KR102342255B1 - 전기 및 기계 컴포넌트를 접합하기 위한 복합 및 다층 실버 필름 - Google Patents

전기 및 기계 컴포넌트를 접합하기 위한 복합 및 다층 실버 필름 Download PDF

Info

Publication number
KR102342255B1
KR102342255B1 KR1020167005409A KR20167005409A KR102342255B1 KR 102342255 B1 KR102342255 B1 KR 102342255B1 KR 1020167005409 A KR1020167005409 A KR 1020167005409A KR 20167005409 A KR20167005409 A KR 20167005409A KR 102342255 B1 KR102342255 B1 KR 102342255B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
silver
particles
reinforcing
film
silver film
Prior art date
Application number
KR1020167005409A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160048797A (ko
Inventor
오스카 카셀레브
빈 모
모니르 보우레그다
티. 마아치 마이클
바와 싱
Original Assignee
알파 어셈블리 솔루션스 인크.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 알파 어셈블리 솔루션스 인크. filed Critical 알파 어셈블리 솔루션스 인크.
Priority to KR1020217041415A priority Critical patent/KR102713226B1/ko
Publication of KR20160048797A publication Critical patent/KR20160048797A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102342255B1 publication Critical patent/KR102342255B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/018—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic one layer being formed of a noble metal or a noble metal alloy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/006—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of flat products, e.g. sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/02—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite layers
    • B22F7/04—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite layers with one or more layers not made from powder, e.g. made from solid metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C49/00—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L24/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L24/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2305/00—Condition, form or state of the layers or laminate
    • B32B2305/08—Reinforcements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2305/00—Condition, form or state of the layers or laminate
    • B32B2305/30—Fillers, e.g. particles, powders, beads, flakes, spheres, chips
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2311/00—Metals, their alloys or their compounds
    • B32B2311/02—Noble metals
    • B32B2311/08—Silver
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/2612—Auxiliary members for layer connectors, e.g. spacers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29075—Plural core members
    • H01L2224/29076—Plural core members being mutually engaged together, e.g. through inserts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29075—Plural core members
    • H01L2224/2908—Plural core members being stacked
    • H01L2224/29083—Three-layer arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/8384—Sintering
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12014—All metal or with adjacent metals having metal particles
    • Y10T428/12028—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, etc.]
    • Y10T428/12049—Nonmetal component
    • Y10T428/12056—Entirely inorganic
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12014—All metal or with adjacent metals having metal particles
    • Y10T428/12028—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, etc.]
    • Y10T428/12063—Nonparticulate metal component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12014—All metal or with adjacent metals having metal particles
    • Y10T428/12028—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, etc.]
    • Y10T428/12063—Nonparticulate metal component
    • Y10T428/12069—Plural nonparticulate metal components
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12014—All metal or with adjacent metals having metal particles
    • Y10T428/12028—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, etc.]
    • Y10T428/12063—Nonparticulate metal component
    • Y10T428/12069—Plural nonparticulate metal components
    • Y10T428/12076—Next to each other
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12014—All metal or with adjacent metals having metal particles
    • Y10T428/12028—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, etc.]
    • Y10T428/12063—Nonparticulate metal component
    • Y10T428/12139—Nonmetal particles in particulate component

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

향상된 성능을 위해, 본 발명의 실버 소결 필름 등의 다이 부착용 재료는 보강, 변형 입자를 포함할 수 있다. 다이 부착을 위한 방법은 이러한 재료를 포함할 수 있다.

