲線３ａ中のにおける温度の関数としての得られる熱流束、質量減少と関連する曲線３ｂで図示される図３中に示されるような、シュウ酸銀の分解による局所的熱利得（焼結の促進）；
− 分解の第１段階での低融点銀ナノ粒子の形成により焼結が促進されること；
− シュウ酸塩の大きさ、形態および粒度のばらつきの制御によって、ろう付けが均一になり、亀裂がなくなること。
【００７２】
銀系ろう付けの場合１００Ｗｍ−１Ｋ−１を超える熱伝導率を典型的には実現できる。
【００７３】
ろう付けの散逸性部品との界面から、ベースプレートとも一般に呼ばれる支持体に向かって流れる熱流または熱流束は：
【数１】
の形態となり、式中：
− −ｄＱ／ｄｔ：単位時間当たりに高温部から低温部に流れる熱の量；
− Ｋ：ろう付けの熱伝導率；
− Ａ：熱流束に対して垂直方向のろう付けの表面積；
− ΔＴ：（高温）散逸性部品と（低温）ベースプレートとの間の正の温度差；
− Ｓ：ろう付けの厚さ
である。
【００７４】
ベースプレートは、ろう付けの熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する固体材料からなるため、ろう付けによって熱流が制限され、それによって部品が冷却される。熱流の式から求められるように、熱流を促進するため、すなわちφを大きくするために、ろう付けの厚さをできるだけ薄くする必要がある。
【００７５】
実際には、２つの部品（部品＋ベースプレート）を組み立てながら、良好な伝導性および部品表面全体の温度の良好な均一性に対して有害となる空隙（ろう付けを有さない）が残らないようにするために、表面の欠陥、あるいは部品およびベースプレートの平面性の欠陥を「修正する」ために十分な厚さのろう付け材料を挿入することが得策となる。ろう付け材料が、材料の大きな減少が生じずに、単に溶融または焼結する場合、ろう付けに必要な熱処理の前後での材料の厚さの変動はわずかとなる。初期の孔隙が場合により除去されることのみが、このばらつきに関与しうる。他方、シュウ酸銀またはシュウ酸銀とシュウ酸銅との混合物の場合、ろう付け中に生じる熱分解は以下の化学反応：
ＡｇＣ２Ｏ４→２Ａｇ＋２ＣＯ２
ＣｕＣ２Ｏ４→Ｃｕ＋２ＣＯ２
によって表すことができ、二酸化炭素の減少と関連する物質収支は、図３、特に曲線３ｂで表され、曲線３ａは発生した熱流束に関するものである。
【００７６】
さらに、モル質量および密度は、シュウ酸銀の場合でそれぞれ２５９．８ｇ・ｍｏｌ−１および５ｇ・ｃｍ−３であり、銀金属の場合で２１５．８ｇ・ｍｏｌ−１および１０．５ｇ・ｃｍ−３であることが既知であり、シュウ酸塩の完全に緻密化した粒子から、これも孔隙を有さない金属粒子への分解によって、初期体積の約２．５分の１になる。
【００７７】
さらに、モル質量および密度は、シュウ酸銅の場合でそれぞれ１５１．５ｇ・ｍｏｌ−１および３．５ｇ・ｃｍ−３であり、同金属の場合で６３．５ｇ・ｍｏｌ−１および８．９６ｇ・ｃｍ−３であり、シュウ酸塩の完全に緻密化した粒子から、これも孔隙を有さない金属粒子への分解によって、初期体積の約６分の１になる。
【００７８】
したがって、シュウ酸銀またはシュウ酸銀とシュウ酸銅との混合物の場合、ろう付け作業中に厚さが大きく減少すると予想され、非常に低い熱抵抗が得られる非常に薄いろう付けを好都合に形成することができる。
【００７９】
最後に、シュウ酸塩（特にシュウ酸銀およびシュウ酸銅）は、特定の毒性の問題をまったく示さないことに留意されたい。分解後、純粋なＡｇの層が得られ、環境汚染の危険性は全くない。
【００８０】
本出願人は、金およびスズＡｕＳｎを主成分とする従来技術のろう付けを含む部品（図４の全ての点Ｐｉ４）、およびシュウ酸塩の分解から始まる本発明によるろう付けを含む部品（図４のすべての点Ｐｊ４）によって得られる、特定の出力における温度を比較した。本発明によるろう付けに基づく部品ではより低い温度が実現され、したがって、より良好に冷却されていると思われる。したがって、本発明の種類のろう付けは、より良好に熱を除去することができる。
【符号の説明】
【００８１】
Ｓ 支持体
Ｂ パッケージ底部
ＦＴｈ 矢印
ｂ２ ろう付け
ｂ１ ろう付け
３ａ 熱流束の曲線
３ｂ 質量減少の曲線
Ｐｉ４ 従来技術のろう付けの点
Ｐｊ４ 本発明によるろう付けの点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのろう付けによって互いに接合された少なくとも支持体および部品を含むデバイスの製造方法であって、ろう付け作業が、金属シュウ酸塩から出発して行われ、前記金属シュウ酸塩が、好ましくは１７〜８０の間の誘電率を有する水性アルコール性溶媒中に溶解させたシュウ酸またはシュウ酸アンモニウムによる可溶性金属塩の化学沈殿によって得られることを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項２】
前記シュウ酸塩が、シュウ酸銀またはシュウ酸銀とシュウ酸銅との混合物であることを特徴とする請求項１に記載のデバイスの製造方法。
【請求項３】
前記部品および／または前記支持体は表面に、金または銅を含む膜を含み、その上に前記ろう付けが形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のデバイスの製造方法。
【請求項４】
