层叠接合材料、半导体封装体和功率组件的制作方法

1.本公开涉及层叠接合材料、半导体封装体和功率组件。


背景技术：

2.近年来，半导体元件所要求特性变高，除以往已用作半导体元件材料的si之外，还使用了sic、gaas、gan等。使用了这些材料的半导体元件具备可以升高工作温度、扩大带隙等优异的特性，且被用于功率晶体管等功率半导体元件。
3.功率半导体元件能进行高温工作，接合部的钎焊接头有时达到200℃以上的高温。在这样的高温环境下，在半导体元件与基板之间的接合部产生半导体元件与基板的cte(coefficient of thermal expansion；热膨胀率)之差所导致的应变，由于该应变而产生裂纹，作为结果，会缩短功率半导体制品的寿命成为问题。
4.日本特开2009-269075号公报中记载了具备柔软的pb或pb基合金作为应力缓和层的层叠软钎料材的制造方法。但是，应力缓和层含有pb，因此，不符合rohs(有害物质限制(restriction of hazardous substances))等环境限制。
5.日本特开2015-23183号公报中记载了一种功率组件，其具备：半导体元件；一个面接合于半导体元件而形成的第1金属层；与半导体元件接触、形成于第1金属层的另一个面的外周周边部的有机绝缘膜；与有机绝缘膜接触、与第1金属层的另一个面的中央部接合而形成的第2金属层；和，隔着第2金属层与第1金属层的另一个面接合而形成的接合材料。
6.日本特开2009-147111号公报中记载了一种接合材料，其中，在板状的中央层的上下表面中层叠有表面层，且中央层的熔点高于表面层，作为中央层的具体例，记载有铋的单相、或以铋为主成分的与银、铜、锑、铟、锡、镍、锗、碲、磷等的合金。


技术实现要素：

7.期望提供一种能缓和特别是高温环境下在接合部产生的应变的层叠接合材料、半导体封装体和功率组件。
8.一实施方式的层叠接合材料中，基材的线膨胀系数为5.5～15.5ppm/k、且第1面和第2面涂覆有无铅软钎料。
附图说明
9.图1为示出一实施方式的层叠接合材料的概要构成的纵剖视图。
10.图2为示出一实施方式的半导体封装体的概要构成的纵剖视图。
11.图3为示出冷热循环试验中使用的接合构件的构成的表格。
12.图4为示出冷热循环试验中使用的接合构件的构成的表格。
13.图5为比较实施例1～2和比较例1～2的缺陷部变化率而示出的条状图。
14.图6为比较实施例3～4和比较例3的缺陷部变化率而示出的条状图。
15.图7为比较实施例5～6和比较例4～5的缺陷部变化率而示出的条状图。
具体实施方式
16.本案发明人等为了发现一种既可以符合rohs等环境限制又能缓和在接合部产生的应变的技术，反复深入研究，结果发现：通过接合部的软钎料采用无铅软钎料、且使用芯材的热膨胀率为规定范围内的材料，从而能缓和半导体元件与基板的cte差所导致的在接合部产生的应变。进而发现：通过接合部的软钎料采用无铅软钎料、且特别是芯材使用cu-w基材料或cu-mo基材料(或它们的层叠材料、复合材料)，从而还可以抑制接合部的过度的温度上升，结果与以往相比可以大幅延长制品的寿命。以下说明的实施方式是基于这样的见解而作出的。
17.实施方式的第1方案的层叠接合材料中，基材的线膨胀系数为5.5～15.5ppm/k、且第1面和第2面涂覆有无铅软钎料。
18.本案发明人等根据冷热循环试验实际进行了验证，结果可知，根据这样的方案，能缓和特别是高温环境下在接合部产生的应变，可以实现高可靠性。本案发明人等的观点中认为：基材的线膨胀系数位于半导体元件的线膨胀系数与基板、散热部的材料的线膨胀系数的中间、且获得了均衡性，因此，能缓和特别是高温环境下半导体元件与基板的cte差所导致的在接合部产生的应变。
