KR101668279B1 - 리드프리 전도성 조성물 및 그 사용 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 전도성 조성물은 미보호 단일 반응성기를 포함하는 모노산 하이브리드를 포함한다. 상기 모노산 하이브리드는 상기 모노산 하이브리드가 연쇄 정지제로서 기능하도록 그 이외에 실질적으로 비반응성기를 포함해도 좋다. 본 발명에는 상기 조성물의 사용 방법 및 장치도 개시된다.

Description

리드프리 전도성 조성물 및 그 사용 방법{LEAD-FREE CONDUCTIVE COMPOSITIONS AND METHODS OF USING THEM}
본 발명에 개시된 소정 실시형태는 일반적으로 전도성 조성물에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 본 발명에 기재된 소정 실시예는 단일 반응 부위를 포함하는 모노산 혼합물을 사용하여 제조된 조성물에 관한 것이다.
전기 접속을 제공하기 위해 사용되는 조성물은 아웃가싱, 조기 경화 및 이러한 화합물의 전체적 유용성을 감소시킬 수 있는 다른 불필요한 부작용을 겪을 수 있다. 특히, 조성물의 조기 가교는 포트 라이프를 크게 감소시킬 수 있고, 이것은 상기 조성물 사용시에 불필요한 시간 제약을 초래한다.
본 발명에 기재된 소정 특성, 양상, 실시형태 및 실시예는 예를 들면 적어도 약 8시간 동안 고체적 제조 환경에 유용한 제품을 제조하는데 충분한 실온 안정성을 갖는 전도성 리드 프리 폴리머/금속 조성물에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 본 발명에 개시된 실시형태는 전도성 조성물의 가공 후에 형성되는 충분한 열 및/또는 전기 전도성을 갖고, 낮은 접촉 저항을 나타내는 금속-폴리머-복합체 조인트를 제공하여 전자 조립체에 연땜납 와이어 또는 땜납 페이스트를 대체하기 위해 사용되어도 좋다. 또한, 상기 조인트는 충분한 기계적 강도를 유지하여 와이어 결합에 대한 손상을 감소 또는 방지하거나 의도된 기능을 수행할 수 없는 조립체에 반대로 영향을 미칠 수 있다. 소정 실시형태에 있어서, 모노산 하이브리드에 의해 제공되는 플럭스 파워는 예를 들면 구리 입자 등의 금속 입자를 가열 프로파일 동안 함께 납땜하는 것을 가능하게 하는 금속 분말 유래의 산화물를 세정하는데 충분하다. 또한, 상기 플럭스는 반응하여 산성 잔기에 의해 야기될 수 있는 일반적인 부식 문제를 제거 또는 감소시킬 수 있다.
제 1 실시형태에 있어서, 제 1 말단에 미보호 단일 반응성기를 포함하고 그 이외에는 실질적으로 비반응성기를 포함하여 연쇄 정지제로서 기능하는 모노산 에스테르 하이브리드, 에폭시 수지 및 상기 조성물을 전도성이 되게 하는 유효량의 적어도 1종의 금속을 포함하는 전도성 조성물이 제공된다. 또한, 소정 실시예 에 있어서는 상기 조성물은 무수물을 포함해도 좋다.
소정 실시형태에 있어서, 적어도 1종의 금속은 구리, 은, 주석, 비스무트, 인듐, 안티몬 코팅 구리, 은 코팅 구리, 주석 코팅 구리 및 그들의 합금으로 이루어지는 군에서 선택된다. 다른 실시형태에 있어서, 적어도 1종의 금속은 캡핑된 금속 입자, 코팅된 금속 입자, 미캡핑된 금속 입자, 미코팅된 금속 입자, 금속 분말, 금속 플레이크, 금속 합금 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택된다. 소정 실시예에 있어서, 모노산 에스테르 하이브리드의 단일 반응성기는 히드록실기일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 에폭시 수지는 에폭시화 비스페놀 F, 에폭시화 비스페놀 A, 환상 지방족 에폭시 수지, 나프탈렌계 에폭시 수지, 에폭시 노발락 수지, 디시클로펜타디엔 에폭시 수지, 퍼플루오로화 에폭시 수지, 에폭시화 실리콘 수지, 다관능성 에폭시 수지 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택될 수 있다. 소정 실시예에 있어서, 상기 조성물은 메틸헥사히드로프탈산 무수물, 테트라히드로프탈산 무수물, 메틸나트산 무수물 및 알케닐숙신산 무수물로 이루어지는 군에서 선택되는 무수물을 더 포함해도 좋다. 추가의 실시예에 있어서, 모노산 에스테르 하이브리드는 약 0.5중량%~약 10중량% 존재할 수 있고, 에폭시화 페놀은 약 2중량%~약 18중량% 존재할 수 있으며, 금속은 약 80중량%~약 95중량% 존재할 수 있고, 여기에서 중량%는 모두 상기 조성물의 중량에 기초한다.
소정 실시예에 있어서, 금속은 은 코팅 구리이고, 에폭시 수지는 에폭시화 비스페놀 F이며, 모노산 에스테르 하이브리드는 모노에틸숙시네이트이다.
소정 실시예에 있어서, 금속은 상기 조성물의 중량에 대하여 80~95중량% 존재한다.
다른 실시형태에 있어서, 모노산 에스테르 하이브리드는 하기 일반식을 갖는 화합물이다.
Figure 112011030745971-pct00001
여기에서, R 및 R1은 각각 독립적으로 C1~C6 알킬기, C1~C6 지방족기 및 C1~C9 방향족기로 이루어지는 군에서 선택되고, 이들 중 어느 하나는 상기 조성물의 기타 성분과의 가교를 회피하기 위해서 실질적으로 비반응성인 1개 이상의 관능기로 치환되어도 좋다.
소정 실시예에 있어서, 모노산 에스테르 하이브리드는 하기 일반식을 갖는 화합물이다.
Figure 112011030745971-pct00002
여기에서, R3은 -OH이고, 여기에서 R1은 1~6개의 탄소 원자를 포함하는 포화 탄소쇄로 이루어지는 군에서 선택되며, 여기에서 n은 카르보닐기 사이에 지방족 또는 환 구조를 제공하기 위해 1~6이다.
다른 양상에 있어서, 금속, 땜납 또는 땜납 합금, 수지, 제 1 말단에 미보호 단일 반응성기를 포함하고 그 이외에는 실질적으로 비반응성기를 포함하여 연쇄 정지제로서 기능하는 모노산 에스테르 하이브리드를 포함하는 전도성 조성물이 개시된다.
소정 실시형태에 있어서, 상기 금속은 구리, 은, 주석, 비스무트, 인듐, 안티몬 코팅 구리, 은 코팅 구리, 주석 코팅 구리, 그들의 합금 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서는 금속의 코팅은 무전해 또는 전해 도금을 사용하여 가해도 좋다. 소정 실시형태에 있어서, 상기 금속은 캡핑된 금속 입자, 코팅된 금속 입자, 미캡핑된 금속 입자, 미코팅된 금속 입자, 금속 분말, 금속 플레이크, 금속 합금 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택될 수 있다. 소정 실시예에 있어서, 땜납은 주석, 비스무트, 리드, 인듐, 안티몬 및 그들의 혼합물 및 합금, 그리고 합금의 혼합물을 포함한다.
소정 실시예에 있어서, 상기 수지는 에폭시 수지, 페놀계 수지, 페놀계 노볼락 수지, 크레졸계 노발락 수지, 폴리우레탄, 폴리이미드, 말레이미드, 비스말레이미드, 시아네이트에스테르, 디시아네이트에스테르 수지, 폴리비닐알콜, 폴리에스테르, 폴리우레아, 아크릴, 폴리아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리실록산, 시아노아크릴레이트 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택될 수 있다.
소정 실시형태에 있어서, 상기 조성물은 에폭시기, 아민기, 아미드기, 알콜기, 알케닐기, 알릴기, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 시아네이트에스테르, 디시아네이트에스테르, 말레이미드, 비스말레이미드, 무수물, 벤즈옥사진 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 1개 이상의 반응성 부분을 포함하는 적어도 1종의 추가적 성분을 더 포함해도 좋다.
소정 실시예에 있어서, 상기 조성물은 메틸헥사히드로프탈산 무수물, 테트라히드로프탈산 무수물, 메틸나트산 무수물, 알케닐숙신산 무수물 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택될 수 있는 무수물을 더 포함해도 좋다.
소정 실시예에 있어서, 상기 수지는 에폭시화 비스페놀 F, 에폭시화 비스페놀 A, 환상 지방족 에폭시 수지, 나프탈렌에폭시 수지, 에폭시 노발락 수지, 디시클로펜타디엔 에폭시 수지, 퍼플루오로화 에폭시 수지, 에폭시화 실리콘 수지, 다관능성 에폭시 수지 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되어도 좋다.
다른 실시예에 있어서, 모노산 에스테르 하이브리드의 단일 반응성기는 히드록실기이다. 추가적 실시예에 있어서, 금속은 약 80중량%~약 95중량% 존재할 수 있고, 땜납은 약 35중량%~약 65중량% 존재할 수 있으며, 수지는 약 2중량%~약 18중량% 존재할 수 있고, 모노산 에스테르 하이브리드는 약 0.5중량%~약 10중량% 존재할 수 있으며, 여기에서 중량%는 모두 상기 조성물의 중량에 기초한다.
소정 실시형태에 있어서, 모노산 에스테르 하이브리드는 하기 일반식을 갖는 화합물일 수 있다.
Figure 112011030745971-pct00003
여기에서, R 및 R1은 각각 독립적으로 C1~C6 알킬기, C1~C6 지방족기 및 C1~C9 방향족기로 이루어지는 군에서 선택되고, 이들 중 어느 하나는 상기 조성물의 기타 성분과의 가교를 회피하기 위해서 실질적으로 비반응성인 1개 이상의 관능기로 치환되어도 좋다.
소정 실시형태에 있어서, 모노산 에스테르 하이브리드는 하기 일반식을 갖는 화합물일 수 있다.
Figure 112011030745971-pct00004
여기에서 R3은 -OH이고, 여기에서 R1은 1~6개의 탄소 원자를 포함하는 포화 탄소쇄이며, 여기에서 n은 카르보닐기 사이에 지방족 또는 환 구조를 제공하기 위해 1~6이다.
추가 양상에 있어서, 금속 및 에폭시 수지를 포함하는 유기 바인더와 제 1 말단에 미보호 단일 반응성기를 포함하고 그 이외에는 실질적으로 비반응성기를 포함하여 연쇄 정지제로서 기능하는 모노산 에스테르 하이브리드를 포함하는 조성물이 개시된다.
소정 실시형태에 있어서, 금속은 캡핑된 금속 입자, 코팅된 금속 입자, 미캡핑된 금속 입자, 미코팅된 금속 입자, 금속 분말, 금속 플레이크 및 금속 합금으로 이루어지는 군에서 선택될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 금속은 구리, 은, 주석, 비스무트, 인듐, 안티몬 코팅 구리, 은 코팅 구리, 주석 코팅 구리 및 그들의 합금으로 이루어지는 군에서 선택될 수 있다.
소정 실시예에 있어서, 유기 바인더의 모노산 에스테르 하이브리드는 하기 일반식을 갖는 화합물이다.
Figure 112011030745971-pct00005
여기에서, R 및 R1은 각각 독립적으로 C1~C6 알킬기, C1~C6 지방족기 및 C1~C9 방향족기로 이루어지는 군에서 선택되고, 이들 중 어느 하나는 상기 조성물의 기타 성분과의 가교를 회피하기 위해서 실질적으로 비반응성인 1개 이상의 관능기로 치환되어도 좋다.
다른 실시예에 있어서, 유기 바인더의 모노산 에스테르 하이브리드는 하기 일반식을 갖는 화합물이다.
Figure 112011030745971-pct00006
여기에서 R3은 -OH이고, 여기에서 R1은 1~6개의 탄소 원자를 포함하는 포화 탄소쇄이며, 여기에서 n은 카르보닐기 사이에 지방족 또는 환 구조를 제공하기 위해 1~6이다.
다른 양상에 있어서, 1개 이상의 수직 상호연결 통로를 제공하기 위한 납땜 가능한 표면을 갖는 반도체 칩을 포함하는 전자 부품 및 경화된 전기 전도성 조성물, 경화 이전의 제 1 말단에 미보호 단일 반응성기를 포함하고 그 이외에는 실질적으로 비반응성기를 포함하여 연쇄 정지제로서 기능하는 모노산 에스테르 하이브리드, 에폭시 수지, 및 상기 조성물을 전기 전도성으로 되게 하는 유효량의 적어도 1종의 금속을 포함하는 조성물이 개시된다.
소정 실시형태에 있어서, 상기 조성물의 모노산 에스테르 하이브리드는 하기 일반식을 갖는 화합물이다.
Figure 112011030745971-pct00007
여기에서, R 및 R1은 각각 독립적으로 C1~C6 알킬기, C1~C6 지방족기 및 C1~C9 방향족기로 이루어지는 군에서 선택되고, 이들 중 어느 하나는 상기 조성물의 기타 성분과의 가교를 회피하기 위해서 실질적으로 비반응성인 1개 이상의 관능기로 치환되어도 좋다.
소정 실시형태에 있어서, 상기 조성물의 모노산 에스테르 하이브리드는 하기 일반식을 갖는 화합물이다.
Figure 112011030745971-pct00008
여기에서, R3은 -OH이고, 여기에서 R1은 1~6개의 탄소 원자를 포함하는 포화 탄소쇄이며, 여기에서 n은 카르보닐기 사이에 지방족 또는 환 구조를 제공하기 위해 1~6이다.
추가적 양상에 있어서, 기판에 1개 이상의 수직 상호연결 통로를 제공하기 위한 납땜 가능한 표면을 갖는 반도체 칩을 포함하는 반도체 부품 및 본 발명에 기재된 적어도 1종의 조성물을 포함하는 전기 전도성 조성물이 제공된다.
다른 양상에 있어서, 다층 조립체를 포함하는 전자 부품의 조립 방법, 본 발명에 기재된 적어도 1종의 조성물을 상층과 하층 사이의 층에 배치하여 상기 전자 부품에 있어서 인접하지 않은 적어도 2개의 층 사이에 열 및/또는 전기 통로를 제공하는 것을 포함하는 방법이 개시된다.
추가적 양상에 있어서, 모노산 에스테르 하이브리드, 수지, 무수물 및 상기 조성물을 열 및/또는 전기 전도성이 되게 하는 유효량의 금속을 포함하는 열 및/또는 전기 전도성 조성물을 제공하는 것을 포함하는 전자 부품의 조립을 용이하게 하는 방법이 제공되고, 여기에서 상기 조성물의 모노산 에스테르 하이브리드는 본 발명에 나타내어지는 바와 같은 일반식(I) 또는 일반식(II)를 갖는 화합물이다.
다른 양상에 있어서, 본 발명에 기재된 조성물 중 적어도 1종을 제공하는 것을 포함하는 조립을 용이하게 하는 방법이 개시된다.
추가적 양상에 있어서, 기판에 청구항 1~29 중 적어도 하나에 기재된 조성물을 증착하는 것, 상기 증착된 조성물 상에 전기 부품을 배치하는 것 및 상기 증착된 조성물을 경화시켜 기판에 반도체 칩을 부착하는 것을 포함하는 기판에 반도체 칩을 부착하는 방법이 개시된다.
소정 실시예에 있어서, 본 발명에 기재된 조성물 중 어느 하나는 잠재적 촉매를 포함해도 좋다. 소정 실시예에 있어서, 상기 잠재적 촉매는 트리페닐포스핀(TPP), 테트라페닐포스포늄테트라페닐보레이트(TPP-K) 및 트리페닐포스핀-벤조퀴논(TPP-BQ) 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 본 발명에 기재된 조성물 중 어느 하나는 단관능성 희석제를 단독으로 또는 잠재적 촉매나 다른 성분과 함께 포함해도 좋다. 소정 실시형태에 있어서, 단관능성 희석제는 치환 페닐글리시딜에테르, 알킬페닐글리시딜에테르 또는 지방족 글리시딜에테르로 이루어지는 군에서 선택된다. 보다 구체적으로는 t-부틸페닐글리시딜에테르, 알킬 C8~C14 글리시딜에테르, 부틸글리시딜에테르, 크레실글리시딜에테르, 페닐글리시딜에테르, 노닐페닐글리시딜에테르, 2-에틸헥실글리시딜에테르 및 그들의 조합이다.