Description

전기 및 기계 컴포넌트를 접합하기 위한 복합 및 다층 실버 필름{COMPOSITE AND MULTILAYERED SILVER FILMS FOR JOINING ELECTRICAL AND MECHANICAL COMPONENTS}
본 발명은 전기 또는 기계 컴포넌트를 접합하는 방법에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 전자 컴포넌트 및 관련 디바이스를 회로 보드로 부착하는 방법에 관한 것이다.
소결은 종래의 납땜에 대한 대체 기술로서 등장했다. 통상, 소결은 인쇄 회로 보드 어셈블리의 각종 컴포넌트를 부착하기 위한 고온 및 고압 공정을 포함한다.
본 발명의 하나 이상의 양태에 따라서, 실버 필름은 실버 및 보강(변형) 입자의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 실버 필름의 양태는 소결성 실버 입자 층 및 보강 입자를 포함하는 혼합물을 제공하는 공정을 더 포함할 수 있다. 상기 실버 필름은 상기 소결성 실버 입자 층 및 상기 보강 입자를 지지하도록 구성된 지지 필름을 더 포함할 수 있다. 상기 보강(변형) 입자는 금속성 또는 비금속성일 수 있다. 상기 보강(변형) 입자는 구상, 과립, 플레이크, 섬유, 플라워 및 나노와이어를 포함한 다양한 형상 및 크기일 수 있다. 상기 보강(변형) 입자의 크기는 2nm~10㎛의 범위일 수 있다. 소결된 실버 접합부의 특성을 변형시키기 위해 사용될 수 있는 보강(변형) 입자는 구리, 알루미늄, 유리, 탄소, 그라파이트 및 기타이다. 상기 보강(변형) 입자의 농도는 0.1wt%~50wt%의 범위일 수 있다. 상기 실버 필름은 적어도 2개의 층으로 구성될 수 있는 다층 구조일 수 있지만, 보강 호일 층을 포함한 3개의 층일 수도 있다. 상기 보강 호일 층은 실버, 구리, 골드 또는 임의의 다른 금속 또는 임의의 합금일 수 있다. 상기 보강 층은 금속화 폴리머 또는 세라믹 호일일 수 있다. 상기 보강 금속 호일 층은 다른 금속 및 합금의 다른 층을 갖는 복합 또는 클래드 구조일 수 있다. 상기 보강 금속 호일 층은 고체이거나, 천공되거나, 또는 메쉬의 형태일 수 있다.
하나 이상의 다른 양태는 개시된 필름을 이용한 적층 공정을 포함할 수 있다. 또한, 상기 개시된 필름을 이용한 다이 부착 방법을 더 포함할 수 있다.
또 다른 양태, 실시형태, 및 이들 예시적인 양태와 실시형태의 이점은 이하에 더욱 상세하게 설명된다. 본원에 개시된 실시형태는 본 명세서에 개시된 원리 중 적어도 하나와 일치하는 방식으로 다른 실시형태와 조합될 수 있고, 또한 "실시형태", "일부 실시형태", "대체의 실시형태", "각종 실시형태", "하나의 실시형태" 등에 대한 참조는 반드시 상호 배타적인 것은 아니며, 기재된 특정 형태, 구조, 또는 특징이 적어도 하나의 실시형태에 포함될 수 있음을 나타내는 것으로 의도된다. 본원에 이러한 용어의 출현은 반드시 모두 동일한 실시형태를 참조하는 것은 아니다.
적어도 하나의 실시형태의 각종 양태는 참조된 도면을 참조하여 이하에 설명되고, 이것은 일정한 비율로 도시되는 것으로 의도되지 않는다. 상기 도면은 다양한 양태 및 실시형태의 추가적인 이해 및 설명을 제공하도록 의도되고, 본 명세서에 포함되어 일부를 구성하지만, 본 발명을 제한하는 것으로서 의도되지 않는다. 여기서, 도면, 상세한 설명 또는 임의의 청구범위에 있어서의 기술적 형태에는 참조 부호를 붙이고, 상기 참조 부호는 단지 도면 및 설명의 명료성을 증가시킬 목적으로만 포함된다. 도면에 있어서, 각 도면에서 도시되는 각각의 동일하거나 거의 동일한 컴포넌트는 동일한 숫자로 나타내어진다. 명확성을 위해, 모든 컴포넌트가 모든 도면에 표시되지 않아도 좋다.
도 1은 하나 이상의 실시형태에 따른 접합부의 개략도를 나타낸다.
도 2는 하나 이상의 실시형태에 따른 복합 실버 필름의 개략도를 나타낸다.
도 3 및 도 4는 하나 이상의 실시형태에 따른 복합 실버 필름의 개략도를 나타낸다.
도 5A-5E는 하나 이상의 실시형태에 따른 금속 호일의 실시예를 나타낸다.
도 6은 하나 이상의 실시형태에 따른 다이 부착 구조의 개략도를 나타낸다.
도 7-11B는 첨부된 실시예에서 설명된 데이터를 나타낸다.
본원에 소결된 실버 필름 조성물의 실시형태가 개시되고, 이것은 소결된 실버 접합부의 강도 및 탄성을 개선시킨다. 강도 및 탄성에 있어서의 개선은 상기 소결성 매트릭스에 보강 입자 및/또는 고체 금속 층을 추가함으로써 달성된다.
소결된 실버 다이 부착 필름은 다양한 전자 디바이스가 결합될 수 있는 제품에 나노실버 분말 및 혁신적인 화학 제제의 독특한 물성을 결합하여 매우 신뢰성이 높은 열 및 전기 도전성 인터페이스를 생성한다. 이러한 필름은 공동 소유, 공동 계류의 미국 특허 출원 공개 제2012/0114927 Al("소결 재료 및 이를 이용한 부착 방법")(Khaselev et al.)에 개시된 것을 포함하고, 이것은 모든 목적을 위해 그 전체가 참고자료로서 본원에 포함된다. 소결된 실버 다이 부착 필름은 유일하게 대량 생산이 가능하도록 기존의 제조 장비 및 공정에 적합하게 배치된다. 상기 기술은 전기 및 자동차 장비용의 대형의 사이리스터 및 전원 모듈에서부터 모바일 기술 및 LED 조명용의 소형의 개별 컴포넌트까지 다양한 디바이스 및 응용을 포함한다. 상기 기술은 기존의 전력 디바이스의 성능을 개선시켜서, 종래의 접합 기술과 비교해서 신뢰성을 5~10배 증가시킨다. 상기 필름은 기존의 기술로는 달성할 수 없는 효율성을 갖는 새로운 고온 SiC 및 GaN 디바이스의 사용을 가능하게 한다.