19.实施方式的第2方案的层叠接合材料为第1方案的层叠接合材料，前述基材的线膨胀系数为5.9～14.4ppm/k。
20.本案发明人等根据冷热循环试验实际进行了验证，结果可知，根据这样的方案，能缓和特别是高温环境下在半导体元件侧的接合部产生的应变，可以实现高可靠性。
21.实施方式的第3方案的层叠接合材料为第1或2方案的层叠接合材料，前述基材的线膨胀系数为7.0～11.6ppm/k。
22.本案发明人等根据冷热循环试验实际进行了验证，结果可知，根据这样的方案，在基板侧的接合部产生的应变的缓和效果进一步提高，进一步可以实现高的可靠性。
23.实施方式的第4方案的层叠接合材料为第1～3中的任意方案的层叠接合材料，前述基材由以下任意者构成：cu-w基材料、cu-mo基材料、cu-w基材料与cu-mo基材料的层叠材料，在cu-w基材料的第1面和第2面上分别层叠有cu基材料的复合材料，在cu-mo基材料的第1面和第2面上分别层叠有cu基材料的复合材料，在cu-w基材料与cu-mo基材料的层叠材料的第1面和第2面上分别层叠有cu基材料的复合材料。
24.根据这样的方案，基材具有高的导热性，因此，可以抑制接合部中的过度的温度上升，减少在接合部产生的热的应变本身，作为结果，可以进一步有利地作用于制品的长寿命化。
25.实施方式的第5方案的层叠接合材料为第1～4中的任意方案的层叠接合材料，前述基材的cu含量为60％以下。
26.根据这样的方案，基材的线膨胀系数变得更低，因此，可以进一步缓和特别是高温环境下cte差所导致的在接合部产生的应变。
27.实施方式的第6方案的层叠接合材料为第1～5中的任意方案的层叠接合材料，前述基材的cu含量为15％以上。
28.根据这样的方案，基材的导热性进一步提高，因此，可以进一步减少在接合部产生的热的应变本身。
29.实施方式的第7方案的层叠接合材料为第1～6中的任意方案的层叠接合材料，前述基材的第1面和第2面中的至少一者与前述无铅软钎料的界面从前述基材侧起依次通过ni、sn进行了基底处理。
30.根据这样的方案，可以提高基材与无铅软钎料的密合性。
31.实施方式的第8方案的层叠接合材料为第1～7中的任意方案的层叠接合材料，涂覆于前述第1面的无铅软钎料的厚度和涂覆于前述第2面的无铅软钎料的厚度中的至少一者为20～100μm。
32.实施方式的第9方案的层叠接合材料为第1～8中的任意方案的层叠接合材料，前述基材与涂覆于前述第1面的无铅软钎料的厚度之比、以及前述基材与涂覆于前述第2面的无铅软钎料的厚度之比中的至少一者为2：1～10：1。
33.实施方式的第10方案的层叠接合材料为第1～9中的任意方案的层叠接合材料，前述无铅软钎料的熔点为210℃以上。前述无铅软钎料的熔点可以为230℃以上。
34.根据这样的方案，即使层叠接合材料因半导体元件的工作温度的上升而达到200℃以上的高温的情况下，也可以防止层叠接合材料中所含的无铅软钎料熔融而故障的情况。
35.实施方式的第11方案的半导体封装体具备：基板；配置于前述基板上的半导体元件；和配置于前述基板与前述半导体元件之间的用于接合前述基板与前述半导体元件的层叠接合材料，前述层叠接合材料的基材的线膨胀系数为5.5～15.5ppm/k、且第1面和第2面涂覆有无铅软钎料。
36.本案发明人等根据冷热循环试验实际进行了验证，结果可知，根据这样的方案，能缓和特别是高温环境下在接合部产生的应变，可以实现高可靠性。本案发明人等的观点中认为：层叠接合材料中所含的基材的线膨胀系数处于半导体元件材料的线膨胀系数与基板的线膨胀系数的中间而获得了均衡性，因此，能缓和特别是高温环境下半导体元件与基板的cte差所导致的在接合部产生的应变。