소정 실시형태에 있어서, 본 발명에 기재된 조성물에 사용된 금속은 열가소성 수지, 고체 열경화성 수지 및 자기 조립 단층으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 재료로 캡핑 또는 코팅되어도 좋다. 소정 실시예에 있어서, 상기 열가소성 수지는 유효량 존재하여 접착, 피로 내성, 휨 강도, 휨 계수, 고온 계수 및/또는 파괴 인성 등의 기계적 특성을 향상시킬 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 금속은 항산화 재료로 코팅된다. 소정 실시형태에 있어서, 상기 항산화 재료는 트리아졸, 벤조트리아졸, 벤즈아미디졸, 이미디졸, 유기산 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택된다. 소정 실시예에 있어서, 항산화제는 금속의 산화를 감소 또는 방지할 수 있고, 이어서 확산 프로세스, 용해, 용융 또는 용해를 통해 제거될 수 있는 재료이어도 좋다.
추가적 양상에 있어서, 적어도 1개의 전자 부품을 포함하는 전자 조립체는 본 발명에 기재된 조성물을 1종 이상 포함하고, 상기 전자 부품 상에 또는 주변에 배치된 오버몰드가 제공된다. 소정 실시예에 있어서, 상기 전자 부품은 반도체 부품이다. 다른 실시예에 있어서, 상기 오버몰드는 에폭시 몰드 화합물, 실리콘 캡슐화제, 액체 에폭시 캡슐화제, 유리, 트랜스퍼 몰드형 에폭시 수지 및 액체 주입 몰드형 수지로 이루어지는 군에서 선택될 수 있다.
다른 양상에 있어서, 전자 부품을 보호하기 위해서 캐비티 패키지 내에 본 발명에 기재된 1종 이상의 조성물을 포함하는 전자 부품을 포함하는 전자 패키지가 개시된다. 소정 실시형태에 있어서, 상기 캐비티 패키지는 그 패키지를 캡핑하는 뚜껑을 포함한다. 소정 실시예에 있어서, 상기 뚜껑은 땜납, 유리, 프릿 및 폴리머 실런트로 이루어지는 군에서 선택되는 1개 이상의 재료를 사용하여 상기 캐비티 패키지를 밀봉할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 뚜껑은 확산 접합 또는 무요오드 접합을 사용하여 캐비티 패키지를 밀봉할 수 있다.
추가적 양상에 있어서, 기판 상에 본 발명에 기재된 적어도 1종의 조성물을 증착하는 방법, 기판 상에 상기 조성물을 디스펜싱하는 것을 포함하는 방법이 제공된다.
다른 양상에 있어서, 기판 상에 본 발명에 기재된 적어도 1종의 조성물을 증착하는 방법, 기판 상에 상기 조성물을 스크린 인쇄하는 것을 포함하는 방법이 개시된다.
추가적 양상에 있어서, 기판 상에 본 발명에 기재된 적어도 1종의 조성물을 증착하는 방법, 기판 상에 상기 조성물을 스텐실 인쇄하는 것을 포함하는 방법이 제공된다.
다른 양상에 있어서, 기판 상에 본 발명에 기재된 적어도 1종의 조성물을 증착하는 방법, 기판 상에 상기 조성물을 분사하는 것을 포함하는 방법이 개시된다.
추가적 양상에 있어서, 웨이퍼에 본 발명에 기재된 1종 이상의 조성물을 도포하는 것 및 상기 웨이퍼를 건조시키는 것을 포함하는 방법이 개시된다. 소정 실시예에 있어서, 상기 방법은 상기 도포된 조성물을 폴리머화하는 것도 포함해도 좋다.
1개 이상의 실시형태에 의하면, 전도성 조성물은 적어도 1종의 금속, 땜납 또는 땜납 합금, 수지 및 제 1 말단에 미보호 단일 반응성기를 포함하고 그 이외에는 실질적으로 비반응성기를 포함하여 연쇄 정지제로서 기능하는 모노산 하이브리드를 포함해도 좋다.
소정 실시형태에 있어서, 적어도 1종의 금속은 구리, 은, 은 코팅 구리, 주석 코팅 구리, 캡핑된 구리, 알루미늄 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택된다. 소정 실시형태에 있어서, 적어도 1종의 땜납 또는 땜납 합금은 비스무트, 구리, 은, 주석, 인듐, 안티몬, 그들의 합금 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택된다. 적어도 하나의 실시형태에 있어서, 적어도 1종의 금속은 캡핑된 금속 입자, 코팅된 금속 입자, 미캡핑된 금속 입자, 미코팅된 금속 입자, 금속 분말, 금속 플레이크, 금속 합금 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택된다.
소정 실시형태에 있어서, 모노산 하이브리드는 하기 일반식을 갖는 화합물이다.
Figure 112011030745971-pct00009
여기에서, X는 1~9이고, R1 및 R2는 각각 독립적으로 H, C1~C6 알킬기, C1~C6 지방족기, C1~C6 알콕시기 및 C1~C9 방향족기로 이루어지는 군에서 선택되며, 이들 중 어느 하나는 상기 조성물의 기타 성분과의 가교를 회피하기 위해서 실질적으로 비반응성인 1개 이상의 관능기로 치환되어도 좋다.
소정 실시형태에 있어서, 상기 수지는 에폭시화 비스페놀 F 수지, 에폭시화 비스페놀 A 수지, 환상 지방족 에폭시 수지, 지방족 에폭시 수지, 나프탈렌계 에폭시 수지, 에폭시 노발락 수지, 디시클로펜타디엔 에폭시 수지, 퍼플루오로화 에폭시 수지, 에폭시화 실리콘 수지, 비페닐 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 F 수지, 수소화 비스페놀 A 수지, 시클로헥실디글리시딜에테르 수지, 다관능성 에폭시 수지, 페놀계 수지, 페놀계 노볼락 수지, 크레졸계 노발락 수지, 폴리우레탄, 폴리이미드, 말레이미드, 비스말레이미드, 시아네이트에스테르, 디시아네이트에스테르 수지, 벤즈옥사진, 에폭시화 실리콘, 폴리비닐알콜, 폴리에스테르, 폴리우레아, 아크릴, 아크릴레이트, 폴리올레핀, 디시클로펜타디엔, 기능성 폴리우레탄, 폴리부타디엔, 기능성 폴리부타디엔, 카르복시말단화 부타디엔-아크릴로니트릴, 실록산 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리실록산, 시아노아크릴레이트 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택된다.
소정 실시형태에 있어서, 전도성 조성물은 메틸헥사히드로프탈산 무수물, 테트라히드로프탈산 무수물, 메틸나트산 무수물, 알케닐숙신산 무수물 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 무수물을 더 포함한다.
소정 실시형태에 있어서, 적어도 1종의 금속은 약 10중량%~약 60중량% 존재하고, 땜납은 약 30중량%~약 90중량% 존재하며, 수지는 약 1중량%~약 18중량% 존재하고, 모노산 하이브리드는 약 0.5중량%~약 10중량% 존재하며, 여기에서 중량%는 모두 상기 조성물의 중량에 기초한다. 적어도 하나의 실시형태에 있어서, 적어도 1종의 금속은 구리이고, 땜납 또는 땜납 합금은 SnBi 및 SnAgCu의 조합이며, 에폭시 수지는 에폭시화 비스페놀 F이고, 모노산 하이브리드는 레불린산이다.
소정 실시형태에 있어서, 상기 전도성 조성물은 에폭시기, 아민기, 아미드기, 알콜기, 알케닐기, 비닐기, 산기, 알릴기, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 시아네이트에스테르, 디시아네이트에스테르, 말레이미드, 비스말레이미드, 무수물, 벤즈옥사진 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 1개 이상의 반응성 부분을 포함하는 적어도 1종의 추가적 성분을 더 포함한다.
소정 실시형태에 있어서, 상기 전도성 조성물은 트리페닐포스핀(TPP), 테트라페닐포스포늄테트라페닐보레이트(TPP-K) 및 트리페닐포스핀-벤조퀴논(TPP-BQ), 이미디졸, 1-메틸이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-에틸-4메틸이미다졸린, 2-벤질-4-메틸이미다졸, 2-벤질-4-메틸이미다졸린, 2-에틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4,5-디히드록시메틸이미다졸, 1-(2시아노에틸)-2-에틸-4-메틸이미다졸, 1-(2-시아노에틸)-2-페닐-4,5-디(시아노에톡시메틸)이미다졸, 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸, 디시안디아미드, 디아미노-6-[2'-메틸이미다졸릴-(1')]에틸-스트리아진 2,4-이소시아누릭 2-헵타데실이미다졸 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 잠재적 촉매를 더 포함한다.
소정 실시형태에 있어서, 상기 전도성 조성물은 치환된 페닐글리시딜에테르, 알킬페닐글리시딜에테르 또는 지방족 글리시딜에테르로 이루어지는 군에서 선택되는 단관능 희석제를 더 포함하고, 상기 에테르 중 어느 하나는 t-부틸페닐글리시딜에테르, 알킬 C8~C14 글리시딜에테르, 부틸글리시딜에테르, 크레실글리시딜에테르, 페닐글리시딜에테르, 노닐페닐글리시딜에테르, 2-에틸헥실글리시딜에테르 및 그들의 조합 중 어느 하나이다.
소정 실시형태에 있어서, 적어도 1종의 금속은 열가소성 수지, 고체 열경화성 수지, 항산화제로서 사용되는 자기 조립 단층 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 재료로 캡핑 또는 코팅된다. 적어도 한 실시형태에 있어서, 상기 항산화제 재료는 트리아졸, 벤조트리아졸, 벤즈아미디졸, 이미디졸, 또는 그들의 유기산 및 조합으로 이루어지는 군에서 선택된다.
하나 이상의 실시형태에 의하면, 전자 부품은 1개 이상의 수직 상호연결 통로를 제공하기 위한 납땜 가능한 표면을 갖는 반도체 칩 및 경화된 전기 전도성 조성물을 포함해도 좋고, 상기 조성물은 경화 이전에 제 1 말단에 미보호 단일 반응성기를 포함하고 그 이외에는 실질적으로 비반응성기를 포함하여 연쇄 정지제로서 기능하는 모노산 하이브리드, 에폭시 수지 및 상기 조성물을 전기 전도성으로 되게 하는 유효량의 적어도 1종의 금속을 포함한다.
소정 실시형태에 있어서, 상기 조성물의 모노산 하이브리드는 하기 일반식을 갖는 화합물이다.
Figure 112011030745971-pct00010
여기에서, X는 1~9이고, R1 및 R2는 각각 독립적으로 H, C1~C6 알킬기, C1~C6 지방족기, C1~C6 알콕시기 및 C1~C9 방향족기로 이루어지는 군에서 선택되고, 이들 중 어느 하나는 상기 조성물의 기타 성분과의 가교를 회피하기 위해서 실질적으로 비반응성인 1개 이상의 관능기로 치환되어도 좋다.
하나 이상의 실시형태에 의하면, 반도체 부품은 기판에 1개 이상의 수직 상호연결 통로를 제공하기 위한 납땜 가능한 표면을 갖는 반도체 칩 및 적어도 1종의 금속, 땜납 또는 땜납 합금, 수지 및 제 1 말단에 미보호 단일 반응성기를 포함하고 그 이외에는 실질적으로 비반응성기를 포함하여 연쇄 정지제로서 기능하는 모노산 하이브리드를 포함하는 전기 전도성 조성물을 포함해도 좋다.
하나 이상의 실시형태에 의하면, 전자 부품의 조립을 용이하게 하는 방법은 모노산 하이브리드, 수지, 무수물 및 상기 조성물을 열 및/또는 전기 전도성으로 되게 하는 유효량의 금속을 포함하는 열 및/또는 전기 전도성 조성물을 제공하는 것을 포함해도 좋고, 여기에서 상기 조성물의 모노산 하이브리드는 하기 일반식을 갖는 화합물이다.
Figure 112011030745971-pct00011
여기에서, X는 1~9이고, R1 및 R2는 각각 독립적으로 H, C1~C6 알킬기, C1~C6 지방족기, C1~C6 알콕시기 및 C1~C9 방향족기로 이루어지는 군에서 선택되며, 이들 중 어느 하나는 상기 조성물의 기타 성분과의 가교를 회피하기 위해서 실질적으로 비반응성인 1개 이상의 관능기로 치환되어도 좋다.
하나 이상의 실시형태에 의하면, 전자 조립체는 적어도 1종의 금속, 땜납 또는 땜납 합금, 수지 및 제 1 말단에 미보호 단일 반응성기를 포함하고 그 이외에는 실질적으로 비반응성기를 포함하여 연쇄 정지제로서 기능하는 모노산 하이브리드를 포함하는 전도성 조성물을 포함하는 적어도 1개의 전자 부품을 포함해도 좋다. 전자 조립체는 전자 부품 상에 또는 주변에 배치된 오버몰드를 더 포함하고, 여기에서 상기 오버몰드는 에폭시 몰드 화합물, 실리콘 캡슐화제, 액체 에폭시 캡슐화제, 유리, 트랜스퍼 몰드형 에폭시 수지 및 액체 주입 몰드형 수지로 이루어지는 군에서 선택된다.
하나 이상의 실시형태에 의하면, 전자 패키지는 전자 부품을 보호하기 위해서 캐비티 패키지 내에 전도성 조성물을 포함하는 전자 부품을 포함해도 좋다. 상기 전도성 조성물은 적어도 1종의 금속, 땜납 또는 땜납 합금, 수지 및 제 1 말단에 미보호 단일 반응성기를 포함하고 그 이외에는 실질적으로 비반응성기를 포함하여 연쇄 정지제로서 기능하는 모노산 하이브리드를 포함한다. 캐비티 패키지는 상기 캐비티 패키지를 캡핑하여 땜납, 유리, 프릿 및 폴리머 실런트로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 재료를 사용한 확산 접합 또는 무요오드 접합을 통해 상기 캐비티 패키지를 밀봉하는 뚜껑을 포함한다.
하나 이상의 실시형태에 의하면, 기판 상에 적어도 1종의 금속, 땜납 또는 땜납 합금, 수지 및 제 1 말단에 미보호 단일 반응성기를 포함하고 그 이외에는 실질적으로 비반응성기를 포함하여 연쇄 정지제로서 기능하는 모노산 하이브리드를 포함하는 전도성 조성물을 증착시키는 방법이 개시된다. 상기 방법은 상기 조성물을 기판 상에 디스펜싱하는 것, 상기 조성물을 기판 상에 스크린 인쇄하는 것, 상기 조성물을 기판 상에 스텐실 인쇄하는 것, 상기 조성물을 기판 상에 분사하는 것 또는 상기 조성물을 웨이퍼 상에 도포하고 그 웨이퍼를 건조하는 것을 포함한다.
하나 이상의 실시형태에 의하면, 전도성 조성물은 적어도 1종의 금속, 땜납 또는 땜납 합금, 수지 및 제 1 말단에 미보호 단일 반응성기를 포함하고 그 이외에는 실질적으로 비반응성기를 포함하여 연쇄 정지제로서 기능하는 모노산 에스테르 하이브리드를 포함해도 좋다.
소정 실시형태에 있어서, 적어도 1종의 금속은 구리, 은, 은 코팅 구리, 주석 코팅 구리, 캡핑된 구리, 알루미늄 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택된다. 적어도 1종의 땜납 또는 땜납 합금은 비스무트, 구리, 은, 주석, 인듐, 안티몬, 그들의 합금 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되어도 좋다. 소정 실시형태에 있어서, 적어도 1종의 금속은 캡핑된 금속 입자, 코팅된 금속 입자, 미캡핑된 금속 입자, 미코팅된 금속 입자, 금속 분말, 금속 플레이크, 금속 합금 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택된다.
적어도 하나의 실시형태에 있어서, 모노산 에스테르 하이브리드는 하기 일반식을 갖는 화합물이다.