前記ろう付けが、金属シュウ酸塩を含有する懸濁液から形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のデバイスの製造方法。
【請求項５】
前記ろう付けが、金属シュウ酸塩を含有するペーストから形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のデバイスの製造方法。
【請求項６】
前記ろう付け作業が次のステップ：
− 金属シュウ酸塩を含有するろう付けするための懸濁液またはペーストを作製するステップ；
− 前記支持体および／または前記部品の表面上に前記懸濁液または前記ペーストを堆積するステップ；
− 前記懸濁液または前記ペーストによって前記支持体および前記部品を組み立てるステップ；
− あらかじめ形成した組立体を加熱するステップ
をさらに含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のデバイスの製造方法。
【請求項７】
前記懸濁液または前記ペーストの前記作製が：
− 水性または水性アルコール性媒体中で、可溶性金属塩をシュウ酸または可溶性シュウ酸塩によって化学沈殿させるステップ；
− 銅を含むシュウ酸塩の場合は４０ｎｍを超え、シュウ酸銀の場合は約０．１ミクロンを超える粒度が結果として得られる、制御された粒度および形態的特性を有するシュウ酸塩沈殿物を得るステップ；
− 形成された沈殿物を洗浄するステップ；
− 制御された粘度の懸濁液またはペーストを得るための選択された濃度で、水性または水性アルコール性媒体中のシュウ酸塩の懸濁液を得るステップ
を含むことを特徴とする請求項６に記載のデバイスの製造方法。
【請求項８】
前記シュウ酸塩系懸濁液が吹き付けによって堆積されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のデバイスの製造方法。
【請求項９】
前記シュウ酸塩系懸濁液がインクジェットによって堆積されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のデバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記シュウ酸塩系ペーストがコーティングによって堆積されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のデバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記シュウ酸塩系ペーストがスクリーン印刷によって堆積されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のデバイスの製造方法。
【請求項１２】
金属シュウ酸塩を主成分とする前記懸濁液または前記ペーストによって前記支持体および部品を組み立てる前に、前記懸濁液または前記ペーストの堆積物を乾燥させるステップを含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載のデバイスの製造方法。
【請求項１３】
前記乾燥ステップが約１００℃の温度において空気中または一次真空下で行われることを特徴とする請求項１２に記載のデバイスの製造方法。
【請求項１４】
前記組立体の前記加熱が約２００℃の温度で行われることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載のデバイスの製造方法。
【請求項１５】
前記組立体の前記加熱が約１５０℃／ｈを超える加熱速度で行われることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載のデバイスの製造方法。
【請求項１６】
前記部品が、ＧａＡｓ、ＧａＮ、またはＳｉＣを主成分とすることができるパワー部品であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載のデバイスの製造方法。
【請求項１】
少なくとも１つのろう付けによって互いに接合された少なくとも支持体および部品を含むデバイスの製造方法であって、ろう付け作業が、金属シュウ酸塩から出発して行われ、前記金属シュウ酸塩が、好ましくは１７〜８０の間の誘電率を有する水性アルコール性溶媒中に溶解させたシュウ酸またはシュウ酸アンモニウムによる可溶性金属塩の化学沈殿によって得られることを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項２】
前記シュウ酸塩が、シュウ酸銀またはシュウ酸銀とシュウ酸銅との混合物であることを特徴とする請求項１に記載のデバイスの製造方法。
【請求項３】
前記部品および／または前記支持体は表面に、金または銅を含む膜を含み、その上に前記ろう付けが形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のデバイスの製造方法。
【請求項４】
前記ろう付けが、金属シュウ酸塩を含有する懸濁液から形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のデバイスの製造方法。
【請求項５】
前記ろう付けが、金属シュウ酸塩を含有するペーストから形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のデバイスの製造方法。
【請求項６】