37.实施方式的第12方案的半导体封装体具备：基板；配置于前述基板上的半导体元件；配置于前述基板与前述半导体元件之间的用于接合前述基板与前述半导体元件的第1层叠接合材料；配置于前述基板的与前述半导体元件相反一侧的散热部；和配置于前述基板与前述散热部之间的用于接合前述基板与前述散热部的第2层叠接合材料，前述第1层叠接合材料和前述第2层叠接合材料中的至少一者的基材的线膨胀系数为5.5～15.5ppm/k、且第1面和第2面涂覆有无铅软钎料。
38.本案发明人等根据冷热循环试验实际进行了验证，结果可知，根据这样的方案，能缓和特别是高温环境下在接合部产生的应变，可以实现高可靠性。本案发明人等的观点中认为：层叠接合材料中所含的基材的线膨胀系数处于半导体元件的线膨胀系数与基板、散热部的材料的线膨胀系数的中间而获得了均衡性，因此，能缓和特别是高温环境下半导体元件与基板的cte差所导致的在接合部产生的应变。
39.实施方式的第13方案的半导体封装体为第11或12方案的半导体封装体，前述基材的线膨胀系数为5.9～14.4ppm/k。
40.本案发明人等根据冷热循环试验实际进行了验证，结果可知，根据这样的方案，能缓和特别是高温环境下在半导体元件侧的接合部产生的应变，可以实现高可靠性。
41.实施方式的第14方案的半导体封装体为第11～13中的任意方案的半导体封装体，前述基材的线膨胀系数为7.0～11.6ppm/k。
42.本案发明人等根据冷热循环试验实际进行了验证，结果可知，根据这样的方案，在基板侧的接合部产生的应变的缓和效果进一步提高，可以实现更高的可靠性。
43.实施方式的第15方案的半导体封装体为第11～14中的任意方案的半导体封装体，前述基材由以下任意者构成：cu-w基材料、cu-mo基材料、cu-w基材料与cu-mo基材料的层叠材料，在cu-w基材料的第1面和第2面上分别层叠有cu基材料的复合材料，在cu-mo基材料的第1面和第2面上分别层叠有cu基材料的复合材料，在cu-w基材料与cu-mo基材料的层叠材料的第1面和第2面上分别层叠有cu基材料的复合材料。
44.根据这样的方案，基材具有高的导热性，因此，可以抑制接合部中的过度的温度上升，减少在接合部产生的热的应变本身，作为结果，可以进一步有利地作用于制品的长寿命化。
45.实施方式的第16方案的半导体封装体为第11～15中的任意方案的半导体封装体，前述基材的cu含量为60％以下。
46.根据这样的方案，层叠接合材料中所含的基材的线膨胀系数变得更低，因此，可以进一步缓和特别是高温环境下cte差所导致的在接合部产生的应变。
47.实施方式的第17方案的半导体封装体为第11～16中的任意方案的半导体封装体，前述基材的cu含量为15％以上。
48.根据这样的方案，层叠接合材料中所含的基材的导热性进一步提高，因此，可以进一步减少在接合部产生的热的应变本身。
49.实施方式的第18方案的半导体封装体为第11～17中的任意方案的半导体封装体，前述基材的第1面和第2面中的至少一者与前述无铅软钎料的界面从前述基材侧起依次通过ni、sn进行了基底处理。
50.根据这样的方案，可以提高层叠接合材料中所含的基材与无铅软钎料的密合性。
51.实施方式的第19方案的半导体封装体为第11～18中的任意方案的半导体封装体，涂覆于前述第1面的无铅软钎料的厚度和涂覆于前述第2面的无铅软钎料的厚度中的至少一者为20～100μm。