Figure 112011030745971-pct00012
여기에서, R 및 R1은 각각 독립적으로 C1~C6 알킬기, C1~C6 지방족기 및 C1~C9 방향족기로 이루어지는 군에서 선택되고, 이들 중 어느 하나는 상기 조성물의 기타 성분과의 가교를 회피하기 위해서 실질적으로 비반응성인 1개 이상의 관능기로 치환되어도 좋다.
소정 실시형태에 있어서, 상기 수지는 에폭시화 비스페놀 F 수지, 에폭시화 비스페놀 A 수지, 환상 지방족 에폭시 수지, 지방족 에폭시 수지, 나프탈렌계 에폭시 수지, 에폭시 노발락 수지, 디시클로펜타디엔 에폭시 수지, 퍼플루오로화 에폭시 수지, 에폭시화 실리콘 수지, 비페닐 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 F 수지, 수소화 비스페놀 A 수지, 시클로헥실디글리시딜에테르 수지, 다관능성 에폭시 수지, 페놀계 수지, 페놀계 노볼락 수지, 크레졸계 노발락 수지, 폴리우레탄, 폴리이미드, 말레이미드, 비스말레이미드, 시아네이트에스테르, 디시아네이트에스테르 수지, 벤즈옥사진, 에폭시화 실리콘, 폴리비닐알콜, 폴리에스테르, 폴리우레아, 아크릴, 아크릴레이트, 폴리올레핀, 디시클로펜타디엔, 기능성 폴리부타디엔, 카르복시 말단화 부타디엔-아크릴로니트릴, 실록산 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리실록산, 시아노아크릴레이트 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택된다.
소정 실시형태에 있어서, 전도성 조성물은 메틸헥사히드로프탈산 무수물, 테트라히드로프탈산 무수물, 메틸나트산 무수물, 알케닐숙신산 무수물 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 무수물을 더 포함해도 좋다. 적어도 하나의 실시형태에 있어서, 적어도 1종의 금속은 약 10중량%~약 60중량% 존재하고, 땜납 또는 땜납 합금은 약 30중량%~약 90중량% 존재하며, 수지는 약 1중량%~약 18중량% 존재하고, 모노산 에스테르 하이브리드는 약 0.5중량%~약 10중량% 존재하며, 여기에서 중량%는 모두 상기 조성물의 중량에 기초한다.
소정 실시형태에 있어서, 적어도 1종의 금속은 구리이고, 땜납 또는 땜납 합금은 SnBi와 SnAgCu의 조합이며, 에폭시 수지는 에폭시화 비스페놀 F이고, 모노산 에스테르 하이브리드는 모노에틸숙시네이트이다. 전도성 조성물은 에폭시기, 아민기, 아미드기, 알콜기, 알케닐기, 비닐기, 산기, 알릴기, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 시아네이트에스테르, 디시아네이트에스테르, 말레이미드, 비스말레이미드, 무수물, 벤즈옥사진 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 1개 이상의 반응성 부분을 포함하는 적어도 1개의 추가 성분을 더 포함해도 좋다.
소정 실시형태에 있어서, 전도성 조성물은 트리페닐포스핀(TPP), 테트라페닐포스포늄테트라페닐보레이트(TPP-K) 및 트리페닐포스핀-벤조퀴논(TPP-BQ), 이미다졸, 1-메틸이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸린, 2-벤질-4-메틸이미다졸, 2-벤질-4-메틸이미다졸린, 2-에틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4,5-디히드록시메틸이미다졸, 1-(2-시아노에틸)-2-에틸-4-메틸이미다졸, 1-(2-시아노에틸)-2-페닐-4,5-디(시아노에톡시메틸)이미다졸, 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸, 디시안디아미드, 디아미노-6-[2'-메틸이미다졸릴-(1')]에틸-스트리아진 2,4-이소시아누릭 2-헵타데실이미다졸 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 잠재적 촉매를 더 포함해도 좋다.
소정 실시형태에 있어서, 전도성 조성물은 치환 페닐글리시딜에테르, 알킬페닐글리시딜에테르 또는 지방족 글리시딜에테르로 이루어지는 군에서 선택되는 단관능성 희석제를 더 포함해도 좋고, 이들 에테르 중 어느 하나는 t-부틸페닐글리시딜에테르, 알킬 C8~C14 글리시딜에테르, 부틸글리시딜에테르, 크레실글리시딜에테르, 페닐글리시딜에테르, 노닐페닐글리시딜에테르, 2-에틸헥실글리시딜에테르 및 그들의 조합 중 1개 이상이다.
적어도 하나의 실시형태에 있어서, 적어도 1종의 금속은 열가소성 수지, 고체 열경화성 수지, 항산화제로서 사용되는 자기 조립 단층 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 재료로 캡핑 또는 코팅된다. 항산화제 재료는 트리아졸, 벤조트리아졸, 벤즈아미디졸, 이미디졸, 또는 그들의 유기산 및 조합으로 이루어지는 군에서 선택되어도 좋다.
하나 이상의 실시형태에 의하면, 전자 부품은 1개 이상의 수직 상호연결 통로를 제공하기 위한 납땜 가능한 표면을 갖는 반도체 칩 및 경화된 전기 전도성 조성물을 포함해도 좋고, 상기 조성물은 경화 이전에 제 1 말단에 미보호 단일 반응성기를 포함하고 그 이외에는 실질적으로 비반응성기를 포함하여 연쇄 정지제로서 기능하는 모노산 에스테르 하이브리드, 에폭시 수지 및 상기 조성물을 전기 전도성으로 되게 하는 유효량의 적어도 1종의 금속을 포함한다.
소정 실시형태에 있어서, 상기 조성물의 모노산 에스테르 하이브리드는 하기 일반식을 갖는 화합물이다.
Figure 112011030745971-pct00013
여기에서, R 및 R1은 각각 독립적으로 C1~C6 알킬기, C1~C6 지방족기 및 C1~C9 방향족기로 이루어지는 군에서 선택되고, 이들 중 어느 하나는 상기 조성물의 기타 성분과의 가교를 회피하기 위해서 실질적으로 비반응성인 1개 이상의 관능기로 치환되어도 좋다.
하나 이상의 실시형태에 의하면, 반도체 부품은 1개 이상의 수직 상호연결 통로를 제공하기 위한 납땜 가능한 표면을 갖는 반도체 칩 및 적어도 1종의 금속, 땜납 또는 땜납 합금, 수지 및 제 1 말단에 미보호 단일 반응성기를 포함하고 그 이외에는 실질적으로 비반응성기를 포함하여 연쇄 정지제로서 기능하는 모노산 에스테르 하이브리드를 포함하는 전기 전도성 조성물을 포함해도 좋다.
하나 이상의 실시형태에 의하면, 전자 부품의 조립을 용이하게 하는 방법은 모노산 에스테르 하이브리드, 수지, 무수물 및 상기 조성물을 열 및/또는 전기 전도성이 되게 하는 유효량의 금속을 포함하는 열 및/또는 전기 전도성 조성물을 제공하는 것을 포함해도 좋고, 여기에서 상기 조성물의 모노산 에스테르 하이브리드는 하기 일반식을 갖는 화합물이다.
Figure 112011030745971-pct00014
여기에서, R 및 R1은 각각 독립적으로 C1~C6 알킬기, C1~C6 지방족기 및 C1~C9 방향족기로 이루어지는 군에서 선택되고, 이들 중 어느 하나는 상기 조성물의 기타 성분과의 가교를 회피하기 위해서 실질적으로 비반응성인 1개 이상의 관능기로 치환되어도 좋다.
하나 이상의 실시형태에 의하면, 전자 조립체는 적어도 1종의 금속, 땜납 또는 땜납 합금, 수지 및 제 1 말단에 미보호 단일 반응성기를 포함하고 그 이외에는 실질적으로 비반응성기를 포함하여 연쇄 정지제로서 기능하는 모노산 에스테르 하이브리드를 포함하는 전도성 조성물을 포함하는 적어도 1개의 전자 부품을 포함해도 좋다. 상기 조립체는 전자 부품 상에 또는 주변에 배치된 오버몰드를 더 포함하고, 여기에서 상기 오버몰드는 에폭시 몰드 화합물, 실리콘 캡슐화제, 액체 에폭시 캡슐화제, 유리, 트랜스퍼 몰드형 에폭시 수지 및 액체 주입 몰드형 수지로 이루어지는 군에서 선택된다.
하나 이상의 실시형태에 의하면, 전자 패키지는 전자 부품을 보호하기 위해서 캐비티 패키지 내에 전도성 조성물을 포함하는 전자 부품을 포함해도 좋다. 상기 전도성 조성물은 적어도 1종의 금속, 땜납 또는 땜납 합금, 수지 및 제 1 말단에 미보호 단일 반응성기를 포함하고 그 이외에는 실질적으로 비반응성기를 포함하여 연쇄 정지제로서 기능하는 모노산 에스테르 하이브리드를 포함해도 좋다. 캐비티 패키지는 상기 패키지를 캡핑하여 땜납, 유리, 프릿 및 폴리머 실런트로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 재료를 사용한 확산 접합 또는 무요오드 접합을 통해 상기 캐비티 패키지를 밀봉하는 뚜껑을 포함해도 좋다.
하나 이상의 실시형태에 의하면, 기판 상에 적어도 1종의 금속, 땜납 또는 땜납 합금, 수지 및 제 1 말단에 미보호 단일 반응성기를 포함하고 그 이외에는 실질적으로 비반응성기를 포함하여 연쇄 정지제로서 기능하는 모노산 에스테르 하이브리드를 포함하는 전도성 조성물을 증착시키는 방법이 개시된다. 상기 방법은 상기 조성물을 기판 상에 디스펜싱하는 것, 상기 조성물을 기판 상에 스크린 인쇄하는 것, 상기 조성물을 기판 상에 스텐실 인쇄하는 것, 상기 조성물을 기판 상에 분사하는 것 또는 상기 조성물을 웨이퍼 상에 도포하고 그 웨이퍼를 건조하는 것을 포함해도 좋다.
이하, 추가적 양상, 실시형태, 실시예 및 특성을 보다 상세하게 기재한다.
이하, 첨부된 도를 참조하여 소정 예시 실시형태, 특성 및 양상을 보다 상세하게 기재한다.
도 1은 소정 실시예에 의한 모노에틸숙시네이트의 IR 스펙트럼이다.
도 2는 소정 실시예에 의한 조성물의 시차 주사 열량 분석 결과를 나타낸다.
도 3은 소정 실시예에 의한 플럭싱 활성 백분율과 산의 mmol/cm3 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 짧은 개방 시간 및 고속 경화 시스템을 갖는 재료에 대한 온도 함수로서의 시간 프로파일을 나타낸다.
도 5는 긴 개방 시간 및 저속 경화 시스템을 갖는 재료에 대한 온도 함수로서의 시간 프로파일을 나타낸다.
도 6a~도 6c는 소정 실시예에 의한 각종 금속 및 바인더 분포를 나타내는 대표도이다.
도 7은 소정 실시예에 의한 포뮬레이션의 점도 변화를 나타내는 그래프이고, 여기에서 x축은 시간(hour)을 나타내고, y축은 점도(centiPoise)를 나타낸다.
도 8은 소정 실시예에 의한 전환시 포뮬레이션의 시차 주사 열량이다.
본 발명에 개시된 소정 실시형태는 전도성 조성물, 예를 들면 그 중에서도 모노산 하이브리드를 포함하는 열 전도성, 전기 전도성 또는 열 및 전기 전도성 조성물에 관한 것이다. 본 발명에서 사용된 바와 같이, 용어 "모노산 하이브리드"는 금속 분말 및/또는 땜납 분말로부터 산화물을 제거하기 위한 플럭싱제로서 사용되는 하이브리드 분자를 나타낸다. 모노산 하이브리드는 제 1 말단에 미보호 단일 반응성기를 포함하고, 즉 단관능성이고, 분자 내의 다른 곳에서는 실질적으로 비반응성기를 포함한다. 모노산 하이브리드의 단관능성 및 분자 내의 다른 기의 비반응성으로 인하여 상기 하이브리드는 연쇄 정지제로서 유효하지만, 가교제로서는 유효하지 않다. 소정 실시형태에 있어서, 모노산 하이브리드의 "유리산"은 금속 표면으로부터 산화물을 제거하는데 사용되어도 좋은 적어도 1개의 반응성 프로톤을 갖는 1개의 카르복실산 관능기, 1개의 술폰산 관능기 또는 1개의 포스폰산 관능기의 존재로부터 얻어질 수 있다. 소정 실시예에 있어서, 모노산 하이브리드산은 포화(탄소-탄소 결합 또는 탄소-탄소 3중 결합은 없지만, 케토기 또는 2중 결합을 갖는 다른 비반응성기, 예를 들면 방향족 분자를 포함해도 좋음)되어 불포화 부위에서의 부가 반응을 통한 가교를 방지한다. 소정 비제한적 실시형태에 있어서, 모노산 하이브리드는 모노산 에스테르 하이브리드이다.
본 발명에 개시된 조성물의 소정 실시예에서 사용된 모노산 하이브리드는 US 5,376,403('403 특허)을 포함하는 다수의 현존 특허에 기재된 보호된 산과는 현저하게 다르다. '403 특허에 있어서 산이 보호되어 수지의 조기 가교가 방지된다. 수지의 가교는 조기 가교를 초래하여 점도를 증가시킬 수 있고, 이것은 조성물의 작용 시간을 감소시킬 수 있다. '403 특허 및 관련 특허의 조성물에 있어서 조기 가교를 회피하기 위해, 가교제를 화학적으로 보호하여 조기 가교 가능성을 감소시킨다. 가교제의 보호는 가교제를 비활성화하기 위한 보호기의 첨가를 요구한다. 보호는 카르복실산기의 수소를 알킬기 또는 다른 비반응성 관능기로 대체함으로써 발생해도 좋다. 보호된 산은 산이 가교제로서 기능하기 전에 탈보호를 요구한다. 또한, '403 특허의 가교제는 일반적으로 가교제로서 기능하기 위한 1개 이상의 반응성 부위를 포함한다. '403 특허의 가교제와는 대조적으로, 본 발명에 개시된 소정 실시형태는 연쇄 정지제로서 기능하는 모노산 하이브리드를 유리하게 활용한다. 모노산 하이브리드의 사용은 산의 보호가 반드시 필요한 것은 아니므로 보다 적은 단계, 모노산 하이브리드로부터의 가교의 결여로 인한 포트 라이프 연장, 보다 높은 금속을 적재되게 하는 낮은 점도, 승화 가능성의 감소, 최종 구조의 전체 공동을 감소시키는 휘발 또는 아웃가싱을 비제한적으로 포함하는 '403 특허의 가교제에 현저한 이점을 제공할 수 있고, 하이브리드의 분자 중량당 산가가 높은 모노산 하이브리드를 선택하는 것은 저중량 수준에서 유효한 플럭싱을 제공한다.
본 발명에 기재된 조성물은 특히 예를 들면 Shearer et al. "Transient Liquid Phase Sintering Composites." J. Electronics Mat., 28, 1999, pp. 1319~1326, Palmer et al. "Forming High Temperature Soldering Joints Through Liquid Phase Sintering of Solder Paste." J. Electronics Mat., 28, 1999, pp. 1189~1193, Palmer et al. "Forming Solder Joints by Sintering Eutectic Tin-Lead Solder Paste." J. Electronics Mat., 28, 1999, pp. 912~915, German, Randall M. Sintering Theory and Practice. (1996), German, R, M. Liquid Phase Sintering. (1985) 및 German and Messing. Sintering Technology. 1996에 기재된 액상 소결 등의 액상 소결 프로세스 및 액상 소결 프로세스를 이용하여 제조된 장치에 유용할 수 있다.