前記ろう付け作業が次のステップ：
− 金属シュウ酸塩を含有するろう付けするための懸濁液またはペーストを作製するステップ；
− 前記支持体および／または前記部品の表面上に前記懸濁液または前記ペーストを堆積するステップ；
− 前記懸濁液または前記ペーストによって前記支持体および前記部品を組み立てるステップ；
− あらかじめ形成した組立体を加熱するステップ
をさらに含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のデバイスの製造方法。
【請求項７】
前記懸濁液または前記ペーストの前記作製が：
− 水性または水性アルコール性媒体中で、可溶性金属塩をシュウ酸または可溶性シュウ酸塩によって化学沈殿させるステップ；
− 銅を含むシュウ酸塩の場合は４０ｎｍを超え、シュウ酸銀の場合は約０．１ミクロンを超える粒度が結果として得られる、制御された粒度および形態的特性を有するシュウ酸塩沈殿物を得るステップ；
− 形成された沈殿物を洗浄するステップ；
− 制御された粘度の懸濁液またはペーストを得るための選択された濃度で、水性または水性アルコール性媒体中のシュウ酸塩の懸濁液を得るステップ
を含むことを特徴とする請求項６に記載のデバイスの製造方法。
【請求項８】
前記シュウ酸塩系懸濁液が吹き付けによって堆積されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のデバイスの製造方法。
【請求項９】
前記シュウ酸塩系懸濁液がインクジェットによって堆積されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のデバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記シュウ酸塩系ペーストがコーティングによって堆積されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のデバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記シュウ酸塩系ペーストがスクリーン印刷によって堆積されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のデバイスの製造方法。
【請求項１２】
金属シュウ酸塩を主成分とする前記懸濁液または前記ペーストによって前記支持体および部品を組み立てる前に、前記懸濁液または前記ペーストの堆積物を乾燥させるステップを含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載のデバイスの製造方法。
【請求項１３】
前記乾燥ステップが約１００℃の温度において空気中または一次真空下で行われることを特徴とする請求項１２に記載のデバイスの製造方法。
【請求項１４】
前記組立体の前記加熱が約２００℃の温度で行われることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載のデバイスの製造方法。
【請求項１５】
前記組立体の前記加熱が約１５０℃／ｈを超える加熱速度で行われることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載のデバイスの製造方法。
【請求項１６】
前記部品が、ＧａＡｓ、ＧａＮ、またはＳｉＣを主成分とすることができるパワー部品であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載のデバイスの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−１６８０２（Ｐ２０１３−１６８０２Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−１４６２２５（Ｐ２０１２−１４６２２５）
【出願日】平成２４年６月２９日（２０１２．６．２９）
【出願人】（５０５１５７４８５）テールズ (231)
【出願人】（５１０２１５６２８）ユニベルシテ ポール サバティエ トゥールーズ トロワズィエーム (3)
【出願人】（５０９１９７３２４）サントル ナショナル ド ラ ルシェルシュ シアンティフィク (10)
【氏名又は名称原語表記】ＣＥＮＴＲＥ ＮＡＴＩＯＮＡＬ ＤＥ ＬＡ ＲＥＣＨＥＲＣＨＥ ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＱＵＥ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１４６２２５（Ｐ２０１２−１４６２２５）
【出願日】平成２４年６月２９日（２０１２．６．２９）
【出願人】（５０５１５７４８５）テールズ (231)
【出願人】（５１０２１５６２８）ユニベルシテ ポール サバティエ トゥールーズ トロワズィエーム (3)
【出願人】（５０９１９７３２４）サントル ナショナル ド ラ ルシェルシュ シアンティフィク (10)
【氏名又は名称原語表記】ＣＥＮＴＲＥ ＮＡＴＩＯＮＡＬ ＤＥ ＬＡ ＲＥＣＨＥＲＣＨＥ ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＱＵＥ
【Ｆターム（参考）】
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