52.实施方式的第20方案的半导体封装体为第11～19中的任意方案的半导体封装体，前述基材与涂覆于前述第1面的无铅软钎料的厚度之比、以及前述基材与涂覆于前述第2面的无铅软钎料的厚度之比中的至少一者为2：1～10：1。
53.实施方式的第21方案的半导体封装体为第11～20中的任意方案的半导体封装体，前述无铅软钎料的熔点为210℃以上。前述无铅软钎料的熔点可以为230℃以上。
54.根据这样的方案，即使层叠接合材料因半导体元件的工作温度的上升而达到200℃以上的高温的情况下，也可以防止层叠接合材料中所含的无铅软钎料熔融而故障的情况。
55.实施方式的第22方案的功率组件具备：基板；配置于前述基板上的功率半导体元件；和配置于前述基板与前述功率半导体元件之间的用于接合前述基板与前述功率半导体元件的层叠接合材料，前述层叠接合材料的基材的线膨胀系数为5.5～15.5ppm/k以下、且第1面和第2面涂覆有无铅软钎料。
56.本案发明人等根据冷热循环试验实际进行了验证，结果可知，根据这样的方案，能缓和特别是高温环境下在接合部产生的应变，可以实现高可靠性。本案发明人等的观点中认为：层叠接合材料中所含的基材的线膨胀系数位于半导体元件的线膨胀系数与基板的线膨胀系数的中间而获得了均衡性，因此，能缓和特别是高温环境下半导体元件与基板的cte差所导致的在接合部产生的应变。
57.实施方式的第23方案的功率组件具备：基板；配置于前述基板上的功率半导体元件；配置于前述基板与前述功率半导体元件之间的用于接合前述基板与前述功率半导体元件的第1层叠接合材料；配置于前述基板的与前述功率半导体元件相反一侧的散热部；和配置于前述基板与前述散热部之间的用于接合前述基板与前述散热部的第2层叠接合材料，前述第1层叠接合材料和前述第2层叠接合材料中的至少一者的基材的线膨胀系数为5.5～15.5ppm/k以下、且第1面和第2面涂覆有无铅软钎料。
58.本案发明人等根据冷热循环试验实际进行了验证，结果可知，根据这样的方案，能缓和特别是高温环境下在接合部产生的应变，可以实现高可靠性。本案发明人等的观点中认为：层叠接合材料中所含的基材的线膨胀系数位于半导体元件的线膨胀系数与基板、散热部的材料的线膨胀系数的中间而获得了均衡性，因此，能缓和特别是高温环境下半导体元件与基板的cte差所导致的在接合部产生的应变。
59.实施方式的第24方案的功率组件为第22或23方案的功率组件，前述基材的线膨胀系数为5.9～14.4ppm/k。
60.本案发明人等根据冷热循环试验实际进行了验证，结果可知，根据这样的方案，能缓和特别是高温环境下在半导体元件侧的接合部产生的应变，可以实现高可靠性。
61.实施方式的第25方案的功率组件为第22～24中的任意方案的功率组件，前述基材的线膨胀系数为7.0～11.6ppm/k。
62.本案发明人等根据冷热循环试验实际进行了验证，结果可知，根据这样的方案，在基板侧的接合部产生的应变的缓和效果进一步提高，可以实现更高的可靠性。
63.实施方式的第26方案的功率组件为第22～25中的任意方案的功率组件，前述基材由以下任意者构成：cu-w基材料、cu-mo基材料、cu-w基材料与cu-mo基材料的层叠材料，在cu-w基材料的第1面和第2面上分别层叠有cu基材料的复合材料，在cu-mo基材料的第1面和第2面上分别层叠有cu基材料的复合材料，在cu-w基材料与cu-mo基材料的层叠材料的第1面和第2面上分别层叠有cu基材料的复合材料。
64.根据这样的方案，基材具有高的导热性，因此，可以抑制接合部中的过度的温度上升，减少在接合部产生的热的应变本身，作为结果，进一步有利地作用于制品的长寿命化。
65.实施方式的第27方案的功率组件为第22～26中的任意方案的功率组件，前述基材的cu含量为60％以下。