소정 실시형태에 있어서, 본 발명에 개시된 조성물은 수지, 무수물, 촉매, 경화제 및 전도성 재료와의 사용을 위한 바인더를 제조하는데 바람직할 수 있는 다른 성분을 더 포함해도 좋다. 또한, 바인더는 전기적 전도성 이외에 접착제로서 기능거나 또는 접착성을 가져도 좋다. 이하, 예시 조성물이 보다 상세하게 설명된다. 상기 조성물의 1종 이상의 성분은 금속 표면으로부터 표면 산화물층을 제거하여 젖음성을 양호하게 하고 금속 네트워크 형성을 가능하게 하는데 유효한 바인더를 제공해도 좋다. 소정 실시형태에 있어서, 상기 조성물은 1종 이상의 모노산 하이브리드(연쇄 정지제로서 작용할 수 있음), 잠재적 촉매(TPP, TPP-K, TPP-BQ를 포함하지만 이들에 제한되는 것은 아님), 이온성 불순물이 적은 단관능성 에폭시 희석제(연쇄 정지제로서 작용할 수 있음), 몰당량이 낮은 플럭스(금속염 형성을 감소시킬 수 있음), 금속 분말의 산화를 방지 또는 감소시키고 그리고/또는 모노산 하이브리드와 금속의 반응을 방지하는 배리어 코팅 포함해도 좋다.
현재, 대부분의 전자 부품 조립은 연땜납 와이어, 땜납 페이스트 또는 고충전 은 열경화성 접착제를 사용하여 행해진다. 이러한 기술은 일반적으로 연땜납 다이 부착 또는 다이 부착 접착제로서 나타내어진다. 다이 부착 결합 기술은 최종 사용자에게 2개의 일반적인 목적: (1) 반도체, 디스크리트 또는 LED 칩 유래의 열 또는 전류를 기판 또는 가열 싱크에 전달하는데 사용할 목적; (2) 기판에 대한 칩(예를 들면, Si, GaAs, SiN 또는 다른 반도체 재료를 포함해도 좋음)의 기계적 부착을 제공할 목적을 제공하고, 여기에서 부착은 와이어 결합, 적층되는 추가의 칩 및 폴리머 밀봉 등의 후가공을 가능하게 한다.
땜납 와이어는 접촉 또는 계면 저항을 낮게 하는 주석-리드계 땜납의 금속 표면에 대한 양호한 젖음성뿐만 아니라 상대적으로 높은 열 전도성으로 인하여 파워 반도체, 파워 디스크리트 및 디스크리트 용도에 바람직한 기술 접근이다. 최종 사용자는 일반적으로 높은 융점 때문에 SnPb계 합금을 선택하고, 보다 구체적으로는 융점이 265℃보다 큰 합금을 선호하며, 이것은 휴대폰 및 텔레비젼 등의 전자 제품의 기판 조립에 일반적인 리드 프리 합금의 일반 피크 리플로우 온도이다. 다이 부착 재료는 인쇄된 와이어링 기판 또는 회로 기판에 부품을 부착(이 부착은 일반적으로 기판 조립으로서 나타냄)하는 동안에 용융 및 유동하지 않는 것이 바람직하다. 금속 충전 전도성 접착제는 폴리머 네트워크가 매우 제한적인 유동성을 가지고 가교되므로 리플로우되지 않는다. 그러나, 융점이 265℃보다 큰 땜납 합금은 액체가 되어 조인트로부터 흘러 나와 와이어 결합 완전성을 훼손할 수 있는 기계적 강도의 부족 및 손실을 야기할 수 있다. 몇몇의 글로벌 이니셔티브는 전자 조립체로부터 리드를 제거할 것을 지시했지만, 현재 필요한 고온 전도성을 제공하고 리드프리 기판 조립 리플로우 상태 동안 유동하지 않는 리드프리 다이 부착 재료가 존재하지 않으므로 고리드 땜납은 통상적으로 면제된다.
소정 실시예에 있어서, 상기 조성물은 그들이 금속 성분으로부터 표면 산화를 제거하여 전체적으로 양호한 전도성을 제공할 수 있다고 하는 점에서 플럭스로서 기능한다. 예를 들면, 모노산 하이브리드 성분은 금속으로부터 산화물을 제거할 수 있다. 유사한 조성물에 사용되는 현존 산과는 다르게, 본 발명에서 사용되는 하이브리드는 산성 가교제를 사용하여 형성되는 조성물에서 발생하는 조기 경화를 겪지 않는 조성물을 제공한다. 따라서, 본 발명에 기재된 하이브리드 성분은 이러한 가교가 발생하지 않으므로 가교를 방지하기 위한 보호기를 필요로 하지 않는다.
본 발명에 개시된 소정 실시형태는 실온 안정성이고 그리고/또는 적어도 8시간 동안 고체적 제조 환경에서 유용한 생성물을 제조하는데 적합한 조성물을 제공한다. 상기 조성물은 예를 들면, 금속 분말로부터 산화물을 세정하여 가열 프로파일 동안 구리 입자를 함께 납땜하는 것을 가능하게 하는데 사용되어도 좋다. 또한, 상기 조성물은 반응하여 산성 잔기에 의해 야기되는 일반적인 부식 문제를 제거 또는 감소시킬 수 있다.
소정 실시예에 있어서, 상기 조성물은 1종 이상의 모노산 하이브리드, 잠재적 촉매, 단관능성 에폭시 희석제, 몰당량이 낮은 플럭스 및 배리어 코팅을 포함해도 좋다. 본 발명에 기재된 바와 같이 연쇄 정지제로서 기능하는 모노산 하이브리드를 사용함으로써, 상기 조성물의 포트 라이프는 연장될 수 있다. 이온성 불순물이 적은 단관능성 에폭시 희석제를 사용해도 좋고, 이것은 연쇄 정지제로서의 모노산 하이브리드와 동일한 방식으로 작용하여 가교를 감소시켜 점도 증가를 최소화한다. 배리어 코팅은 본 발명에 개시된 조성물에 사용되는 금속에 사용되어 (1) 금속 분말의 산화 및/또는 (2) 모노산 하이브리드가 Cu 또는 Sn 금속과 반응하는 것을 방지해도 좋다. 배리어 코팅은 금속 입자 또는 금속 배리어 코팅 상의 폴리머 코팅의 형태일 수 있고, 이것은 본질적으로 금속이 코팅되는 염 형성보다 쉬운 것은 아니다. -40℃와 +40℃ 사이의 온도 범위는 상기 조성물의 저장 및 사용 온도로 바람직하므로 상기 온도 범위의 유기 매체에서는 폴리머 코팅이 용융 또는 용해되지 않는 점에서 바람직하다. 금속의 코팅으로서의 배리어 금속은 은, 금, 플래티늄, 팔라듐, 주석, 니켈, 인듐 또는 그들의 합금에서 선택되어도 좋다. 한 실시형태에 있어서, 금속은 구리 또는 산화될 수 있는 다른 금속이어도 좋다. 금속염, 보다 구체적으로는 구리염은 에폭시 수지의 중합을 촉진시켜 고점도 액체가 되게 하여 최종적으로 겔화시킬 수 있다. 이러한 미제어 중합의 2가지 영향은: (1) 실온에서의 점도 증가가 생성물을 걸쭉하거나 사용할 수 없게 만드는 것(이 점도 증가는 대부분 상기 조성물의 열악한 젖음성을 초래하고, 이것은 접착, 납땜 그리고 전기 및 열 전달을 열악하게 함) 및/또는 (2) 용해된 금속염이 상기 조성물의 경화 속도에 영향을 미친다는 것이다. 중합은 폴리머 조성물의 겔화점 미만에서 제어되어 용융 땜납이 자유롭게 이동하여 구리 입자를 함께 접속시키는 점에서 바람직하다. 실제로, 폴리머 시스템이 분자량을 너무 빠르게 구성하여 겔화되거나 경화되면, 이어서 용융 땜납은 고정화될 수 있고, 구리 입자는 개별적으로 남아있을 것이며, 땜납 접속이 이루어지지 않는다. 이러한 접속 결여는 열악한 열 및 전기 전도성을 초래한다.
하나 이상의 실시형태에 의하면, 모노산 하이브리드는 제 1 말단에 미보호 단일 반응성기를 포함하고 모노산 하이브리드가 연쇄 정지제로서 기능하도록 그 이외에는 실질적으로 비반응성기를 포함해도 좋다. 소정 실시형태에 있어서, 모노산 하이브리드는 본 발명에 개시된 조성물에 사용하기에 적합한 대표적인 모노산 하이브리드인 하기 일반식(I)를 갖는 화합물이다.
Figure 112011030745971-pct00015
여기에서, X는 1~9이고, R1 및 R2는 각각 독립적으로 H, C1~C6 알킬기, C1~C6 지방족기, C1~C6 알콕시기 및 C1~C9 방향족기로 이루어지는 군에서 선택되고, 이들 중 어느 하나는 상기 조성물의 기타 성분과의 가교를 회피하기 위해서 실질적으로 비반응성인 1개 이상의 관능기로 치환되어도 좋다. 소정 실시예에 있어서, 2개의 카르보닐기 사이의 CHR2기는 예를 들면 시클로부탄, 시클로펜탄 또는 시클로헥산 등의 시클릭 환의 형태를 취해도 좋다. 이러한 예에 있어서, 2개의 CHR2기는 CH기를 대신하여 환상 탄소에 적절한 4가를 제공할 수 있다. 소정 실시예에 있어서, R1은 메틸, 에틸, 프로필 및 다른 포화 알킬쇄, 예를 들면 탄소 원자수가 1~6개인 지방족 또는 분기상 알킬쇄에서 선택되어도 좋다. R1로서 선택된 기는 3급 아민 또는 헤테로 원자를 포함하고 실제로 비반응성인 다른 기를 비제한적으로 포함하는 기를 함유하는 1개 이상의 헤테로 원자로 치환되어도 좋다. 일반식(I)의 모노산 하이브리드는 일반식(I)의 카르복실기가 일반적으로 분자 내의 유일한 반응 부위가 되도록 선택되어도 좋다. 따라서, 일반식(I)의 분자를 사용한 가교는 실제로 일어나지 않지만, 대신에 일반식(I)은 폴리머의 MW를 제어하는 연쇄 정지제로서 기능한다. 모노산 하이브리드는 금속 분말 및/또는 땜납 분말 유래의 산화물을 제거하기 위한 플럭싱제로서 기능할 수 있다. 특히, 카르복실기의 프로톤은 금속 표면으로부터 산화물을 제거하는데 사용되는 활성 프로톤을 제공할 수 있다. 모노산 하이브리드는 단관능성이고, 연쇄 정지제로서 작용하여 조성물의 전체 포트 라이프를 연장시킨다. 미보호 액체 다관능성(즉, 가교할 수 있는) 카르복실산, 2관능성 에폭시, 무수물, 구리 분말 및 땜납 분말을 포함한 조성물은 점도를 빠르게 증가시켜 60분 후에는 혼합하기에 너무 걸쭉해진다. 모노산 하이브리드를 갖는 동일한 포뮬레이션은 점도 증가를 초래하지 않는다(또는 극소함). 모노산 하이브리드를 나타내는 염기 지시약으로의 표준 적정 기술을 사용하는 것은 산가를 제공한다. 적어도 한 실시형태에 있어서, 모노산 하이브리드는 레불린산이다. 레불린산은 약 460mgKOH/g의 산가를 가져도 좋다.
하나 이상의 실시형태에 의하면, 모노산 하이브리드는 모노산 에스테르 하이브리드이어도 좋다. 소정 실시형태에 있어서, 모노산 에스테르 하이브리드는 프로톤을 공여하기 위한 유리산으로서 기능할 수 있는 단일, 미보호 카르복실기를 포함한다. 일반식(II)는 본 발명에 개시된 조성물에 사용하기에 적합한 모노산 에스테르 하이브리드를 나타낸다.
Figure 112011030745971-pct00016
일반식(II)에 있어서, 모노산 에스테르 하이브리드는 1개의 유리산기(-COOH) 및 R기를 통해 서로 연결된 에스테르기를 포함한다. 모노산 에스테르 하이브리드는 반응 동안 보호되지 않고, 이것은 상기 조성물을 제공하기 위해 사용되는 단계의 수를 감소시켜 상기 조성물의 제조를 단순화한다. 모노산 에스테르 하이브리드는 플럭싱제로서 기능하여 금속 분말 및/또는 땜납 분말로부터 산화물을 제거할 수 있다. 특히, 카르복실기의 프로톤은 금속 표면으로부터 산화물을 제거하는데 사용되는 활성 프로톤을 제공할 수 있다. 모노산 에스테르 하이브리드는 단관능성이고, 연쇄 정지제로서 작용하여 조성물의 전체 포트 라이프를 연장시킨다. 실시예에 있어서, 모노산 에스테르 하이브리드가 구리 분말에 첨가되는 경우에는 약 1시간 내에 실온에서의 플럭싱 작용을 나타내는 청색-녹색이 나타난게 된다. 미보호 액체 다관능성(즉, 가교할 수 있는) 카르복실산, 2관능성 에폭시, 무수물, 구리 분말 및 땜납 분말을 포함한 조성물은 점도를 빠르게 증가시켜 60분 후에는 혼합하기에 너무 걸쭉해진다. 모노산 에스테르 하이브리드를 갖는 동일한 포뮬레이션은 점도 증가를 초래하지 않는다(또는 극소함). 모노산 에스테르 하이브리드를 나타내는 염기 지시약으로의 표준 적정 기술을 사용하는 것은 산가를 제공한다.
소정 실시형태에 있어서, 본 발명에 개시된 조성물은 카르복실기, 에스테르기 및 그들 사이에 선택된 수의 원자를 포함하는 모노산 에스테르 하이브리드를 포함해도 좋다. 모노산 에스테르 하이브리드의 일반식은 이하 일반식(III)으로 나타내어진다.
Figure 112011030745971-pct00017
일반식(III)에 있어서, n은 변할 수 있고, 일반적으로는 1~12이며, 보다 구체적으로는 1~9이고, 예를 들면 1~6 또는 1~3이다. 소정 실시예에 있어서, 2개의 카르보닐기 사이의 CH2기는 예를 들면, 시클로부탄, 시클로펜탄 또는 시클로헥산 등의 시클릭 환의 형태를 취해도 좋다. 이러한 예에 있어서, 2개의 CH2기는 CH기를 대신하여 환상 탄소에 적절한 4가를 제공할 수 있다. 소정 실시예에 있어서, R1은 메틸, 에틸, 프로필 및 다른 포화 알킬쇄, 예를 들면 탄소 원자수가 1~6개인 지방족 또는 분기상 알킬쇄에서 선택되어도 좋다. R1로서 선택된 기는 3급 아민 또는 헤테로 원자를 포함하고 실제로 비반응성인 다른 기를 비제한적으로 포함하는 기를 함유하는 1개 이상의 헤테로 원자로 치환되어도 좋다. 일반식(III)의 모노산 에스테르 하이브리드는 일반식(III)의 카르복실기가 일반적으로 분자 내의 유일한 반응 부위가 되도록 선택되어도 좋다. 따라서, 일반식(III)의 분자를 사용한 가교는 실제로 일어나지 않지만, 대신에 일반식(III)은 연쇄 정지제로서 기능한다. 이러한 연쇄 정지제를 사용하는 것은 예상되지 않은 이점 및 가교제를 사용한 조성물에 비하여 보다 낮은 점도, 보다 낮은 조기 경화 가능성, 보다 개방된 네트워크로 인한 보다 높은 전도성 재료 부하율, 이산화탄소 발생의 감소로 인한 보다 적은 공동 형성 등을 비제한적으로 포함하는 결과를 제공한다.