실버 다이 부착 필름은 패시브 기판 또는 또 다른 디바이스에 전자 디바이스를 부착하는 접합 재료이다. 실버 필름은 다이, 웨이퍼 또는 기판의 이면에 도포된다. 이어서, 상기 다이, 웨이퍼 또는 기판은 상기 필름을 치밀하게 하기에 충분한 힘으로 예열된 기판 상에 위치되고, 상기 재료와 그 연결된 부품 사이에 밀접한 연결을 구축한다. 인가된 열 및 압력 하에서, 상기 필름은 소결되고, 다이와 기판, 웨이퍼와 웨이퍼, 기판과 기판을 연결한다. 상기 다이와 기판 사이에 얻어진 접합부는 도 1에 나타낸 구조 및 특성을 갖는 금속성 실버이다.
특정 용도를 위해, 상기 소결된 실버 접합부의 기계 특성의 변형이 바람직하다. 예를 들면, 탄성이 높을수록 연결된 부품의 CTE가 매우 다양한 디바이스에 대해 접합 신뢰성이 향상될 수 있다. 또한, 상기 소결된 실버 층의 강도가 높을수록 고열 또는 기계 응력 하에서 동작하는 디바이스의 성능을 향상시킬 수 있다.
하나 이상의 실시형태에 따라서, 실버 필름은 도 2에 개략적으로 나타낸 바와 같이 실버 및 보강(변형) 입자의 혼합물일 수 있다.
상기 보강(변형) 입자는 금속성 또는 비금속성일 수 있다. 상기 입자는 구상(둥근), 과립, 플레이크, 플라워, 섬유 및/또는 나노와이어 등의 각종 형상일 수 있다. 상기 입자의 크기는, 예를 들면 약 2nm~약 10㎛ 이상의 범위일 수 있다. 상기 소결된 실버 접합부의 특성을 변형시키기 위해 사용될 수 있는 입자의 예는 구리, 알루미늄, 유리, 탄소, 그라파이트 등이다. 이들 입자의 농도는 다양한 실시형태에 있어서 약 0.1wt%~약 50wt%의 범위일 수 있다.
하나 이상의 실시형태에 따라서, 상기 실버 필름은 적어도 2개의 층으로 구성되는 다층 구조이지만, 3개 이상의 층일 수 있다: 도 3 및 도 4에 각각 개략적으로 나타낸 바와 같은 소결성 실버 입자 층/금속 호일 층 또는 소결성 실버 입자/금속 호일/소결성 실버 입자 층. 실버 소결성 층 1 및 2는 동일한 조성물 및 구조를 갖거나 다른 조성물 및 구조를 가질 수 있다.
상기 보강 금속 호일 층은 금속화 폴리머 및/또는 세라믹 호일 등의 실버, 구리, 골드 또는 임의의 다른 금속 또는 임의의 합금일 수 있다. 상기 호일은 상술한 다른 금속 및 합금의 다른 층을 갖는 복합 또는 클래드 구조일 수 있다. 상기 금속 호일은 고체이거나, 천공되거나, 또는 메쉬의 형태일 수 있다. 실시예는 도 5A-5E에 나타낸다.
상기 금속 호일은 더욱 양호한 소결을 위해, Ag 또는 Au 등과 함께 도금될 수 있다. 상기 호일 두께는 약 1㎛ 미만~약 300㎛ 이상의 범위일 수 있다. 실제로, 상기 두께에 실질적 제한은 없다. 호일로 간주되는 모든 두께가 적합하다. 상기 필름은 얇은 플라스틱 층에 의해 지지되어 자립될 수 있다.
상기 복합 소결 실버 필름은 비복합 소결 실버 필름과 동일한 방식으로 전자 및 기타 디바이스의 제조에 사용될 수 있다. 이러한 필름의 사용 방법은 미국 특허 출원 공개 제2012/0114927 Al에서 상세설명에 기재되어 있고, 이것은 모든 목적을 위해 그 전체가 참고자료로서 본원에 포함된다. 이러한 방법은 본원에 설명된 변형 복합 필름에 적용할 수 있고, 적층 및 다이 부착 방법을 포함할 수 있다. 얻어진 구조는 도 6에 개략적으로 나타낸다.
상기 실버 소결성 필름은 실버 나노입자의 매트릭스 및 입자 또는 필름의 형태로 변형되는 재료로 구성된다. 상기 변형되는 재료는 각종 형상 및/또는 고체 금속 층의 금속 및/또는 비금속 분말일 수 있다. 상기 복합 실버 필름은 소결된 실버 접합부의 강도 및 탄성을 향상시키도록 설계되어 있다. 상기 복합 필름은 전자 제조 및 기타 용도를 위한 각종 부품의 접합에 사용될 수 있다. 상기 실버 소결 필름을 사용하는 방법이 상기 참고자료로서 포함되는 미국 특허 출원 공개 제2012/0114927 Al에 기재되어 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 리플로우 납땜은 회로 보드의 표면 상에 솔더 페이스트가 인쇄되거나, 디스펜스되거나, 또는 솔더 프리폼이 배치되거나, 또는 그 양쪽이고, 컴포넌트가 증착된 솔더에 또는 근방에 위치되며, 또한 상기 어셈블리가 상기 솔더를 리플로우하기에 충분한 온도로 가열되는 공정을 의미한다.
본원에 설명된 방법 및 조성물은 전력 모듈, 전력 개별 디바이스, 바이폴라, 전력 디바이스, 열전기 냉각기, 에너지 하베스팅 디바이스, LED 및 MEMS 어셈블리, 스택드 마이크로프로세서 및 메모리 디바이스의 제작을 포함하는 용도에 사용될 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