66.根据这样的方案，层叠接合材料中所含的基材的线膨胀系数变得更低，因此，可以进一步缓和特别是高温环境下cte差所导致的在接合部产生的应变。
67.实施方式的第28方案的功率组件为第22～27中的任意方案的功率组件，前述基材的cu含量为15％以上。
68.根据这样的方案，层叠接合材料中所含的基材的导热性进一步提高，因此，可以进一步减少在接合部产生的热的应变本身。
69.实施方式的第29方案的功率组件为第22～28中的任意方案的功率组件，前述基材的第1面和第2面中的至少一者与前述无铅软钎料的界面从前述基材侧起依次通过ni、sn进行了基底处理。
70.根据这样的方案，可以提高层叠接合材料中所含的基材与无铅软钎料的密合性。
71.实施方式的第30方案的功率组件为第22～29中的任意方案的功率组件，涂覆于前述第1面的无铅软钎料的厚度和涂覆于前述第2面的无铅软钎料的厚度中的至少一者为20～100μm。
72.实施方式的第31方案的功率组件为第22～30中的任意方案的功率组件，前述基材与涂覆于前述第1面的无铅软钎料的厚度之比、以及前述基材与涂覆于前述第2面的无铅软钎料的厚度之比中的至少一者为2：1～10：1。
73.实施方式的第32方案的功率组件为第22～31中的任意方案的功率组件，前述无铅软钎料的熔点为210℃以上。前述无铅软钎料的熔点可以为230℃以上。
74.根据这样的方案，即使层叠接合材料因功率半导体元件的工作温度的上升而达到200℃以上的高温的情况下，也可以防止层叠接合材料中所含的无铅软钎料熔融而故障的情况。
75.以下，将参照附图详细地说明实施方式的具体例。需要说明的是，在以下说明和以下说明所使用的附图中，使用相同的符号来标记具有相同构成的部分，且省略重复的说明。
76.(层叠接合材料)
77.图1为示出一实施方式的层叠接合材料10的概要构成的纵剖视图。
78.如图1所示，层叠接合材料10具有：基材11；和，涂覆于基材11的第1面和第2面的无铅软钎料12a、12b。
79.其中基材11由线膨胀系数为5.5～15.5ppm/k的材料形成。基材11的线膨胀系数更优选为5.9～14.4ppm/k，线膨胀系数特别优选为7.0～11.6ppm/k。具体而言，例如，作为基材11，可以使用cu-w基材料或cu-mo基材料。作为基材11，可以使用cu-w基材料与cu-mo基材料的层叠材料。作为基材11，可以使用如下任意者：在cu-w基材料的第1面和第2面上分别层叠有cu基材料的复合材料，在cu-mo基材料的第1面和第2面上分别层叠有cu基材料的复合材料，在cu-w基材料与cu-mo基材料的层叠材料的第1面和第2面上分别层叠有cu基材料的复合材料。基材11包含复合材料的情况下，位于中央的cu-mo基材料、cu-w基材料或cu-w基材料与cu-mo基材料的层叠材料、以及层叠于其一个面的cu基材料的厚度之比例如可以为4：1～1：2。
80.需要说明的是，本说明书中，cu-w基材料是指，构成该材料的元素中以质量比计cu和w最多的材料，优选相对于该材料整体，cu与w的含量的总计以质量比计为50％以上。cu-w基材料可以包含除cu和w以外的元素作为杂质。另外，cu-mo基材料是指，构成该材料的元素中以质量比计cu和mo最多的材料，优选相对于该材料整体，cu与mo的含量的总计以质量比计为50％以上。cu-mo基材料可以包含除cu和mo以外的元素作为杂质。
81.基材11的cu含量如果增加，则热膨胀率变大，因此，基材11的cu含量以质量比计优选60％以下。
82.另外，基材11的cu含量如果增加，则导热率改善，因此，基材11的cu含量以质量比计优选15％以上。