소정 실시형태에 있어서, 모노산 에스테르 하이브리드는 과량의 알콜과 무수물을 반응시킴으로써 제조되어도 좋다. 소정 실시예에 있어서, 무수물과 반응하는 알콜은 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, sec-부틸알콜, t-부틸알콜 또는 탄소 원자수가 1~6개인 다른 알콜이어도 좋다. 소정 실시예에 있어서, 상기 알콜은 포화 알콜이다. 상기 알콜은 일반적으로 1개의 OH기를 포함하는 알콜이지만, 디올 또는 폴리올은 아니다. 상기 알콜과 반응하는 정확한 무수물은 다양해도 좋지만, 소정 실시예에 있어서 상기 무수물은 숙신산 무수물, 2,2-디메틸글루타르산 무수물, 2,2-디메틸숙신산 무수물, 에탄산 무수물, 프로판산 무수물, 부탄산 무수물, 펜탄산 무수물, 헥산산 무수물, 헵탄산 무수물, 옥탄산 무수물, 노난산 무수물, 데칸산 무수물, 도데칸산 무수물, 메틸헥사히드로프탈산 무수물(MHHPA) 또는 다른 적합한 지방족 또는 환상 포화 무수물 중 1종 이상이다. 무수물 중 정확한 원자수를 선택하여 상기 조성물의 전체 네트워크를 변화시켜도 좋다. 예를 들면, 알콜을 탄소 원자수가 보다 많은 무수물과 반응시켜 보다 저밀도로 팩킹된 바인더를 제공하고, 반면 다른 실시예에서는 탄소 원자수가 보다 적은 무수물을 사용하여 보다 근접하게 패킹된 바인더를 제공하는 것이 바람직할 수도 있다.
특정 실시형태에 있어서, 모노산 에스테르 하이브리드는 이하 반응식에 나타내어진 바와 같이 과량의 알콜과 숙신산 무수물의 반응에 의해 제조되어도 좋다.
Figure 112011030745971-pct00018
모노산 생성물은 예를 들면, Nandhini et al., J. MoI. Cat. A: Chem., vol. 243, 2006, pp. 183~193 및 Bart et al., Int. J. Chem. Kin., vol. 26, 1994, pp. 1013~1021에 기재된 이종 및 동종 촉매를 사용하여 제조되어도 좋다. 그러나, 촉매 반응은 요구되지 않는다. 특히, 다량의 모노에틸숙시네이트는 촉매 반응을 사용하지 않고 상기 반응식에 나타낸 바와 같이 과량의 에탄올을 사용한 숙신산 무수물의 승온 알콜화를 통해 제조되어도 좋다. 계속해서, 반응 혼합물로부터 과량의 에탄올을 감압 하에 제거해도 좋다.
소정 실시형태에 있어서, 하기 일반식(IV)로 나타내어진 모노산 에스테르 하이브리드와 함께 또는 대신에 아미드에스테르(또는 다른 친핵성기)를 사용해도 좋다.
Figure 112011030745971-pct00019
일반식(IV)에 있어서, R3은 -NH2, -SH, -OH 또는 바람직한 분자의 반응에 따라 다른 적합한 친핵성기 또는 탈리기이어도 좋다. R1은 일반식(II) 또는 일반식(III)에 관해서 상술한 기 중 어느 하나이어도 좋고, n은 변해도 좋으며, 일반적으로 1~12이고, 보다 구체적으로는 1~9이며, 예를 들면 1~6 또는 1~3이다.
소정 실시예에 있어서, 본 발명에 개시된 조성물은 소정예에 있어서 모노산 하이브리드 및/또는 금속과 결합해도 좋은 무수물의 형태를 취할 수 있는 반응성 모노머 또는 폴리머도 포함해도 좋다. 소정 실시예에 있어서, 무수물은 (2-도데센-1-일)숙신산 무수물, (2-노넨-1-일)숙신산 무수물, 1,8-나프탈산 무수물, 메틸헥사히드로프탈산 무수물, 테트라히드로프탈산 무수물, 메틸나트산 무수물, 알케닐숙신산 무수물, 2,3-디메틸말레산 무수물, 3-히드록시프탈산 무수물, 4-메틸프탈산 무수물, 디메틸말레산 무수물, 디페닐말레산 무수물 또는 다른 적합한 무수물에서 선택되어도 좋다. 메틸나트산 무수물은 그 강한 비시클릭 구조 때문에 보다 높은 유리 전이 온도를 갖는 폴리머를 생산한다. 알케닐숙신산 무수물은 그들의 긴 지방족쇄 때문에 폴리머에 보다 적은 흡습성 및 보다 낮은 유리 전이 온도를 부여한다. 무수물 중 정확한 원자수를 선택하여 상기 조성물의 전체 네트워크를 변화시켜도 좋다. 예를 들면, 탄소 원자수가 보다 많은 무수물을 사용하여 보다 많은 공동 체적을 갖는 보다 개방된 폴리머 네트워크를 갖고, 반면 다른 실시예에서는 탄소 원자수가 보다 적은 무수물을 사용하여 보다 근접하게 패킹된 바인더를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 소정 실시예에 있어서, 상기 무수물은 약 3개~약 12개의 탄소 원자를 포함해도 좋고, 보다 구체적으로는 약 4개~약 8개의 탄소 원자를 포함해도 좋으며, 예를 들면 약 5개~약 7개의 탄소 원자를 포함해도 좋다. 유사하게, 가교를 촉진시키거나 또는 가교를 정지시키기 위해서 상기 무수물의 불포화도를 증가된 수준의 가교를 선호하는 보다 높은 불포화도로 선택해도 좋다.
소정 실시형태에 있어서, 본 발명기 개시된 조성물은 1종 이상의 금속을 포함해도 좋다. 상기 조성물에 첨가되는 금속의 정확한 형태는 다양할 수 있고, 소정 실시예에서 상기 금속은 분말, 예를 들면 소결 또는 미소결 분말, 염, 입자, 나노 입자, 예를 들면 캡핑 또는 미캡핑된 나노 입자, 플레이크, 예를 들면 윤활제를 갖는 플레이크, 또는 금속이 예를 들면 WO2008017062에 기재된 바와 같은 형태를 취해도 좋은 다른 형태이어도 좋다. 본 발명에서 사용된 바와 같이, 캡핑된 금속 입자는 금속기에 기능화된 유기 부분을 포함하는 것을 나타내고, 한편 코팅된 금속 입자는 금속 상에 1개 이상의 다른 재료가 소정 방법으로 증착된 것을 나타내지만, 금속과 증착된 재료 사이에 화학적 결합이 반드시 존재할 필요는 없다. 소정 실시예에 있어서, 금속은 은 코팅 구리, 주석 코팅 구리 또는 안티몬 코팅 구리의 형태를 취해도 좋다. 구리를 은 또는 다른 보호성 재료로 코팅함으로써, 구리의 표면 산화를 대폭 감소시킬 수 있고, 전체 전도성도 향상시킬 수 있다. 따라서, 소정 실시형태에 있어서 금속은 예를 들면, 산화를 감소, 저항 또는 저해하기 위해 통상적으로 사용되는 재료, 예를 들면 폴리머 코팅 등의 항산화제 재료로 코팅되어도 좋다. 다른 실시예에 있어서, 금속은 열가소성 수지, 고체 열경화성 수지 또는 자기 조립 단층으로 캡핑 또는 코팅되어도 좋다. 적합한 열가소성 수지의 예로는 폴리이미드(PI), 실록산폴리이미드(SPI), 폴리술폰(PS), 폴리페닐술폰, 폴리에테르술폰(PES, PESU), 폴리아릴렌에테르(PAE), 페녹시 수지, 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에스테르(PE), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리아미드(PA), 폴리옥시메틸렌(POM), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 액정 폴리머(LCP), 가교 실리콘 및 폴리우레탄(PU)이 열거되지만, 이들에 제한되는 것은 아니다. 적합한 고체 열경화성 수지의 예로는 에폭시 수지, 페놀계 에폭시 수지, 크레졸노발계 에폭시 수지, 환상 지방족 에폭시 수지, 나프탈렌계 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔 에폭시 수지, 비페닐 에폭시 수지, 에폭시화 실리콘 수지, 말레이미드 수지, 비스말레이미드 수지, 시아네이트 에스테르 수지, 디시아네이트 에스테르 수지, 벤즈옥사진 수지, 아크릴레이트 수지, 메타크릴레이트 수지, 폴리올레핀 수지, 기능성 폴리우레탄, 폴리부타디엔 수지, 기능성 폴리부타디엔 수지, 카르복시말단화 부타디엔-아크릴로니트릴(CTBN)이 열거되지만, 이들에 제한되는 것은 아니다. 자기 조립 단층을 형성할 수 있는 재료의 예로는 트리아졸, 벤조트리아졸, 벤즈아미디졸, 이미디졸 또는 유기산이 열거되지만, 이들에 제한되는 것은 아니다. 소정 실시예에 있어서, 조성물의 중량의 대부분은 금속 유래이다. 예를 들면, 조성물의 중량에 대한 금속의 중량%는 50%를 초과해도 좋고, 75%를 초과해도 좋으며, 또는 전체 조성물이 고도로 전기 전도성이 되도록 심지어 90% 또는 95%를 초과해도 좋다.
소정 실시형태에 있어서, 사용된 정확한 금속은 다양할 수 있고, 은 코팅 구리, 구리, 은, 알루미늄, 금, 플래티늄, 팔라듐, 로듐, 니켈, 코발트, 철, 몰리브덴 및 그들의 합금 및 혼합물이 열거되지만, 이들에 제한되는 것은 아니다. 조성물에 땜납을 포함시킴으로써 적어도 일부 금속이 제공되는 실시형태에 있어서, 상기 땜납으로는 주석, 비스무트, 리드, 아연, 갈륨, 인듐, 텔루륨, 수은, 탈륨, 안티몬, 셀레늄 및 그들의 혼합물 및 합금이 열거되지만, 이들에 제한되는 것은 아니다. 소정 실시예에 있어서, 제 1 금속 및 제 2 금속을 사용해도 좋다. 소정 실시예에 있어서, 2종의 금속의 융점은 소망의 전도성 및/또는 소망의 물리적 특성을 전체 조성물에 제공하기 위해 선택된 각 금속의 함량에 따라 다를 수 있다.
소정 실시예에 있어서, 본 발명에 개시된 조성물에 사용된 금속은 1종 이상의 형태로 제공되어도 좋다. 예를 들면, 금속 분말은 금속 합금 땜납과 혼합되어 조성물에 다른 종류의 금속을 제공해도 좋다. 따라서, 상기 조성물 중의 금속의 출처 또는 종류는 다를 수 있고, 다양할 수 있다. 예를 들면 상기 조성물 중의 금속은 예를 들면, 주석-비스무트 또는 SnAgCu 땜납 합금과 은 코팅 구리의 조합이어도 좋다.
소정 실시형태에 있어서, 본 발명에 개시된 조성물은 예를 들면 에폭시 수지 등의 수지도 포함해도 좋다. 에폭시 수지의 예로는 저비점 액체 에폭시가 열거되고, 특히 바람직하게는 에폭시화 비스페놀 F, 에폭시화 비스페놀 A, 환상 지방족 에폭시, 나프탈렌계 에폭시 Epiclon® HP-4032D(DIC, Japan) 및 다관능성 에폭시 MY-0510(Huntsman, USA)이 열거되지만, 이들에 제한되는 것은 아니다. 비스페놀 A 및 F 수지는 점도가 낮으므로 보다 높은 금속 부하를 가능하게 하고, 유리 전이 온도(Tg)가 낮은 폴리머 내지 적절한 폴리머를 생산한다. 나프탈렌계 에폭시 HP-4032D는 보다 높은 Tg를 제공하고, 보다 가수분해 내성인 것으로 보고되지만, 그 점도도 매우 높다. 환상 지방족 및 다관능성 에폭시 MY-0510은 잠재적으로 저점도 및 Tg를 모두 제공할 수 있다.
소정 실시예에 있어서, 본 발명에 개시된 조성물은 1종 이상의 카르복실산도 포함해도 좋다. 소정 실시예에 있어서, 이하 특성: 1) 저점도 및 2) 저당량(고산가)을 갖는 카르복실산이 선택되어도 좋다. 이것은 저중량 방향족 모노카르복실산(벤조산, 페닐아세트산 등) 및 플럭스 형성에 일반적으로 사용되는 지방족 디카르복실산(글루타르산, 숙신산 및 아디프산)이 융점이 80℃ 이하인 결정성 고체인 점에서 시도를 나타낸다. 본 발명에 개시된 조성물에 사용된 경우, 이들 재료는 점도를 증가시키도록 작용할 수 있다.
소정 실시형태에 있어서, MHHPA 및 일반적인 카르복실산과 에폭시화 비스페놀 F 수지의 화학양론적 혼합물을 본 발명에 개시된 조성물에 사용해도 좋다. 이들 재료의 조합 예시와 생성물의 예시를 이하에 나타낸다.
Figure 112011030745971-pct00020
본 발명에 개시된 조성물에 사용된 성분에 대한 예시 중량%는 이하에 상세하게 기재된다.
소정 실시형태에 있어서, 본 발명에 개시된 조성물은 액상 소결(LPS) 프로세스에 사용하여 전기 소자 및/또는 전기 소자의 부품 사이의 조인트 제조시 사용하기에 적합한 재료가 제공되어도 좋다. 액상 소결에 있어서, 액상은 상기 조성물 중의 금속의 균질화의 결과로 단시간 존재한다. 예를 들면, 공융점을 나타내거나 또는 소정 조성물 및 소정 온도(T1)에서 용융되는 2종 이상의 다른 금속이 선택되어도 좋다. 상기 2종의 금속의 혼합물은 소망의 최종 비율로 조제되어도 좋고, 최종 조성물은 T1에서 고체이다. 상기 혼합물을 T1로 가열하는 것은 액상의 형성을 초래한다. 액상은 주위 고상에 매우 높은 용해성을 가지므로 고체로 빠르게 확산되고, 최종적으로는 T1에서 고화된다. 확산 균질화는 상기 혼합물을 평형 융점 이상으로 가열할 필요 없이 최종 조성물을 제공한다. 금속 및 바인더 시스템을 포함하는 재료를 제공하기 위해서 본 발명에 개시된 조성물에 LPS를 사용해도 좋다. 상기 재료는 인쇄 회로 기판을 비제한적으로 포함하는 전기 소자에 있어서의 전기적 조인트, 전도성 통로 또는 다른 적합한 구조를 형성하는데 사용되어도 좋다. 소정 실시예에 있어서, 재료의 점도는 소망의 패턴을 기판 상에 증착시키고, 이어서 증착된 패턴을 소결 및/또는 경화시킴으로써 인쇄 회로가 제공될 수 있도록 선택되어도 좋다. 가열 동안, 바인더 재료는 금속에 대한 플럭스로서 작용하고, 이것은 액상 소결 프로세스가 발생되게 한다. 가열 후, 바인더는 얻어진 임의의 산화물에 결합할 수 있다.
소정 실시예에 있어서, 본 발명에 기재된 조성물과 함께 또는 제조시에 1종 이상의 용제, 촉매, 첨가제, 희석제 등이 사용되어도 좋다. 선택된 정확한 용제 또는 용제들은 적어도 일부 혼합물의 소망의 점도 및 용제 중의 성분의 소망의 용해성에 의존해도 좋다. 적합한 용제로는 케톤, 아세테이트, 에스테르, 락톤, 알콜, 에테르, 폴리에테르, 글리콜에테르, 글리콜에테르에스테르, 탄화수소, 방향족 용제, 알킬아릴에테르 및 테르펜이 열거되지만, 이들에 제한되는 것은 아니다. 보다 구체적으로는 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 부틸에테르, 2염기성 에스테르, 4-부티로락톤, 카르비톨아세테이트, 부틸카르비톨아세테이트 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PM 아세테이트)가 열거된다. 추가의 적합한 용제는 본 발명의 이점이 주어진 당업자에 의해 조성물에 사용시 선택된 특정 재료에 기초하여 사전에 선택될 것이다. 예를 들면 TPP, TPP-K, TPP-BQ 등의 잠재적 촉매의 예는 본 발명에 기재된다. 단관능성 희석제의 예로는 본 발명에 기재된 것이 열거되지만, 이들에 제한되는 것은 아니다.