이들 및 다른 실시형태의 기능 및 이점은 하기 실시예로부터 보다 충분하게 이해될 수 있다. 하기 실시예는 본질적으로 예시적인 것으로 의도되고, 본 명세서에 기재된 실시형태의 범위를 제한하는 것으로 간주되는 것은 아니다.
실시예
실시예 1
상기 실버 필름은 참고자료로서 본원에 포함되는 미국 특허 출원 공개 제2012/0114927 Al에 기재된 공정 및 처방에 따라 제작된다. 상기 실버 필름 조성물은 실버 나노입자 98wt% 및 유기 바인더 2wt%이다(필름 A). 이 필름의 성능은 그라파이트 입자를 함유하는 것과 비교된다. 상기 복합 필름의 조성물은 실버 나노입자 97wt%, ~2-3㎛의 그라파이트 구상 입자 1wt%, 및 유기 바인더 2wt%이다. 규소 다이 5×5mm는 3mm 두께의 구리 기판에 부착되었다. 상기 부착은 10MPa 압력, 250℃에서 90초 동안 행해졌다.
상기 다이 부착 샘플은 각 온도에서 3분 방치하면서 -40℃~125℃의 온도 스윙에 의해 액-액 열 충격 시험을 실시하였다. 관련 데이터는 도 7에 나타낸다. 600사이클 후, 광학 이미지에 나타낸 바와 같이 상기 다이는 기판으로부터 균열되고 부분적으로 탈착되는 실버 필름과 부착된다. 상기 복합 필름과 부착되는 부품은 균열되지 않고 기판에 강력하게 부착되는 것으로 나타났다. 주사형 초음파 현미경에 의한 이들 샘플의 추가적인 시험은 열 충격으로 인한 복합 실버 접합부의 열화가 없음을 나타낸다.
실시예 2
상기 다층 복합 필름은 소결성 나노실버 입자의 2개의 층 사이에 고체 실버 호일을 위치시킴으로써 이루어진다. 상기 구조는 함께 압박되고, 130℃에서 1-2분 동안 가열된다. 압력 및 열의 인가로 인해, 상기 실버 입자 층은 실버 호일과 부착한다. 상기 얻어진 복합 다층 필름은 수동으로 또는 픽 앤드 플레이스 장비에 의해 용이하게 취급될 수 있다. 상기 다층 필름은 부착되는 다이와 동일한 크기로 프리 스탠딩 호일을 형성하는데 필요한 다이 크기로 절단될 수 있다. 또한, 상기 다층 필름은 본원에 참고자료로서 포함된 바와 같이 미국 특허 출원 공개 제2012/0114927 Al에 기재된 각각의 다이로 다이싱될 수 있는 상기 웨이퍼의 이면에 적층될 수 있다.
상기 다층 복합 실버 필름은 Si 다이 11x11mm를 구리로 마감된 DBC 기판과 부착하는데 사용된다. 상기 부착은 10MPa, 250℃에서 90초 동안 행해졌다. 상기 다이 부착의 강도는 10mm 맨드릴에 의해 샘플을 굴곡시킴으로써 시험되었다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 다이는 기판으로부터 임의의 탈적층없이 균일하게 균열되어 강한 부착을 나타낸다.
상기 샘플은 단면을 절단하여 주사형 전자 현미경(SEM)에 의해 검사되었다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 저배율의 이미지는 균일한 부착 및 전체 다이에 걸친 결합선 두께를 보여준다.
도 10에 나타낸 바와 같이 상기 고배율의 SEM 이미지는 상기 소결된 접합부의 상세를 나타낸다. 소결된 실버 층의 상단 및 하단은 다이, 기판 및 실버 호일의 중간층과의 양호한 연결을 갖는 조밀한 구조를 나타낸다. 상기 상단의 소결된 층의 두께는 -10㎛이고, 하단의 소결된 층의 두께는 ~6㎛였다. 상기 실버 호일 두께는 9㎛였다.
상기 다이 부착 샘플은 -55℃~175℃에서 온도 스윙하면서 그 온도에서 3분 동안 방치하면서 액-액 열 충격을 실시한다. 도 11A-11B에 나타낸 CSAM 이미지는 500 열 충격 사이클 후에 강한 결합을 나타내는 접합 감소가 없는 것을 나타낸다.
본원에 설명된 재료 및 방법의 실시형태는 여기에 명시된 구조 및 배열의 상세에 한정되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 상기 재료 및 방법은 다른 실시형태로 구현되고, 다양한 방법으로 실시 또는 행해질 수 있다. 본원에서 특정 구현의 실시예는 단지 예시적인 목적으로만 제공되고, 한정되는 것으로 의도되지 않는다. 특히, 임의의 하나 이상의 실시형태와 관련되어 설명된 작용, 요소 및 형태는 임의의 다른 실시형태에 있어서 동일한 역할로부터 배제되는 것으로 의도되지 않는다.
또한, 본원에 사용되는 어구 및 용어는 설명을 위한 것이며, 제한적인 것으로서 간주되지 않아야 한다. 본원에서 "포함하는", "포함한", "갖는", "함유하는", "함유한" 및 그것의 변형의 이용은 이후에 열거되는 항목 및 그 등가물뿐만 아니라 추가적인 항목도 포함하는 것을 의미한다.
적어도 하나의 실시형태의 상술의 몇몇 양태에 있어서, 각종 변경, 변형, 및 개선이 당업자에게 용이하게 발생될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 이러한 변경, 변형, 및 개선은 본 발명의 일부이며, 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 따라서, 상술의 설명 및 도면은 단지 실시예일 뿐이다.