83.如图1所示，无铅软钎料12a、12b分别涂覆于基材11的第1面(图示的例子中，为上表面)和第2面(图示的例子中，为下表面)。
84.无铅软钎料12a、12b的材料没有特别限定，例如可以使用snagcu基合金等。需要说明的是，snagcu基合金是指，构成该合金的元素中以质量比计sn、ag和cu最多的合金，优选相对于该合金整体，sn与ag与cu的含量的总计以质量比计为50％以上。snagcu基合金可以包含除sn、ag和cu以外的元素作为杂质。具体而言，例如作为无铅软钎料12a、12b，可以使用sac305(sn3.0ag0.5cu)。
85.涂覆于第1面的无铅软钎料12a与涂覆于第2面的无铅软钎料12b可以具有相同的组成，也可以具有彼此不同的组成。
86.无铅软钎料12a、12b的熔点优选210℃以上，可以为230℃以上，可以为240℃以上，可以为250℃以上。
87.涂覆于第1面的无铅软钎料12a的厚度、和涂覆于第2面的无铅软钎料12b的厚度中的至少一者优选20～100μm。涂覆于第1面的无铅软钎料12a的厚度、和涂覆于第2面的无铅软钎料12b的厚度这两者可以均为20～100μm。
88.基材11与涂覆于第1面的无铅软钎料12a的厚度之比、以及基材11与涂覆于第2面的无铅软钎料12b的厚度之比中的至少一者优选2：1～10：1。基材11与涂覆于第1面的无铅软钎料12a的厚度之比、以及基材11与涂覆于第2面的无铅软钎料12b的厚度之比这两者可以为2：1～10：1。
89.无铅软钎料12a、12b的涂覆可以由镀敷等现有方法进行。可以利用包覆来调整涂覆的厚度。
90.如图1所示，优选基材11的第1面和第2面的至少一者与无铅软钎料12a、12b的界面从基材11侧起依次通过ni、sn进行了基底处理(例如镀敷处理)。通过ni对基材11与sn之间进行基底处理，从而可以抑制sn向基材11侧的扩散。而且，通过sn在ni上进行基底处理，从而变得容易涂覆无铅软钎料12a、12b。因此，基材11与无铅软钎料12a、12b的密合性提高。可以从基材11侧起依次通过ni、sn对基材11的第1面和第2面这两者与无铅软钎料12a、12b的界面进行基底处理(例如镀敷处理)。
91.图示的例子中，在基材11的第1面与无铅软钎料12a之间形成有基于基底处理的第1基底层13a，在基材11的第2面与无铅软钎料12b之间形成有基于基底处理的第2基底层13b。
92.(半导体封装体、功率组件)
93.接着，参照图2，对一实施方式的半导体封装体20进行说明。需要说明的是，本说明书中，半导体封装体20中所含的半导体元件22为功率半导体元件的情况下，将这种半导体封装体20(即，功率半导体封装体)有时称为功率组件。
94.图2为示出一实施方式的半导体封装体20的概要构成的纵剖视图。
95.如图2所示，半导体封装体20具有：基板21；配置于基板21上的半导体元件22；和，用于接合基板21与半导体元件22的第1层叠接合材料10a。
96.其中第1层叠接合材料10a的构成与上述一实施方式的层叠接合材料10的构成相同，省略说明。
97.基板21的种类没有特别限定，例如使用dbc(直接覆铜，direct bonded copper)基
板或dba(直接覆铝，direct bonded alminium)基板。
98.如图2所示，半导体元件22隔着第1层叠接合材料10a配置在基板21上，基板21与半导体元件22由第1层叠接合材料10a接合。
99.半导体元件22的种类没有特别限定，例如使用功率晶体管、功率二极管等功率半导体元件。该情况下，即使第1层叠接合材料10a因半导体元件22的工作温度的上升而达到200℃以上的高温的情况下，第1层叠接合材料10a中，无铅软钎料12a、12b的熔点只要为210℃以上，也可以防止无铅软钎料12a、12b熔融而故障的情况。