상기 조성물이 모노산 하이브리드, 에폭시 수지, 무수물 및 적어도 1종의 금속을 포함하는 소정 실시형태에 있어서, 상기 조성물의 중량에 대한 성분의 중량%는 이하: 모노산 하이브리드 약 0.5중량%~약 10중량%, 에폭시 수지 약 2중량%~약 10중량%, 무수물 약 0.5중량%~약 8중량% 및 금속 약 80중량%~약 95중량%와 같이 변할 수 있다. 상기 조성물이 금속, 땜납, 수지, 모노산 하이브리드 및 무수물을 포함하는 실시형태에 있어서, 상기 조성물의 중량에 대한 성분의 중량%는 이하: 금속 약 80중량%~약 95중량%, 땜납 약 35중량%~약 65중량%, 수지 약 2중량%~약 10중량%, 모노산 하이브리드 약 0.5중량%~약 10중량% 및 무수물 약 0.5중량%~약 8중량%와 같이 변할 수 있다. 상기 조성물이 금속 및 유기 바인더를 포함하는 실시형태에 있어서, 상기 조성물의 중량에 대한 성분의 중량%는 금속 약 80중량%~약 95중량% 및 바인더 약 5중량%~약 20중량%이어도 좋다. 바인더 자체에 에폭시 수지, 무수물 및 모노산 하이브리드가 포함된 경우, 바인더의 중량에 대한 바인더 중의 성분의 중량%는 이하: 수지 약 20중량~약 90중량%, 무수물 약 0중량%~약 45중량% 및 모노산 하이브리드 약 5중량%~약 40중량%와 같이 변할 수 있다. 추가의 중량%는 소망의 재료 특성에 따라 사용되어도 좋다.
소정 실시형태에 있어서, 본 발명에 개시된 조성물은 추가적 성분, 첨가제, 경화제, 촉매 등을 포함해도 좋다. 소정 실시예에 있어서, 본 발명에 개시된 조성물에 에폭시기, 아민기, 아미드기, 알콜기, 알케닐기, 알릴기, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 시아네이트에스테르 및 말레이미드에서 선택되는 적어도 1개의 반응성 부분을 포함하는 적어도 1종의 추가적 성분 또는 재료가 사용되어도 좋다. 이미다졸, 포스핀, 포스페이트, 아미드, 페놀 및 예를 들면 오르가노-주석 착체 등의 금속 카르복실레이트 또는 아세토아세테노에이트 금속 착체를 비제한적으로 포함하는 금속염 등의 촉매가 사용되어도 좋다. 또한, 퍼옥시드 등의 개시제가 첨가되어도 좋다. 소정 실시예에 있어서는 점도 조절제가 포함되어도 좋다.
소정 실시예에 있어서, 본 발명에 개시된 조성물은 반도체 칩과 기판 또는 가열 싱크 사이에 열 및/또는 전기 전도성이 요구될 수 있는 전자 부품에 사용되어도 좋다. 예를 들면, 상기 조성물은 반도체 칩과 기판 또는 가열 싱크 사이에 열 및/또는 전기 통로를 제공하는데 사용되어도 좋다. 소정 실시예에 있어서, 적어도 1개의 층이 본 발명에 개시된 조성물 중 1종 이상을 포함하는 적어도 3개의 층을 포함하는 소자가 제공된다. 예를 들면, 상기 소자는 하층, 전도성 조성물을 포함하는 상호 접속층 및 상층을 포함해도 좋다. 상층과 하층 사이에 본 발명에 개시된 조성물 중 1종 이상을 포함하는 상호 접속층을 통해서 1개 이상의 열 및/또는 전기 접속을 제공해도 좋다. 예를 들면, 상층은 1개 이상의 반도체 칩 또는 예를 들면 Si, GaAs 또는 SiC 웨이퍼 등의 반도체 웨이퍼 제조 기술에 의해 제조될 수 있는 다른 전기 소자를 포함해도 좋다. 하층은 단단한 폴리머 복합 세라믹 또는 금속 기판 또는 다른 적합한 재료로 포함되어도 좋다. 소정 층에 있어서, 적합한 기판 상에 단순 또는 복잡한 패턴으로 증착 및 경화된 본 발명에 개시된 조성물은 하층과 상층 사이에 접착을 제공하고, 또한 금속 리드 프레임 또는 기판에 납땜할 수 있는 금속으로 코팅된 칩의 바닥 사이에 열 및 전기 상호 접속을 제공한다. 소정 실시예에 있어서, 상기 조성물은 다이 부착 땜납 또는 접착제 등의 특정 접속을 제공하는데 사용되어도 좋다.
다른 실시예에 있어서, 본 발명에 개시된 조성물은 1개 이상의 부분 또는 층을 갖는 유기 또는 세라믹 기판 상에 장착된 플립 칩 다이와 금속 가열 싱크 사이에 열 접속을 제공하는데 사용되어도 좋다. 예를 들면, 본 발명에 개시된 1개 이상의 조성물을 사용하여 제조된 상호 접속은 다이가 장착된 표면과 금속 가열 싱크 사이에 열 통로를 제공해도 좋다. 다른 실시예에 있어서, 본 발명에 개시된 1개 이상의 조성물은 납땜 가능한 표면을 갖는 플립 칩 다이의 상부에 증착되어도 좋고, 이어서 증착된 재료 상에 뚜껑으로 대체되며, 경화 후 다이와 상층 또는 금속 가열 싱크 사이에 열 접속이 제공되어도 좋다.
또한, 본 발명에 개시된 조성물의 접착 특성은 상기 다이에 소망의 표면을 얻기 위해 사용되어도 좋다. 예를 들면, 적합한 2전기성 재료로 패턴화된 본 발명에 기재된 1종 이상의 전기 전도성 조성물을 갖는 조립체가 연결 상호 접속층을 포함하는 부착된 다이를 포함하는 전자 부품이 제조되어도 좋다. 소정 실시예에 있어서, 적합한 2전기성 재료는 기판과 성분 또는 다이 사이에 접착을 제공하고, 한편 전기 전도성 조성물은 기판의 접속 패드와 부착된 반도체 칩 사이에 전기 상호 접속 및 접착을 제공한다.
소정 실시형태에 있어서, 하층 상에 본 발명에 개시된 적어도 1종의 조성물을 포함하는 중간층을 배치하고 상기 중간층 상에 상층을 배치하는 것을 포함하는 전자 부품의 조립 방법이 제공된다. 전체 조립체는 예를 들면, 경화, 소결 리플로우 또는 리워크 조작 등을 행하여 더 가공되어도 좋고, 또는 다이를 비제한적으로 포함하는 추가적 성분이 상층 또는 하층에 부착되어도 좋다. 추가의 층 또는 재료가 증착되어 다층 인쇄 회로 기판이 제공되어도 좋다.
예시 방법에 있어서, 본 발명에 개시된 1종 이상의 조성물을 사용하여 제조된 적어도 1개의 수직 상호연결 통로를 갖는 전자 부품은 동일한 평면 상에 또는 수직으로 부착된 1개의 칩 또는 다수의 칩을 포함해도 좋다. 이어서, 본 발명에 개시된 1종 이상의 조성물은 각각의 기판 상에 디스펜싱, 스텐실 인쇄, 스크린 인쇄, 분사, 스탬핑, 닥터 블레이딩, 커튼 코팅 등의 각종 기술 또는 당업자에게 공지된 다른 방법에 의해 소망의 패턴으로 도포되어도 좋고, 각 층은 다른 층과 동일하거나 상이해도 좋다. 이어서, 상기 조성물은 경화되거나 또는 단순히 건조되어 미경화되고, 한편 얇은 기판들은 정렬되어 가압 하에 함께 접합된다. 접합 압력은 도전층이 기판과 상호 접속되게 할 수 있고, 상호 접속은 한쪽 면에 동일한 접착성 조성물의 회로 패드와 접촉하는 상술한 전도성 조성물에서 이루어진다. 상기 조성물의 경화는 이 접합 프로세스 이전, 동안 또는 이후에 이루어져도 좋다. 그 결과 다층 전자 부품이 얻어진다.
본 발명에 개시된 조성물이 인쇄 회로 기판의 제조시에 사용되는 경우, 경화 온도는 약 220℃~약 290℃, 보다 구체적으로는 약 255℃~약 285℃, 예를 들면 약 265℃~약 275℃의 범위여도 좋다. 사용에 적합한 2전기성 재료로는 폴리이미드, 구리 클래드 폴리이미드 및 유사 재료가 열거되지만, 이들에 제한되는 것은 아니다.
소정 실시예에 있어서, 본 발명에 개시된 조성물은 다층 조립체를 포함하는 전자 부품을 조립하는 방법에 있어서 사용되어도 좋다. 소정 실시형태에 있어서, 상기 방법은 상층과 하층 사이의 층에 본 발명에 개시된 1종 이상의 조성물을 포함하여 전자 부품에 있어서 적어도 2개의 인접하지 않은 층 사이에 열 및/또는 전기적 통로를 제공해도 좋다.
소정 실시예에 있어서, 전자 부품의 조립을 용이하게 하는 방법이 제공된다. 소정 실시예에 있어서, 상기 방법은 본 발명에 기재된 1종 이상의 조성물을 사용하기 위한 부가적인 지시와 함께 상기 조성물을 제공하는 것을 포함한다. 소정 실시예에 있어서, 조성물 및 사용을 위한 지시를 포함한 키트도 제공될 수 있다.
소정 실시예에 있어서, 경화된 조성물이 제공된다. 소정 실시예에 있어서, 상기 조성물은 본 발명에 기재된 임의의 1종 이상의 조성물, 예를 들면 연쇄 정지제로서 기능하는 모노산 하이브리드, 에폭시 수지, 무수물 및 상기 조성물을 전도성이 되게 하는 유효량의 적어도 1종의 금속을 포함하는 경화된 형태의 조성물을 포함해도 좋다. 다른 실시예에 있어서, 상기 경화된 조성물은 금속, 땜납 또는 땜납 합금, 수지, 연쇄 정지제로서 기능하는 모노산 하이브리드 및 무수물을 포함하는 경화된 형태의 조성물이어도 좋다. 또 다른 실시예에 있어서, 상기 경화된 조성물은 금속, 및 에폭시 수지, 무수물 및 연쇄 정지제로서 기능하는 모노산 하이브리드를 포함하는 유기 바인더를 포함하는 경화된 형태의 조성물이어도 좋다. 소정 비제한적 실시형태에 있어서, 모노산 하이브리드는 모노산 에스테르 하이브리드이어도 좋다.
소정 실시형태에 있어서, 본 발명에 개시된 조성물은 웨이퍼 레벨 상에 사용되어도 좋다. 예를 들면, 웨이퍼 또는 기판에 1종 이상의 상기 조성물을 사전 도포하고, 이어서 건조 또는 부분 중합(b-스테이징)하는 것이 행해져도 좋다. 상기 조성물은 예를 들면, 건조 또는 b-스테이징 후에 비점착성 표면을 제공할 수 있는 고체 열경화성 수지를 포함해도 좋다. 또한, b-스테이징은 경화 역학이 다른 수지의 종류를 선택함으로써 제어될 수 있다. 최종 사용자가 취급하기 용이한 비점착성 표면을 얻도록 유기 바인더 부분만을 경화(즉, 가교)시키기 위한 의도이다. 미반응 또는 잠재적 수지는 연성이고, 보조제 또는 가열, 가압 또는 가열과 가압 모두를 이용하여 접착성 결합을 제공할 수 있다. 또한, 상기 조성물은 고체 모노산 하이브리드 분자, 예를 들면 고체 모노산 에스테르 하이브리드 분자를 포함하여 웨이퍼 또는 기판 상에 비점착성 조성물을 생성시 보조해도 좋다. 일단, 상기 조성물을 웨이퍼 또는 기판 상에 증착시키고, 이것을 앰비언트 조건 하에 저장해도 좋다. 금속 분말은 쉽게 산화되지 않는 귀금속으로 코팅 또는 밀봉되거나 또는 유기 또는 폴리머 코팅이 용융, 증발, 용해 및 분리되어 금속에 땜납이 결합되도록 유기 또는 폴리머 코팅 금속 입자인 것이 바람직할 수 있다. 또한, 상기 조성물을 칩화하거나 다이싱 블레이드를 거밍하지 않고 웨이퍼 또는 기판이 쉽게 다이싱 또는 단일화될 수 있도록 상기 조성물은 건조 또는 b-스테이징 후에 충분한 기계적 특성을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 조성물은 웨이퍼 레벨 공정 동안 충분한 기계적 강도를 제공하는 열가소성 수지를 함유해도 좋다.
소정 실시형태에 있어서, 본 발명에 개시된 조성물은 전자 부품 상에 또는 그 주변에 배치된 오버몰드를 포함하는 적어도 1개의 전자 부품을 포함하는 전자 조립체에 또는 함께 사용되어도 좋다. 소정 실시예에 있어서, 전자 부품은 반도체 부품이다. 다른 실시예에 있어서, 오버몰드는 에폭시 몰드 화합물, 실리콘 캡슐화제, 액체 에폭시 캡슐화제, 유리, 트랜스퍼 몰드형 에폭시 수지 및 액체 주입 몰드형 수지 또는 가열, 환경 또는 사용 환경에서 다른 조건으로부터의 보호를 제공할 수 있는 다른 적합한 화합물로 이루어지는 군에서 선택될 수 있다.
소정 실시예에 있어서, 전자 부품을 보호하기 위해서 캐비티 패키지 내에 본 발명에 기재된 1종 이상의 조성물을 포함하는 전자 부품을 포함하는 전자 패키지가 개시된다. 소정 실시형태에 있어서, 캐비티 패키지는 상기 패키지를 캡핑하는 뚜껑을 포함해도 좋다. 소정 실시예에 있어서, 상기 뚜껑은 땜납, 유리, 프릿 및 폴리머 실런트로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 재료를 사용하여 캐비티 패키지에 밀봉될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 뚜껑은 확산 접합, 무요오드 접합 또는 상기 패키지에 뚜껑을 부착 또는 접합시키기 위한 다른 프로세스를 이용하여 캐비티 패키지에 밀봉될 수 있다.
소정 실시형태에 있어서, 기판 상에 상기 조성물을 디스펜싱하고, 상기 조성물을 스크린 인쇄하고, 상기 조성물을 스텐실 인쇄하고, 상기 조성물을 분사하는 것 등을 포함하는 본 발명에 기재된 적어도 1종의 조성물을 기판 상에 증착하는 방법이 개시된다. 인쇄 또는 증착은 수동으로 또는 자동화 인쇄 장치를 사용하여 행해져도 좋다. 상기 조성물의 점도는 점도 조절제 또는 희석제를 사용하여 조절되어 증착의 방식을 선택하는 것을 가능하게 해도 좋다.
소정 실시형태에 있어서, 본 발명에 기재된 1종 이상의 조성물을 웨이퍼에 도포하는 것을 포함하는 방법이 제공된다. 소정 실시형태에 있어서, 웨이퍼는 건조되어도 좋고 그리고/또는 상기 조성물은 폴리머화되어도 좋다. 또한, 웨이퍼의 가공을 비제한적으로 포함하는 추가 단계를 더 행해도 좋다. 예를 들면, 와이어 결합 및 상호 접속을 포함하는 반도체 부품(또는 다른 전자 부품)은 트랜스퍼 몰드형 에폭시 수지, 액체 주입 몰드형 수지, 액체 캡슐화제, 실리콘 캡슐화제 또는 다른 적합한 재료를 사용한 밀봉에 의해 더 보호되어도 좋다. 또한, 반도체는 본 발명에 기재된 바와 같이 뚜껑을 갖는 캐비티 패키지의 폐쇄 환경에서 패킹함으로써 더 보호되어도 좋다.
이하, 소정 구체예를 기재하여 본 발명에 기재된 기술의 신규 특성의 일부를 설명한다.
실시예 1
과량의 에탄올과 숙신산 무수물을 165℃의 온도에서 반응시키고, 이어서 임의의 잔류 에탄올을 진공 증착시킴으로써 모노산 에스테르 하이브리드를 제조했다. 얻어진 모노에틸숙시네이트의 IR 스펙트럼(KBr 플레이트 상에 도말)은 도 1에 나타내어진다. 약 3350cm-1의 산성 -OH 스트레치 이외에, 상기 재료는 에스테르-카르보닐(1735cm-1) 및 산-카르복실 스트레치(1714cm-1) 모두를 특징으로 한다.
실시예 2
실시예 1 유래의 모노산 에스테르 하이브리드를 사용하여 88중량%의 금속을 포함하는 조성물을 제조했다. 금속 함량에 대해 정상화되었을 경우 상기 혼합물은 구리 분말(30~60%), SAC 합금(0~35%), SnBi(0~35%) 및 은 플레이크(0~10%)로 이루어졌다.