Claims (15)

  1. 실버 필름으로서, 실버 필름은 소결성 입자의 2개의 층 사이에 보강 실버 호일 층을 포함하는 다층 구조이며, 소결성 입자의 각 층은 소결성 실버 입자 및 보강 입자의 혼합물을 포함하며, 보강 입자는 유리, 탄소 및 그라파이트 입자 중 하나 이상을 포함하며, 실버 필름은 열 및 압력의 인가로 실버 필름을 소결하는 다이 부착용으로 구성되는 실버 필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 보강 실버 호일 층은 상기 소결성 실버 입자 층 및 상기 보강 입자를 지지하도록 구성되는 실버 필름.
  3. 제1항에 있어서, 상기 보강 입자는 구상, 플레이크, 섬유, 플라워 및 나노와이어 중 하나 이상의 형상을 가지는 실버 필름.
  4. 제3항에 있어서, 상기 보강 입자의 크기가 2 nm 내지 10 ㎛의 범위인 실버 필름.
  5. 제3항에 있어서, 상기 보강 입자의 농도는 0.1 중량% 내지 50 중량%의 범위인 실버 필름.
  6. 제1항에 있어서, 상기 보강 실버 호일 층은 고체이거나, 천공되거나, 메쉬의 형태인 실버 필름.
  7. 제1항에 있어서, 부착용 다이를 적층하는데 사용하기 위한 실버 필름.
  8. 제1항에 있어서, 다이를 기판에 부착하는데 사용하기 위한 실버 필름.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
KR1020167005409A 2013-08-29 2014-08-29 전기 및 기계 컴포넌트를 접합하기 위한 복합 및 다층 실버 필름 KR102342255B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020217041415A KR102713226B1 (ko) 2013-08-29 2014-08-29 전기 및 기계 컴포넌트를 접합하기 위한 복합 및 다층 실버 필름