100.本实施方式中，如图2所示，半导体封装体20还具有：配置于基板21上的散热部23；和，用于接合基板21与散热部23的第2层叠接合材料10b。
101.其中第2层叠接合材料10b的构成与上述一实施方式的层叠接合材料10的构成相同，省略说明。
102.如图2所示，散热部23隔着第2层叠接合材料10b配置在基板21的与半导体元件22相反侧，基板21与散热部23由第2层叠接合材料10b接合。
103.图2所示的例子中，散热部23具有：散热板23a；和，与散热板23a的一个面(图示的例子，为下表面)密合而固定的散热翅片23b，散热板23a的另一个面(图示的例子中，为上表面)与第2层叠接合材料10b密合而固定。作为散热部23的材料，可以使用导热性高的材料，例如可以使用cumo、cuw。
104.本案发明人等根据后述的冷热循环试验实际进行了验证，结果可知，根据以上的本实施方式，能缓和特别是高温环境下在接合部产生的应变，可以高实现可靠性。本案发明人等的观点中认为：第1层叠接合材料10a和第2层叠接合材料10b中所含的基材11的线膨胀系数位于半导体元件22的线膨胀系数与基板21、散热部23的材料的线膨胀系数的中间而获得了均衡性，因此，能缓和特别是高温环境下半导体元件22与基板21、散热部23的cte差所导致的在半导体元件22与基板21之间的接合部、以及基板21与散热部23之间的接合部产生的应变。
105.另外，根据本实施方式，第1层叠接合材料10a和第2层叠接合材料10b中所含的基材11由以下任意者构成：cu-w基材料、cu-mo基材料、cu-w基材料与cu-mo基材料的层叠材料，在cu-w基材料的第1面和第2面上分别层叠有cu基材料的复合材料，在cu-mo基材料的第1面和第2面上分别层叠有cu基材料的复合材料，在cu-w基材料与cu-mo基材料的层叠材料的第1面和第2面上分别层叠有cu基材料的复合材料，且基材11具有高的导热性，因此，可以抑制接合部中的过度的温度上升，减少在接合部产生的热的应变本身，作为结果，进一步有利地作用于作为半导体封装体20的制品的长寿命化。
106.另外，根据本实施方式，第1层叠接合材料10a和第2层叠接合材料10b中所含的基材11的cu含量为60％以下，因此，该基材11的线膨胀系数变得更低，可以进一步缓和特别是高温环境下cte差所导致的在接合部产生的应变。
107.另外，根据本实施方式，第1层叠接合材料10a和第2层叠接合材料10b中所含的基材11的cu含量为15％以上，因此，该基材11的导热性进一步提高，可以进一步减少在接合部产生的热的应变本身。
108.另外，根据本实施方式，第1层叠接合材料10a和第2层叠接合材料10b中，基材11的第1面和第2面中的至少一者与无铅软钎料12a、12b的界面从基材11侧起依次通过ni、sn进
行了基底处理，因此，可以提高基材11与无铅软钎料12a、12b的密合性。
109.另外，根据本实施方式，第1层叠接合材料10a和第2层叠接合材料10b中，无铅软钎料12a、12b的熔点为210℃以上，因此，即使第1层叠接合材料10a和第2层叠接合材料10b因半导体元件22的工作温度的上升而达到200℃以上的高温的情况下，也可以防止第1层叠接合材料10a和第2层叠接合材料10b中所含的无铅软钎料12a、12b熔融而故障的情况。
110.(实施例)
111.接着，对本实施方式的具体实施例进行说明。
112.本案发明人等如图3和图4所示，分别准备实施例1～20和比较例1～7的接合材料(6.5mm