유기 바인더/플럭스 시스템은 주로 에폭시로서의 에폭시화 비스페놀 F(50~60%), 무수물로서의 MHHPA(24~30%) 및 산으로서의 모노에틸숙시네이트(14~22%)로 이루어졌다. 표준 이미다졸 촉매를 사용하여, 경화제(무수물+산)에 대한 에폭시의 비는 화학양론적 평형(1:1)을 유지했지만, 산/무수물 몰비는 0.2~0.8로 변화되었다. 혼합 후, 그 혼합물을 다단계 동적 프로파일(가열-냉각-가열)을 사용하여 25~300℃에서 20℃/분의 변화율로 시차 주사 열량계로 분석했다. 1st 가열 사이클 동안의 용융 엔탈피로 나눈 2nd 가열 사이클 동안의 SnBi 땜납(Tmelt ~145℃)의 용융 엔탈피의 비는 땜납 합금 전환의 측정량으로서 사용되어 플럭싱 활성이 되었다(식 1 및 도 2).
Figure 112011030745971-pct00021
측정된 조성물은 함량 88%의 금속(SnBi 35.2%, Cu 52.8%) 및 경화제 중의 60mol%의 산을 포함했다. 순수 SnBi 합금의 초기 용융 엔탈피는 약 57J/g이었고, 이것은 약 32.5%의 부하시에 ΔH=19J/g을 제공할 수 있다. 측정된 ΔH값 15.5J/g은 중합 발열의 부분 중첩으로 인하여 보다 낮다. 전환 백분율은 100*(1-[2.4/19.0])≒87%로서 산출되었다. 2nd 가열 사이클에 있어서 ~208℃에서 나타나는 피크는 신규 고용융 금속 합금의 형성에 기여한다.
당량이 공지되어 있는 에폭시(162g/mol), 무수물(168g/mol) 및 모노산 에스테르 하이브리드(146g/mol)로부터 개시하고, 유기상(12중량%)의 평균 밀도를 1.0g/㎤, 금속(88중량%)의 평균 밀도를 9.0g/㎤라고 가정하면, 유기 경화제 중의 산의 mol%로부터 완전히 제형화된 LPS 중의 몰-산/㎤로의 전환하는 것이 유용하다. 88% 금속을 부하하면 LPS의 대략적 밀도는:
Figure 112011030745971-pct00022
이다.
이 단위 체적 내에 0.12×4.59g≒0.55g의 유기 바인더가 존재한다. 경화제 중의 산인 모노에틸숙시네이트가 40mol%인 경우에 있어서, 유기 부분에 있어서의 모노산 에스테르 하이브리드의 중량(및 체적)비는:
Figure 112011030745971-pct00023
이다.
그러므로, 단위 체적당 산의 함량은 0.182×0.5g=0.10g 또는 0.10g/146gmol-1=0.687mmol/㎤이다. 경화제로서의 100mol% 산에 관해서, 산의 함량은 1.79mmol/㎤까지 상승한다. DSC 실험에서의 산에 대한 전환 백분율의 일반적 경향을 도 3에 나타낸다.
실시예 3 - 경화 역학 및 리플로우 프로파일
폴리머상의 경화 역학을 제어하는 것은 재료의 최적 성능에 바람직하다. 이들 시스템의 "개방 시간"은 땜납 용융이 발생할 때와 폴리머가 겔화(이것은 필수적으로 그 순간 형태학적으로 동결됨)될 때 사이의 시간인 것을 특징으로 해도 좋다. J. Hurley et al. Proc, 52nd Elect. Comp. Tech Conf. 2002. pp: 828~833을 참조한다. 도 4는 개방 시간이 짧고 경화 시스템이 빠른 재료를 나타내고, 도 5는 개방 시간이 길고 경화 시스템이 느린 재료를 나타낸다.
한편, 바인더는 너무 빠르게 겔화되어 플럭싱 반응 및 땜납 액상선 위에 연속적 금속 네트워크의 형성을 저해하지 않아야 한다. 한편, 2개의 네트워크(금속 및 폴리머)는 그들의 밀도 및 표면 에너지 차이로 인하여 열역학적으로 비상용이다. 액상선을 초과하는 온도에서 연장된 개방 시간에 걸쳐서 금속과 폴리머상의 그로스상 분리가 일어나 형태가 바람직한 특성 미만이 될 것이다. 이러한 관계는 도 6a~도 6c에 다이아그램으로서 나타내어지고, 여기에서 금속(회색) 및 폴리머(노란색)는 시간 함수로서 나타내어진다. 도 6a를 참조하면, 불충분한 개방 시간은 분리된 금속 입자를 갖는 열악한 네트워크 형성을 초래한다. 적절한 개방 시간은 전도성 통로를 갖는 소망의 네트워크 형성을 초래한다(도 6b). 과도한 개방 시간은 금속과 폴리머 도메인의 그로스상 분리 및 열악한 전기적 특성을 초래할 수도 있다(도 6c). 개방 시간의 변화는 사용된 경화 가속제의 종류 및 농도를 변화시킴으로써 그리고 리플로우 프로파일을 변화시킴으로써 이루어져도 좋다. DSC 실험 데이터를 사용한 경화 역학 및 "자가 촉매적" 또는 Kamal-Sourour 접근 등의 역학 모델의 특성이 이러한 관점에서 매우 유용하다. Y. Lei et al. J. Appl. Poly. Sci., vol. 100, (2006) pp. 1642~1658을 참조한다.
실시예 4
모노산 에스테르 하이브리드, 상기 하이브리드와 반응할 수 있는 수지, 금속 분말(예를 들면, 구리 분말) 및 땜납을 포함하는 조성물을 제조해도 좋다. 상기 에스테르 하이브리드는 카르복실산을 포함해도 좋고, 기계적 특성을 향상시키거나 또는 유기상과의 상용성을 개선하기 위해 유기기를 함유해도 좋다. 부가적으로, 구리는 배리어 코팅으로 보호된다. 부가적으로, 잠재적 촉매를 첨가하여 경화 역학 및 겔화를 제어한다. 부가적으로, 단관능성 반응성 희석제를 첨가하여 분자량을 제어한다.
실시예 5
단관능성 술폰산 및 상기 술폰산과 반응할 수 있는 수지, 구리 분말 및 땜납을 사용하여 조성물을 제조해도 좋다. 술폰산 분자는 기계적 특성을 향상시키거나 또는 유기상과의 상용성을 개선하기 위해 유기기를 함유해도 좋다. 부가적으로, 구리는 배리어 코팅으로 보호된다. 부가적으로, 잠재적 촉매를 첨가하여 경화 역학 및 겔화를 제어한다. 부가적으로, 단관능성 반응성 희석제를 첨가하여 분자량을 제어한다.
실시예 6
단관능성 포스폰산 및 상기 포스폰산과 반응할 수 있는 수지, 구리 분말 및 땜납을 사용하여 조성물을 제조해도 좋다. 포스폰산 분자는 기계적 특성을 향상시키거나 또는 유기상과의 상용성을 개선하기 위해 유기기를 함유해도 좋다. 부가적으로, 구리는 배리어 코팅으로 보호된다. 부가적으로, 잠재적 촉매를 첨가하여 경화 역학 및 겔화를 제어한다. 부가적으로, 단관능성 반응성 희석제를 첨가하여 분자량을 제어한다.
실시예 7
단관능성 퍼플루오로카르복실산 및 상기 퍼플루오로카르복실산과 반응할 수 있는 수지, 구리 분말 및 땜납을 사용하여 조성물을 제조해도 좋다. 퍼플루오로카르복실산 분자는 기계적 특성을 향상시키거나 또는 유기상과의 상용성을 개선하기 위해 유기기를 함유해도 좋다. 부가적으로, 구리는 배리어 코팅으로 보호된다. 부가적으로, 잠재적 촉매를 첨가하여 경화 역학 및 겔화를 제어한다. 부가적으로, 단관능성 반응성 희석제를 첨가하여 분자량을 제어한다.
실시예 8
금속 산화물을 제거할 수 있는 1개의 산성 관능기 및 반응 통로 중에 프로톤 교환이 도입되지 않고 중합할 수 있는 별도의 관능기를 갖는 분자를 함유하는 조성물을 사용하여 본 발명에 기재된 조성물을 제조해도 좋다.
실시예 9
금속 산화물을 제거할 수 있는 1개의 산성 관능기 및 상기 산성 관능기와 결합 및 밀착하여 부식을 방지하도록 고정될 수 있는 적합한 관능기를 갖는 열가소성 수지를 갖는 분자를 함유하는 조성물을 사용하여 본 발명에 기재된 조성물을 제조해도 좋다.
실시예 10
본 발명이 개시된 임의의 조성물은 플럭싱할 수 있는 분자와 반응할 수 있는 UV 경화성 수지를 포함해도 좋다. UV 경화성 수지는 플럭스 잔사를 고정화하기 위해서 금속 네트워크가 형성된 후에 경화될 수 있다.
실시예 11
경화 역학 및 분자량이 조성물 구조 내의 폴리머 도메인 사이즈를 최소화하여 조인트의 폴리머 도메인이 결합선 두께의 50% 미만이 되도록 계획된 조성물이 제조되어도 좋다. 이 두께는 반응성 폴리머 수지의 반응성 및 관능성, 모노산 에스테르 하이브리드 분자의 함량, 촉매의 종류 및 함량, 가열 프로파일 및/또는 단관능성 반응성 수지의 종류 및 함량에 의해 제어될 수 있다.
실시예 12
웨이퍼 또는 기판 상에 1종 이상의 조성물을 사전 도포하고, 이어서 건조 또는 부분 중합(b-스테이징)을 행해도 좋다. 하나의 바람직한 조성물은 건조 또는 b-스테이징 후에 비점착성 표면을 얻을 수 있는 고체 에폭시 수지를 포함해도 좋다. 또한, b-스테이징은 상이한 경화 역학을 갖는 수지 종류를 선택함으로써 제어될 수 있다. 최종 사용자가 취급하기 용이한 비점착성 표면을 얻도록 유기 바인더 부분만을 경화(즉, 가교)시키기 위한 의도이다. 미반응 또는 잠재적 수지는 연성이거나, 또는 보조제 또는 가열시 연화될 수 있고, 보조제를 가지고 또는 가열, 가압 또는 가열과 가압 모두를 이용하여 접착성 결합을 형성한다.
실시예 13
모노산 에스테르 하이브리드는 유기상과 혼합하기 이전에 금속 분말로부터 산화물을 제거하기 위한 세정 공정에 사용되어도 좋고, 양호한 소결을 제공하는데 사용되는 단관능성 카르복실산을 제한하기 위해 사용되어도 좋다. 또한, 이 조성물은 저장 및 취급시 금속 분말의 산화를 방지하기 위해서 안정화제를 함유해도 좋다.
실시예 14
본 발명에 개시된 임의의 조성물은 예를 들면, 1,5-디알킬피리딘 등의 "프로톤 스폰지"와 조합하여 사용하여 조성물의 산성 레벨을 조절해도 좋다.
실시예 15
각종 레벨의 구리 분말을 땜납 분말, 에폭시 수지, 모노산 에스테르 하이브리드, 무수물 및 촉매와 혼합함으로써 소정 페이스트 포뮬레이션을 제조했다. 표 1에 열거된 포뮬레이션을 유기 성분의 제 1 혼합에 의해 제조하고, 이어서 혼합하면서 금속 분말을 서서히 첨가했다. 상기 포뮬레이션으로 덩어리가 없는 부드러운 크림형 페이스트를 얻었다. 모든 포뮬레이션은 유기 바인더 8% 및 금속 필러 92%로 제조했다. 유기 성분의 비는 포뮬레이션 A, B 및 C에 대해 일정하게 유지되었다. 저산소 함유 구리 분말(평균 입자 사이즈 ~25미크론) 3.7g, Sn(42)Bi(58) 땜납 분말 2.76g, SnAgCu 땜납 분말 2.76g을 실시예 1에 열거된 모노산 에스테르 하이브리드 0.13g, 전자 그레이드 에폭시화 비스페놀 F 수지 0.43g, 2P4MZ 이미다졸 촉매 0.01g 및 액체 무수물 0.23g과 혼합함으로써 표 1에 Run A로서 기재된 10g의 샘플을 제조했다.
포뮬레이션 A, B 및 C에 대해 벌크 열 전도성 샘플을 제조했다. 실리콘 몰드에 페이스트를 디스펜싱하고, 도 4에 구체화된 온도 프로파일을 사용하여 리플로잉함으로써 샘플을 제조했다. Netzsch LFA 447 테스터를 이용하여 벌크 열 전도성을 얻었다. 그 결과를 표 1에 열거한다. 하기 표의 값은 혼합물 중의 Cu, SnBi 및 SAC의 함량에 대한 이들 3가지 성분의 비를 나타내고, 이것은 전체 조성물 중의 중량% 또는 절대값이 아니다.
Figure 112011030745971-pct00024
실시예 16
각종 비율의 SnAgCu 및 SnBi 땜납 분말을 구리 분말, 에폭시 수지, 모노산 에스테르 하이브리드, 무수물 및 촉매와 혼합함으로써 소정 페이스트 포뮬레이션을 제조했다. 표 2에 열거된 포뮬레이션을 유기 성분의 제 1 혼합에 의해 제조하고, 이어서 혼합하면서 금속 분말을 서서히 첨가했다. 상기 포뮬레이션으로 덩어리가 없는 부드러운 크림형 페이스트를 얻었다. 모든 포뮬레이션은 유기 바인더 8% 및 금속 필러 92%로 제조했다. 유기 성분의 비는 포뮬레이션 D~G에 대해 일정하게 유지되었다. 저산소 함유 구리 분말(평균 입자 사이즈 ~25미크론) 3.7g, Sn(42)Bi(58) 땜납 분말 1.84g, SnAgCu(SAC) 땜납 분말 3.68g을 실시예 1에 열거된 모노산 에스테르 하이브리드 0.13g, 전자 그레이드 에폭시화 비스페놀 F 수지 0.43g, 2P4MZ 이미다졸 촉매 0.01g 및 액체 무수물 0.23g과 혼합함으로써 표 2에 Run D로서 기재된 10g의 샘플을 제조했다. 하기 표의 값은 혼합물 중의 Cu, SnBi 및 SAC의 상대적 비율을 나타내고, 이것은 중량% 또는 절대값이 아니다.
Figure 112011030745971-pct00025
실시예 17
액상선 초과 시간, 피크 온도 및 포스트 베이킹 조건을 포함하는 각종 리플로우 조건을 평가하여 표 3에 열거했다. 표 3에 열거된 모든 조건에 대해 실시예 15의 포뮬레이션 B를 사용했다. 리플로우 곡선의 형태는 일반적으로 도 2에 나타낸 곡선과 일치했지만, 피크 온도 및 230℃ 초과 시간은 변했다.
Figure 112011030745971-pct00026
실시예 18
다양한 종류의 에폭시 촉매를 SnAgCu 땜납 분말, SnBi 땜납 분말, 은 코팅 구리 분말, 에폭시 수지, 모노산 에스테르, 무수물 및 촉매와 혼합함으로써 소정 페이스트 포뮬레이션을 제조했다. 표 4에 열거된 포뮬레이션을 유기 성분의 제 1 혼합에 의해 제조하고, 이어서 혼합하면서 금속 분말을 서서히 첨가했다. 상기 포뮬레이션으로 덩어리가 없는 부드러운 크림형 페이스트를 얻었다. 모든 포뮬레이션은 유기 바인더 8% 및 금속 필러 92%로 제조했다. 유기 성분의 비는 포뮬레이션 D~G에 대해 일정하게 유지되었다. 은 코팅 구리 분말(평균 입자 사이즈 ~25미크론) 4.1g, Sn(42)Bi(58) 땜납 분말 2.53g, SnAgCu(SAC) 땜납 분말 2.53g을 실시예 1에 열거된 모노산 에스테르 하이브리드 0.13g, 전자 그레이드 에폭시화 비스페놀 F 수지 0.43g, 표 4에 열거된 어느 하나의 촉매 0.01g 및 액체 무수물 0.23g과 혼합함으로써 표 2에 Run J~K로서 기재된 10g의 샘플을 제조했다.
Figure 112011030745971-pct00027
실시예 19
SnAgCu 땜납 분말, SnBi 땜납 분말, 은 코팅 구리 분말, 에폭시 수지, 무수물 및 촉매를 이용하여 각종 레벨의 단관능성 산성 에스테르를 갖는 2종의 포뮬레이션을 제조했다. 표 5에 열거된 포뮬레이션을 유기 성분의 제 1 혼합에 의해 제조하고, 이어서 혼합하면서 금속 분말을 서서히 첨가했다. 상기 포뮬레이션으로 덩어리가 없는 부드러운 크림형 페이스트를 얻었다. 모든 포뮬레이션은 유기 바인더 8% 및 금속 필러 92%로 제조했다. 저산소 함유 Cu 분말(평균 입자 사이즈 ~25미크론) 3.7g, Sn(42)Bi(58) 땜납 분말 2.76g, SnAgCu(SAC) 땜납 분말 2.76g을 실시예 1에 열거된 모노산 에스테르 하이브리드 0.13g, 전자 그레이드 에폭시화 비스페놀 F 수지 0.43g, 2P4MZ 이미다졸 촉매 0.01g 및 액체 무수물 0.23g과 혼합함으로써 표 4에 Run M으로서 기재된 10g의 샘플을 제조했다. 저산소 함유 Cu 분말(평균 입자 사이즈 ~25미크론) 3.7g, Sn(42)Bi(58) 땜납 분말 2.76g, SnAgCu 땜납 분말 2.76g을 실시예 1에 열거된 모노산 에스테르 하이브리드 0.16g, 전자 그레이드 에폭시화 비스페놀 F 수지 0.43g, 2P4MZ 이미다졸 촉매 0.01g 및 액체 무수물 0.2g과 혼합함으로써 표 4에 Run N으로서 기재된 10g의 샘플을 제조했다.
Figure 112011030745971-pct00028
실시예 20(워크 라이프)
전자 조립체 및 반도체 패키징 산업에 있어서, 앰비언트 조건에서 시간에 대한 점도 증가를 측정함으로써 페이스트 조성물의 "포트 라이프" 또는 "워크 라이프"를 시험하는 것은 일반적이다. 8시간에 걸친 <100%의 점도 증가는 제조 라인을 운용할 수 있다는 것이 일반적으로 받아들여진다. 도 7은 실시예 15의 포뮬레이션 B에 대한 점도 변화를 나타낸다. CP-51 스핀들을 갖는 Brookfield DVII+를 사용하여 시험을 행했다. 값은 5RPM 회전에서의 센티푸아즈로 열거된다.
실시예 21(다른 산에 대한 전환율)
다이머산 등의 종래 액체 산 또는 숙신산 등의 종래 고체 산에 비해 우수한 플럭싱 파워를 갖는 실시예 15의 단관능성 산 에스테르 하이브리드를 발견했다. 산과 당량이 동일한 단관능성 산 에스테르 하이브리드 수지의 우수한 플럭싱 효율을 나타내는 각종 포뮬레이션을 제조했다. 예를 들면, 실시예 1에 열거된 모노산 에스테르 하이브리드 0.02몰당량(0.277g)을 갖는 샘플 10g을 저산소 함유 Cu 분말(평균 입자 사이즈 ~25미크론) 5.95g, 인듐 땜납 분말 1.28g, SnAgCu 땜납 분말 1.28g, 전자 그레이드 에폭시화 비스페놀 F 수지 0.9g, 2P4MZ 이미다졸 촉매 0.002g 및 액체 무수물 0.32g과 혼합했다. In 및 SnAgCu 합금의 소실은 구리 금속간 화합물로 전환됨에 따라 시차 주사 열량계(DSC)에 의해 모니터링했다. 이 전환은 도 8의 Y축에 열거된다. 숙신산 또는 다이머산을 사용하여 모노산 에스테르 하이브리드를 대체하고 에폭시화 비스페놀 F 수지 및 무수물의 정확한 몰당량을 갖도록 포뮬레이션을 평형화하여 포뮬레이션을 제조했다. 도 8에 나타낸 바와 같이, In의 구리 금속간 화합물로의 전환을 측정했다.
실시예 22(유리 모노산, 예를 들면 레불린산의 예시)
말단이 다른 산을 시험하기 위해 각종 페이스트 포뮬레이션을 제조하여 했다. 구리 분말을 갖는 SnAgCu 분말을 에폭시 수지, 케토산(레불린산) 또는 모노에틸숙시네이트 및 촉매와 조합했다. 표 6에 열거된 포뮬레이션을 유기 성분의 제 1 혼합에 의해 제조하고, 이어서 혼합하면서 금속 분말을 서서히 첨가했다. 상기 포뮬레이션을 덩어리가 없는 부드러운 크림형 페이스트로 얻었다. 양쪽 포뮬레이션은 유기 바인더 12% 및 금속 필러 88%로 제조했다. 유기 성분의 비는 포뮬레이션 A, B 및 C에 대해 일정하게 유지되었다. 저산소 함유 구리 분말(평균 입자 사이즈 ~25미크론) 2.2g, 저산소 SnAgCu(SAC) 땜납 분말 6.6g을 레불린산 0.2g, 전자 그레이드 에폭시화 1,6-헥산디올디글리시딜 수지 0.4g, MHHPA 0.3g, 단관능성 지방족 글리시딜에테르 0.2g, TPPK 촉매 0.01g 및 액체 무수물 0.23g과 혼합함으로써 표 6에 Run 1로서 기재된 10g의 샘플을 제조했다. 표 6의 결과는 레불린산 또는 모노에틸숙시네이트 중 어느 하나를 사용하는 것으로부터 연쇄 종결 매커니즘의 유효성을 나타내고, 이것은 우수한 벌크 열 전도성을 달성하면서 긴 포트 라이프를 제공한다.
Figure 112011030745971-pct00029
본 발명에 기재된 실시예의 실시형태 도입시 관사 "하나" 및 "그"는 1개 이상의 요소인 것을 의미하도록 의도된다. 용어 "포함" 및 "갖는"은 제한되지 않고 열거된 요소 이외의 부가적 요소이어도 좋다는 것을 의미하도록 의도된다. 실시예의 각종 성분은 다른 실시예의 각종 성분으로 교환 또는 치환될 수 있다는 것은 본 발명의 이점이 주어진 당업자에게 인식될 것이다.
소정 특성, 양상, 실시예 및 실시형태를 상기에 기재했지만, 개시된 예시 특성, 양상, 실시예 및 실시형태의 추가, 치환, 변경 및 변화는 본 발명의 이점이 주어진 당업자에게 쉽게 인식될 것이다.

Claims (21)

1종 이상의 금속;
땜납 또는 땜납 합금;
수지; 및
제 1 말단에 미보호 단일 반응성기를 포함하고 그 이외에는 실질적으로 비반응성기를 포함하여 연쇄 정지제로서 기능하는 모노산 하이브리드를 포함하고,
상기 모노산 하이브리드는 하기 일반식을 갖는 화합물인 것을 특징으로 하는 전도성 조성물.
Figure 112016047495370-pct00041

[여기에서, X는 1~9이고, R1 및 R2는 각각 독립적으로 H, C1~C6 알킬기, C1~C6 지방족기, C1~C6 알콕시기 및 C1~C9 방향족기로 이루어지는 군에서 선택되며, 이들 중 어느 하나는 상기 조성물의 기타 성분과의 가교를 회피하기 위해서 실질적으로 비반응성인 1개 이상의 관능기로 치환되어도 좋다.]
제 1 항에 있어서,
상기 1종 이상의 금속은 구리, 은, 은 코팅 구리, 주석 코팅 구리, 캡핑된 구리, 알루미늄 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전도성 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 땜납 또는 땜납 합금은 비스무트, 구리, 은, 주석, 인듐, 안티몬, 그들의 합금 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전도성 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 1종 이상의 금속은 캡핑된 금속 입자, 코팅된 금속 입자, 미캡핑된 금속 입자, 미코팅된 금속 입자, 금속 분말, 금속 플레이크, 금속 합금 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전도성 조성물.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 수지는 에폭시화 비스페놀 F 수지, 에폭시화 비스페놀 A 수지, 환상 지방족 에폭시 수지, 지방족 에폭시 수지, 나프탈렌계 에폭시 수지, 에폭시 노발락 수지, 디시클로펜타디엔 에폭시 수지, 퍼플루오로화 에폭시 수지, 에폭시화 실리콘 수지, 비페닐 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 F 수지, 수소화 비스페놀 A 수지, 시클로헥실디글리시딜에테르 수지, 다관능성 에폭시 수지, 페놀계 수지, 페놀계 노볼락 수지, 크레졸계 노발락 수지, 폴리우레탄, 폴리이미드, 말레이미드, 비스말레이미드, 시아네이트에스테르, 디시아네이트에스테르 수지, 벤즈옥사진, 에폭시화 실리콘, 폴리비닐알콜, 폴리에스테르, 폴리우레아, 아크릴, 아크릴레이트, 폴리올레핀, 디시클로펜타디엔, 기능성 폴리우레탄, 폴리부타디엔, 기능성 폴리부타디엔, 카르복시말단화 부타디엔-아크릴로니트릴, 실록산폴리이미드, 폴리아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리실록산, 시아노아크릴레이트 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전도성 조성물.
제 1 항에 있어서,
메틸헥사히드로프탈산 무수물, 테트라히드로프탈산 무수물, 메틸나트산 무수물, 알케닐숙신산 무수물 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 무수물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 1종 이상의 금속은 10중량%~60중량% 존재하고, 상기 땜납은 30중량%~90중량% 존재하며, 상기 수지는 1중량%~18중량% 존재하고, 상기 모노산 하이브리드는 0.5중량%~10중량% 존재하며, 여기에서 중량%는 모두 상기 조성물의 중량에 기초하는 것을 특징으로 하는 전도성 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 1종 이상의 금속은 구리이고, 상기 땜납 또는 땜납 합금은 SnBi 및 SnAgCu의 조합이며, 상기 수지는 에폭시화 비스페놀 F이고, 상기 모노산 하이브리드는 레불린산인 것을 특징으로 하는 전도성 조성물.
제 1 항에 있어서,
에폭시기, 아민기, 아미드기, 알콜기, 알케닐기, 비닐기, 산기, 알릴기, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 시아네이트에스테르, 디시아네이트에스테르, 말레이미드, 비스말레이미드, 무수물, 벤즈옥사진 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 1개 이상의 반응성 부분을 포함하는 1종 이상의 부가적 성분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 조성물.
제 1 항에 있어서,
트리페닐포스핀(TPP), 테트라페닐포스포늄테트라페닐보레이트(TPP-K) 및 트리페닐포스핀-벤조퀴논(TPP-BQ), 이미디졸, 1-메틸이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸린, 2-벤질-4-메틸이미다졸, 2-벤질-4-메틸이미다졸린, 2-에틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4,5-디히드록시메틸이미다졸, 1-(2-시아노에틸)-2-에틸-4-메틸이미다졸, 1-(2-시아노에틸)-2-페닐-4,5-디(시아노에톡시메틸)이미다졸, 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸, 디시안디아미드, 디아미노-6-[2'-메틸이미다졸릴-(1')]에틸-스트리아진 2,4-이소시아누릭 2-헵타데실이미다졸 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 잠재적 촉매를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 조성물.
제 1 항에 있어서,
치환된 페닐글리시딜에테르, 알킬페닐글리시딜에테르 또는 지방족 글리시딜에테르로 이루어지는 군에서 선택되는 단관능성 희석제를 더 포함하고, 상기 에테르 중 어느 하나는 t-부틸페닐글리시딜에테르, 알킬 C8~C14 글리시딜에테르, 부틸글리시딜에테르, 크레실글리시딜에테르, 페닐글리시딜에테르, 노닐페닐글리시딜에테르, 2-에틸헥실글리시딜에테르 및 그들의 조합 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전도성 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 1종 이상의 금속은 열가소성 수지, 고체 열경화성 수지, 항산화제로서 사용되는 자기 조립 단층 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 재료로 캡핑 또는 코팅되는 것을 특징으로 하는 전도성 조성물.
제 13 항에 있어서,
상기 항산화제 재료는 트리아졸, 벤조트리아졸, 벤즈아미디졸, 이미디졸, 또는 그들의 유기산 및 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전도성 조성물.
1개 이상의 수직 상호연결 통로를 제공하기 위한 납땜 가능한 표면을 갖는 반도체 칩; 및
경화된 전기 전도성 조성물을 포함하는 전자 부품으로서:
상기 조성물은 경화 이전에
제 1 말단에 미보호 단일 반응성기를 포함하고 그 이외에는 실질적으로 비반응성기를 포함하여 연쇄 정지제로서 기능하는 모노산 하이브리드,
에폭시 수지, 및
상기 조성물을 전기 전도성으로 되게 하는 유효량의 1종 이상의 금속을 포함하고,
상기 조성물의 모노산 하이브리드는 하기 일반식을 갖는 화합물인 것을 특징으로 하는 전자 부품.
Figure 112016047495370-pct00042

[여기에서, X는 1~9이고, R1 및 R2는 각각 독립적으로 H, C1~C6 알킬기, C1~C6 지방족기, C1~C6 알콕시기 및 C1~C9 방향족기로 이루어지는 군에서 선택되고, 이들 중 어느 하나는 상기 조성물의 기타 성분과의 가교를 회피하기 위해서 실질적으로 비반응성인 1개 이상의 관능기로 치환되어도 좋다.]
삭제
기판에 1개 이상의 수직 상호연결 통로를 제공하기 위한 납땜 가능한 표면을 갖는 반도체 칩; 및
제 1 항에 기재된 전도성 조성물을 포함하는 전기 전도성 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 부품.
모노산 하이브리드, 수지, 무수물 및 조성물을 열 및/또는 전기 전도성으로 되게 하는 유효량의 금속을 포함하는 열 및/또는 전기 전도성 조성물을 제공하는 것을 포함하는 전자 부품의 조립을 용이하게 하는 방법으로서:
상기 조성물의 모노산 하이브리드는 하기 일반식을 갖는 화합물인 것을 특징으로 하는 전자 부품의 조립을 용이하게 하는 방법.
Figure 112011030745971-pct00032

[여기에서, X는 1~9이고, R1 및 R2는 각각 독립적으로 H, C1~C6 알킬기, C1~C6 지방족기, C1~C6 알콕시기 및 C1~C9 방향족기로 이루어지는 군에서 선택되며, 이들 중 어느 하나는 상기 조성물의 기타 성분과의 가교를 회피하기 위해서 실질적으로 비반응성인 1개 이상의 관능기로 치환되어도 좋다.]
제 1 항에 기재된 전도성 조성물을 포함하는 1종 이상의 전자 부품; 및
상기 전자 부품 상에 또는 주변에 배치된 오버몰드를 포함하는 전자 조립체로서:
상기 오버몰드는 에폭시 몰드 화합물, 실리콘 캡슐화제, 액체 에폭시 캡슐화제, 유리, 트랜스퍼 몰드형 에폭시 수지 및 액체 주입 몰드형 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전자 조립체.
전자 부품을 보호하기 위해서 캐비티 패키지 내에 제 1 항에 기재된 전도성 조성물을 포함하는 전자 부품을 포함하는 전자 패키지로서:
상기 캐비티 패키지는 상기 캐비티 패키지를 캡핑하여 땜납, 유리, 프릿 및 폴리머 실런트로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 재료를 사용한 확산 접합 또는 무요오드 접합을 통해 상기 캐비티 패키지를 밀봉하는 뚜껑을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 패키지.
제 1 항에 기재된 전도성 조성물을 기판 상에 증착하는 방법으로서:
상기 전도성 조성물을 기판 상에 디스펜싱하는 것, 상기 전도성 조성물을 기판 상에 스크린 인쇄하는 것, 상기 전도성 조성물을 기판 상에 스텐실 인쇄하는 것, 상기 전도성 조성물을 기판 상에 분사하는 것 또는 상기 전도성 조성물을 웨이퍼 상에 도포하고 그 웨이퍼를 건조하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 조성물의 증착 방법.
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