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361871435P 2013-08-29 2013-08-29
US61/871,435 2013-08-29
PCT/US2014/053489 WO2015031801A2 (en) 2013-08-29 2014-08-29 Composite and multilayered silver films for joining electrical and mechanical components

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217041415A Division KR102713226B1 (ko) 2013-08-29 2014-08-29 전기 및 기계 컴포넌트를 접합하기 위한 복합 및 다층 실버 필름

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160048797A KR20160048797A (ko) 2016-05-04
KR102342255B1 true KR102342255B1 (ko) 2021-12-21

Family

ID=52587497

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167005409A KR102342255B1 (ko) 2013-08-29 2014-08-29 전기 및 기계 컴포넌트를 접합하기 위한 복합 및 다층 실버 필름
KR1020217041415A KR102713226B1 (ko) 2013-08-29 2014-08-29 전기 및 기계 컴포넌트를 접합하기 위한 복합 및 다층 실버 필름

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217041415A KR102713226B1 (ko) 2013-08-29 2014-08-29 전기 및 기계 컴포넌트를 접합하기 위한 복합 및 다층 실버 필름

Country Status (8)

Country Link
US (2) US10710336B2 (ko)
EP (1) EP3038824B1 (ko)
JP (1) JP6639394B2 (ko)
KR (2) KR102342255B1 (ko)
CN (2) CN115610041A (ko)
FI (1) FI3038824T3 (ko)
SG (2) SG11201601437UA (ko)
WO (1) WO2015031801A2 (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115610041A (zh) * 2013-08-29 2023-01-17 阿尔发装配解决方案有限公司 用于连接电气部件和机械部件的复合和多层银膜
CN109317683B (zh) * 2018-10-30 2021-09-07 西安理工大学 一种用于溜槽的碳化物增强多层板的制备方法
CN109967747B (zh) * 2019-04-03 2021-02-19 深圳第三代半导体研究院 一种多层金属膜及其制备方法
CN109979905B (zh) * 2019-04-03 2021-07-30 深圳第三代半导体研究院 一种纳米金属膜预制模块及其制备方法
CN110071050B (zh) * 2019-04-24 2021-09-24 深圳第三代半导体研究院 一种芯片互连结构及其制备方法
NL2027463B1 (en) * 2021-01-29 2022-09-02 Chip Integration Tech Centre Integrated circuit
TW202335556A (zh) 2022-01-20 2023-09-01 美商阿爾發金屬化工公司 使用層壓模組化預製件接合電組件及機械組件之方法
CN118786521A (zh) 2022-03-15 2024-10-15 阿尔法装配解决方案公司 烧结就绪多层线/带键合焊盘和用于管芯顶部附接的方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100316821A1 (en) * 2009-06-12 2010-12-16 Sunny General International Co., Ltd. Multi-layer films, sheets, and hollow articles with thermal management function for uses as casings of secondary batteries and supercapacitors, and sleeves of secondary battery and supercapacitor packs