□
)，使用各接合材料，制成将基板(20mm
□
、厚度2mm的cu块)与半导体元件(5.5mm
□
、厚度0.4mm的si芯片)接合而成的样品。接着，对于各样品，使用冷热冲击装置tsa-71l-a(espec co.,ltd.制)，在-40℃～ 150℃(各暴露时间0.5小时)的试验条件下，实施冷热循环试验。然后，对于冷热循环试验前、250个循环后、500个循环后、1000个循环后的各时刻下的各样品，使用超声波映像装置finesat fas200ii(hitachi kenki finetech co.,ltd.制)，从si芯片侧和cu基底侧分别进行sat观察，由sat观察图像算出接合部的缺陷部面积率并且评价其变化率(缺陷部变化率)。此处，缺陷部变化率根据下式(1)计算。
113.缺陷部变化率(％)＝{(1000个循环后的缺陷部面积率-冷热循环试验前的缺陷部面积率)/1000个循环后的缺陷部面积率}
×
100
ꢀꢀꢀ
式(1)
114.图3和图4的“缺陷部变化率”一列表示试验结果。图3和图4中，缺陷部变化率
“◎”
是si芯片侧的缺陷部变化率低于50％、且cu基底侧的缺陷部变化率低于99.5％者。缺陷部变化率“〇”是si芯片侧的缺陷部变化率低于50％、但cu基底侧的缺陷部变化率为99.5％以上者。缺陷部变化率
“×”
是si芯片侧的缺陷部变化率为50％以上者。
115.图5为比较实施例1～2和比较例1～2的缺陷部变化率而示出的条状图。图6为比较实施例3～4和比较例3的缺陷部变化率而示出的条状图。图7为比较实施例5～6和比较例4～5的缺陷部变化率而示出的条状图。
116.如图3～图7所示，确认了实施例1～20中，1000个循环后的si芯片侧的缺陷部变化率均低于50％，能缓和特别是高温环境下在si芯片侧的接合部产生的应变，为高可靠性。另一方面，如图4所示，确认了比较例1～7中，1000个循环后的si芯片侧的缺陷部变化率为50％以上(比较例1～5中，为80％以上)，无法缓和特别是高温环境下在si芯片侧的接合部产生的应变，可靠性低。实施例1～20的基材的线膨胀系数为5.9～14.4ppm/k。另一方面，比较例1、4不存在基材，比较例2～3、5的基材的线膨胀系数高至17.1ppm/k，比较例6～7的基材的线膨胀系数低至4.6～5.2ppm/k。因此，在基材的第1面和第2面涂覆无铅软钎料而成的层叠接合材料中，基材的线膨胀系数如果为5.5(5.9与4.6的中间)～15.5(14.4与17.1的中间)ppm/k、更优选5.9～14.4ppm/k，则1000个循环后的si芯片侧的缺陷部变化率低于50％，能缓和特别是在si芯片侧的接合部产生的应变，可以说能实现高可靠性。
117.另外，如图3和图4所示，确认了实施例1～6、9～10、12～18中，cu基底侧的缺陷部变化率低于99.5％，在cu基底侧的接合部产生的应变的缓和效果更高。实施例1～6、9～10、12～18的基材的线膨胀系数为7.0～11.6ppm/k，而实施例7～8、11的基材的线膨胀系数为5.9～6.8ppm/k，实施例19～20的基材的线膨胀系数为13.8～14.4ppm/k。由此可以说，在基材的第1面和第2面涂覆无铅软钎料而成的层叠接合材料中，在接合部产生的应变的缓和效
果更高，为了实现更高的可靠性，可以说基材的线膨胀系数更优选7.0～11.6ppm/k。
118.以上，根据示例说明了实施方式和变形例，但本技术的范围不限定于这些，可以在权利要求中记载的范围内根据目的而进行变更/变形。另外，各实施方式和变形例可以在不使处理内容矛盾的范围内适宜组合。