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4492730A (en) * 1982-03-26 1985-01-08 Showa Denko Kabushiki Kaisha Substrate of printed circuit
US4429344A (en) * 1982-05-14 1984-01-31 Sangamo Weston, Inc. Conductive foils for solid dielectric capacitor
US4761224A (en) * 1986-03-10 1988-08-02 Quantum Materials Inc. Silver-glass paste with poly-modal flake size distribution and quick dry vehicle
DE4111683A1 (de) * 1991-04-10 1992-10-22 Duerrwaechter E Dr Doduco Werkstoff fuer elektrische kontakte aus silber mit kohlenstoff
US6165247A (en) * 1997-02-24 2000-12-26 Superior Micropowders, Llc Methods for producing platinum powders
JP2002368422A (ja) * 2001-04-04 2002-12-20 Murata Mfg Co Ltd 多層セラミック基板及びその製造方法
JP4006227B2 (ja) * 2001-12-18 2007-11-14 アルプス電気株式会社 導電性樹脂組成物およびこれを用いた電極基板並びに電極基板の製造方法
JP2003268567A (ja) * 2002-03-19 2003-09-25 Hitachi Cable Ltd 導電材被覆耐食性金属材料
DE60326760D1 (de) 2002-09-18 2009-04-30 Ebara Corp Verfahren zum verbinden
JP4635230B2 (ja) * 2005-01-20 2011-02-23 日産自動車株式会社 接合方法及び接合構造
JP2007149522A (ja) * 2005-11-29 2007-06-14 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 銀とカーボンナノチューブを含む導電性樹脂ペースト組成物およびこれを用いた半導体装置
JP2008044009A (ja) * 2006-07-19 2008-02-28 Honda Motor Co Ltd 熱膨張係数が異なる部材の接合方法
US7887927B2 (en) * 2007-03-09 2011-02-15 Nanotek Instruments, Inc. Highly conductive, multi-layer composite precursor composition to fuel cell flow field plate or bipolar plate
US7763187B1 (en) * 2007-08-23 2010-07-27 Oceanit Laboratories, Inc. Carbon nanotubes-reinforced conductive silver ink
KR101476424B1 (ko) * 2008-06-23 2014-12-29 서울반도체 주식회사 반도체칩용 열계면 재료 및 그것의 형성방법
SI2359419T1 (sl) * 2008-11-20 2013-06-28 Ceramtec Gmbh Večplasten vzbujevalnik z zunanjimi elektrodami iz kovinske, porozne in raztegljive prevodne plasti
DE102008055137A1 (de) * 2008-12-23 2010-07-01 Robert Bosch Gmbh Elektrisches oder elektronisches Verbundbauteil sowie Verfahren zum Herstellen eines elektrischen oder elektronischen Verbundbauteils
DE102009000192A1 (de) * 2009-01-14 2010-07-15 Robert Bosch Gmbh Sinterwerkstoff, Sinterverbindung sowie Verfahren zum Herstellen eines Sinterverbindung
JP5611537B2 (ja) * 2009-04-28 2014-10-22 日立化成株式会社 導電性接合材料、それを用いた接合方法、並びにそれによって接合された半導体装置
JP2010267579A (ja) * 2009-05-18 2010-11-25 Mitsubishi Electric Corp 導電性接着剤およびこれを用いた半導体装置の製造方法並びに半導体装置
JP5580562B2 (ja) * 2009-09-09 2014-08-27 地方独立行政法人 大阪市立工業研究所 銀−銅系混合粉末及びそれを用いた接合方法
JP5705467B2 (ja) * 2010-06-25 2015-04-22 新電元工業株式会社 半導体装置の接合方法、および、半導体装置
CN101944397A (zh) * 2010-06-29 2011-01-12 福达合金材料股份有限公司 一种银基陶瓷电触头材料及其制备方法
DE102010044329A1 (de) * 2010-09-03 2012-03-08 Heraeus Materials Technology Gmbh & Co. Kg Kontaktierungsmittel und Verfahren zur Kontaktierung elektrischer Bauteile
DE102010044709B4 (de) * 2010-09-08 2015-07-02 Vincotech Holdings S.à.r.l. Leistungshalbleitermodul mit Metallsinterverbindungen sowie Herstellungsverfahren
WO2012061511A2 (en) * 2010-11-03 2012-05-10 Fry's Metals, Inc. Sintering materials and attachment methods using same
JP5966379B2 (ja) * 2011-05-31 2016-08-10 三菱マテリアル株式会社 パワーモジュール、及び、パワーモジュールの製造方法
CN102810524B (zh) * 2011-05-31 2016-12-14 三菱综合材料株式会社 功率模块及功率模块的制造方法
CN102294485B (zh) * 2011-08-25 2013-01-30 哈尔滨东大高新材料股份有限公司 复合电接触材料及其制备方法
CN103170617B (zh) * 2011-12-23 2016-04-27 比亚迪股份有限公司 一种改性Ag膏及其应用以及功率模块中芯片和基体连接的烧结方法
CN115610041A (zh) * 2013-08-29 2023-01-17 阿尔发装配解决方案有限公司 用于连接电气部件和机械部件的复合和多层银膜

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100316821A1 (en) * 2009-06-12 2010-12-16 Sunny General International Co., Ltd. Multi-layer films, sheets, and hollow articles with thermal management function for uses as casings of secondary batteries and supercapacitors, and sleeves of secondary battery and supercapacitor packs

Also Published As

Publication number Publication date
EP3038824A2 (en) 2016-07-06
KR20210157914A (ko) 2021-12-29
US20160207286A1 (en) 2016-07-21
KR102713226B1 (ko) 2024-10-02
US11390054B2 (en) 2022-07-19
CN115610041A (zh) 2023-01-17
US10710336B2 (en) 2020-07-14
SG10201801481SA (en) 2018-04-27
KR20160048797A (ko) 2016-05-04
FI3038824T3 (fi) 2024-04-04
EP3038824A4 (en) 2017-05-10
US20200338859A1 (en) 2020-10-29
WO2015031801A3 (en) 2015-11-19
EP3038824B1 (en) 2024-03-13
JP6639394B2 (ja) 2020-02-05
JP2016536461A (ja) 2016-11-24
SG11201601437UA (en) 2016-03-30
CN105492198A (zh) 2016-04-13
WO2015031801A2 (en) 2015-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102342255B1 (ko) 전기 및 기계 컴포넌트를 접합하기 위한 복합 및 다층 실버 필름
Lei et al. Low-Temperature Sintering of Nanoscale Silver Paste for Attaching Large-Area $({>} 100~{\rm mm}^{2}) $ Chips
Lu et al. A lead-free, low-temperature sintering die-attach technique for high-performance and high-temperature packaging
Quintero et al. Temperature cycling reliability of high-temperature lead-free die-attach technologies
JP6337909B2 (ja) 電子部品モジュールの製造方法
CN110071050B (zh) 一种芯片互连结构及其制备方法
WO2015068853A1 (ja) 金属ナノ粒子を用いた金属接合構造及び金属接合方法並びに金属接合材料
KR102248760B1 (ko) 접합 조성물 및 이를 이용한 접합 방법
KR20160054549A (ko) 전자 부품 탑재 기판 및 그 제조 방법
US9589864B2 (en) Substrate with embedded sintered heat spreader and process for making the same
Zhang et al. Effects of sintering pressure on the densification and mechanical properties of nanosilver double-side sintered power module
CN108666297A (zh) 一种低温电子互连材料及其制备方法和低温电子互连方法
Bai et al. Characterization of low-temperature sintered nanoscale silver paste for attaching semiconductor devices
Liu et al. Modified Ni/Pd/Au-finished DBA substrate for deformation-resistant Ag–Au joint during long-term thermal shock test
CN111448026B (zh) 包层材料及其制造方法
KR101887290B1 (ko) 접합 구조 및 전자부재 접합 구조체
CN108305838B (zh) 一种不含有机物的低温芯片贴装方法及芯片贴装结构
Deng et al. Bonding below 150 C using nano-ag film for power electronics packaging
Zhang et al. Low temperature die attach based on sub-micron ag particles and the high temperature reliability of sintered joints
EP2003690A2 (en) Metal screen and adhesive composite thermal interface
Iwashige et al. Metallization technology of SiC power module in high temperature operation
Sakamoto et al. Low temperature die-bonding with Ag flakes
CN209496815U (zh) 一种功率器件芯片封装结构
Fu et al. Fluxless bonding with silver nanowires aerogel in die-attached interconnection
Zheng Processing and Properties of Die-attachment on Copper Surface by Low-temperature Sintering of Nanosilver Paste

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant