KR102675888B1 - 소결 분말 - Google Patents
소결 분말 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102675888B1 KR102675888B1 KR1020227032008A KR20227032008A KR102675888B1 KR 102675888 B1 KR102675888 B1 KR 102675888B1 KR 1020227032008 A KR1020227032008 A KR 1020227032008A KR 20227032008 A KR20227032008 A KR 20227032008A KR 102675888 B1 KR102675888 B1 KR 102675888B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- sintering
- particles
- paste
- particulates
- type
- Prior art date
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 118
- 238000005245 sintering Methods 0.000 title claims description 110
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 96
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 54
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 42
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 26
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 claims description 18
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 16
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 16
- XNGYKPINNDWGGF-UHFFFAOYSA-L silver oxalate Chemical compound [Ag+].[Ag+].[O-]C(=O)C([O-])=O XNGYKPINNDWGGF-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 12
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 11
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 11
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 10
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims description 9
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 claims description 9
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 claims description 9
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 claims description 9
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- IOQPZZOEVPZRBK-UHFFFAOYSA-N octan-1-amine Chemical compound CCCCCCCCN IOQPZZOEVPZRBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000006254 rheological additive Substances 0.000 claims description 9
- 229940100890 silver compound Drugs 0.000 claims description 9
- 150000003379 silver compounds Chemical class 0.000 claims description 9
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 9
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 8
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 8
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 7
- LMEWRZSPCQHBOB-UHFFFAOYSA-M silver;2-hydroxypropanoate Chemical compound [Ag+].CC(O)C([O-])=O LMEWRZSPCQHBOB-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 7
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims description 5
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 4
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 4
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims description 4
- RZESOXIJGKVAAX-UHFFFAOYSA-L [Ag++].[O-]C(=O)CCC([O-])=O Chemical compound [Ag++].[O-]C(=O)CCC([O-])=O RZESOXIJGKVAAX-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 150000007942 carboxylates Chemical group 0.000 claims description 2
- ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N diethanolamine Chemical compound OCCNCCO ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229940071575 silver citrate Drugs 0.000 claims description 2
- RQZVTOHLJOBKCW-UHFFFAOYSA-M silver;7,7-dimethyloctanoate Chemical compound [Ag+].CC(C)(C)CCCCCC([O-])=O RQZVTOHLJOBKCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- ORYURPRSXLUCSS-UHFFFAOYSA-M silver;octadecanoate Chemical compound [Ag+].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O ORYURPRSXLUCSS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 239000012279 sodium borohydride Substances 0.000 claims description 2
- 229910000033 sodium borohydride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- QUTYHQJYVDNJJA-UHFFFAOYSA-K trisilver;2-hydroxypropane-1,2,3-tricarboxylate Chemical compound [Ag+].[Ag+].[Ag+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O QUTYHQJYVDNJJA-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 87
- 239000010408 film Substances 0.000 description 38
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 36
- WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N alpha-terpineol Chemical compound CC1=CCC(C(C)(C)O)CC1 WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 35
- SQIFACVGCPWBQZ-UHFFFAOYSA-N delta-terpineol Natural products CC(C)(O)C1CCC(=C)CC1 SQIFACVGCPWBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 35
- 229940116411 terpineol Drugs 0.000 description 35
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- POULHZVOKOAJMA-UHFFFAOYSA-N dodecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCC(O)=O POULHZVOKOAJMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 description 24
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 18
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 18
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 16
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 16
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 15
- ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N triethylene glycol Chemical compound OCCOCCOCCO ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000005639 Lauric acid Substances 0.000 description 12
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 12
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 11
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000011877 solvent mixture Substances 0.000 description 9
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 8
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 8
- 150000001451 organic peroxides Chemical class 0.000 description 8
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 8
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- -1 aliphatic alkylamine Chemical class 0.000 description 7
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N ethylene glycol Natural products OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- SBASXUCJHJRPEV-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxyethoxy)ethanol Chemical compound COCCOCCO SBASXUCJHJRPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 6
- 238000009766 low-temperature sintering Methods 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 6
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N Succinic acid Natural products OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 5
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 5
- 238000005382 thermal cycling Methods 0.000 description 5
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 4
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- URAYPUMNDPQOKB-UHFFFAOYSA-N triacetin Chemical compound CC(=O)OCC(OC(C)=O)COC(C)=O URAYPUMNDPQOKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 description 3
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 3
- 229930003658 monoterpene Natural products 0.000 description 3
- 235000002577 monoterpenes Nutrition 0.000 description 3
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 3
- NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N (2s)-2,6-diaminohexanoic acid;(2s)-2-hydroxybutanedioic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O.NCCCC[C@H](N)C(O)=O NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N 0.000 description 2
- 101710134784 Agnoprotein Proteins 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 2
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N adipic acid Chemical compound OC(=O)CCCCC(O)=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 description 2
- 239000001087 glyceryl triacetate Substances 0.000 description 2
- 235000013773 glyceryl triacetate Nutrition 0.000 description 2
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012456 homogeneous solution Substances 0.000 description 2
- IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N hydrazine monohydrate Substances O.NN IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001866 hydroxypropyl methyl cellulose Substances 0.000 description 2
- UFVKGYZPFZQRLF-UHFFFAOYSA-N hydroxypropyl methyl cellulose Chemical compound OC1C(O)C(OC)OC(CO)C1OC1C(O)C(O)C(OC2C(C(O)C(OC3C(C(O)C(O)C(CO)O3)O)C(CO)O2)O)C(CO)O1 UFVKGYZPFZQRLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000010979 hydroxypropyl methyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 229920003088 hydroxypropyl methyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006072 paste Substances 0.000 description 2
- 150000003071 polychlorinated biphenyls Chemical class 0.000 description 2
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 2
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 2
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 2
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 2
- 239000001384 succinic acid Substances 0.000 description 2
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 2
- CIHOLLKRGTVIJN-UHFFFAOYSA-N tert‐butyl hydroperoxide Chemical compound CC(C)(C)OO CIHOLLKRGTVIJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 2
- 238000001757 thermogravimetry curve Methods 0.000 description 2
- 229960002622 triacetin Drugs 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTBFRGCFXZNCOE-UHFFFAOYSA-N 1-methylsulfonylpiperidin-4-one Chemical compound CS(=O)(=O)N1CCC(=O)CC1 RTBFRGCFXZNCOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WCOXQTXVACYMLM-UHFFFAOYSA-N 2,3-bis(12-hydroxyoctadecanoyloxy)propyl 12-hydroxyoctadecanoate Chemical compound CCCCCCC(O)CCCCCCCCCCC(=O)OCC(OC(=O)CCCCCCCCCCC(O)CCCCCC)COC(=O)CCCCCCCCCCC(O)CCCCCC WCOXQTXVACYMLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YPIFGDQKSSMYHQ-UHFFFAOYSA-N 7,7-dimethyloctanoic acid Chemical compound CC(C)(C)CCCCCC(O)=O YPIFGDQKSSMYHQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 1
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101000896726 Homo sapiens Lanosterol 14-alpha demethylase Proteins 0.000 description 1
- 102100021695 Lanosterol 14-alpha demethylase Human genes 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000001361 adipic acid Substances 0.000 description 1
- 235000011037 adipic acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000003973 alkyl amines Chemical class 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- JFCQEDHGNNZCLN-UHFFFAOYSA-N anhydrous glutaric acid Natural products OC(=O)CCCC(O)=O JFCQEDHGNNZCLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000002902 bimodal effect Effects 0.000 description 1
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N butanedioic acid Chemical compound O[14C](=O)CC[14C](O)=O KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000002305 electric material Substances 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910001960 metal nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 238000012858 packaging process Methods 0.000 description 1
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000000518 rheometry Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 1
- 229910000108 silver(I,III) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- GGCZERPQGJTIQP-UHFFFAOYSA-N sodium;9,10-dioxoanthracene-2-sulfonic acid Chemical compound [Na+].C1=CC=C2C(=O)C3=CC(S(=O)(=O)O)=CC=C3C(=O)C2=C1 GGCZERPQGJTIQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000010301 surface-oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- WYKYCHHWIJXDAO-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 2-ethylhexaneperoxoate Chemical compound CCCCC(CC)C(=O)OOC(C)(C)C WYKYCHHWIJXDAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000002470 thermal conductor Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
- C09K5/14—Solid materials, e.g. powdery or granular
-
- 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
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
-
- 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
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
- B22F1/052—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles characterised by a mixture of particles of different sizes or by the particle size distribution
-
- 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
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
-
- 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
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
- B22F1/102—Metallic powder coated with organic material
-
- 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
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
- B22F1/103—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material containing an organic binding agent comprising a mixture of, or obtained by reaction of, two or more components other than a solvent or a lubricating agent
-
- 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
- B22F7/06—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 workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
- B22F7/08—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 workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools with one or more parts not made from powder
-
- 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
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
- B22F9/18—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
- B22F9/24—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from liquid metal compounds, e.g. solutions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G5/00—Compounds of silver
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
- C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
- C09C1/62—Metallic pigments or fillers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
- C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
- C09C3/08—Treatment with low-molecular-weight non-polymer organic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C1/0466—Alloys based on noble metals
-
- 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
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
- B22F1/054—Nanosized particles
-
- 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
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
- B22F1/107—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material containing organic material comprising solvents, e.g. for slip casting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
- C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
- C01P2002/88—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by thermal analysis data, e.g. TGA, DTA, DSC
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/04—Particle morphology depicted by an image obtained by TEM, STEM, STM or AFM
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/51—Particles with a specific particle size distribution
- C01P2004/53—Particles with a specific particle size distribution bimodal size distribution
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/22—Rheological behaviour as dispersion, e.g. viscosity, sedimentation stability
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/32—Thermal properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/40—Electric properties
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
- Non-Insulated Conductors (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
10 마이크론 미만의 평균 최장 직경을 지니는 미립자를 포함하는 소결 분말로서, 미립자를 형성하는 입자의 일부 또는 전부가 캡핑제로 부분적으로 또는 전체적으로 코팅된 금속을 포함하는, 소결 분말이 본원에 제공된다.
Description
본 발명은 소결 분말, 그러한 소결 분말을 포함하는 소결 페이스트 및 필름, 및 이를 사용하여 형성된 소결된 접합부(sintered joint)에 관한 것이다.
소결된 접합부는 납땜 접합부(soldered joint)에 대한 대체물을 제공한다. 소결된 접합부를 형성시키는 전형적인 방법은 금속 분말을 흔히 압분체(powder compact)의 형태로 접합될 두 개의 작업물 사이에 놓은 후, 금속 분말을 소결시킴을 포함한다. 생성된 금속 원자의 원자 확산은 두 개의 작업물 사이에 결합을 형성시킨다.
금속 나노분말은 전자제품 산업에서 소결된 접합부를 형성시키는데 사용되고 있으며, 무연 납땜에 대한 유용한 대체물로서 고려된다. 나노물질과 그에 상응하는 대량 물질(bulk material) 사이의 상이한 거동은 체적에 대한 표면 비율(surface-to-volume ratio)을 더 높게 지니는 나노물질로 인한 것으로 사료된다.
은 나노입자를 함유하는 소결 분말이 알려져 있다. 은 나노입자의 원자 확산에 의해 형성된 소결된 접합부는 대량 물질의 용융 온도보다 상당히 낮은 온도에서 가공될 수 있고, 또한 고온 적용에 사용될 수 있다. 잠재적인 이점, 예컨대, 고온 안정성, 높은 전기 및 열 전도성, 및 우수한 기계적 특성에 의해서 그러한 소결 분말은 다이 부착 적용에서 유망한 후보물질이 되었다. 그러나, 그러한 소결 분말의 소결 온도는 대부분의 전자제품 적용에서 효과적으로 사용하기에는 여전히 너무 높다.
소결 온도는 소결 동안 외부 압력을 가함으로써 저하될 수 있다. 은 페이스트의 가압식 저온 소결은 다이-부착 방법으로서 땜납 리플로우(solder reflow)에 대한 가능한 대안인 것으로 밝혀졌다. 고압의 적용은 소결 온도를 상당히 낮추는 것으로 밝혀졌고, 다이 부착에 요망되는 특성이 비교적 더 빠른 속도로 달성되어 소결된 접합부의 형성을 수분 내에 야기할 수 있다. 그러나, 큰 외부 압력으로 인해서 공정의 자동화가 어렵다. 게다가, 큰 외부 압력의 적용은 작업물에 손상을 유발할 수 있다.
다양한 적용에 땜납 페이스트를 디스펜싱(dispensing)하는 것이 알려져 있지만, 주로 웨이브 땜납(wave solder) 또는 스크린 인쇄(screen printing)는 가능하지 않은 경우의 대안이다. 땜납 페이스트는 인쇄 회로 기판, 집적 회로 패키지, 및 전기 부품 연결재 상의 다양한 표면 실장 적용에 디스펜싱될 수 있다. 땜납 페이스트에 대한 전형적인 문제점으로는 드립핑(dripping), 점 생략(skipped dot), 및 일관성 없는 디스펜싱(inconsistent dispensing)이 포함된다. 연납 및 경납이 다이 부착 및 디스펜싱을 위해 전자제품 산업에서 전형적으로 사용된다. 연납은 열 사이클링 조건하에 피로 파괴(fatigue failure)되기 쉽다. 다른 한 편으로, 경납 및 유리 기질 복합재는 더 높은 접합 온도에서 장치가 가동되는 것을 가능하게 하는데 사용되지만, 이들의 더 높은 탄성 모듈 및 가공 온도가 장치에서 높은 기계적 응력을 발생시킬 수 있으며, 이러한 물질들은 또한 비교적 낮은 열 및 전기 전도도를 지닌다.
본 발명은 선행 기술과 연관된 문제점들 중 적어도 일부를 다루거나, 이에 대한 상업적으로 허용가능한 대안적인 해결책을 제공하고자 한다.
본 발명은 10 마이크론 미만의 평균 최장 직경을 지니는 미립자를 포함하는 소결 분말로서, 미립자를 형성하는 입자의 적어도 일부가 캡핑제(capping agent)로 적어도 부분적으로 코팅된 금속을 포함하는 소결 분말을 제공한다.
본원에 규정된 바와 같은 각각의 양태 또는 구체예는 명백히 달리 나타내지 않는 한, 어떠한 다른 양태(들) 또는 구체예(들)와 조합될 수 있다. 특히, 바람직하거나 유리한 것으로 나타난 어떠한 특징들은 바람직하거나 유리한 것으로 나타난 어떠한 다른 특징과 조합될 수 있다.
본원에 사용되는 용어 "소결 분말"은 소결된 접합부를 형성시킬 수 있는 분말을 포함할 수 있다. 소결된 접합부는 접합될 두 개의 작업물 사이에 놓여진 금속 입자의 원자 확산에 의해 형성된다. 용어 "소결 분말"은 미립자를 포함할 수 있다. 소결 분말은 규칙적인 모양의 입자(예를 들어, 구체) 또는 불규칙한 모양의 입자(예를 들어, 위스커(whisker), 플레이트(plate), 로드(rod) 또는 플레이크(flake))를 포함할 수 있다.
본원에 사용되는 용어 "캡핑제"는, 금속 입자의 표면 상에 존재 시, 금속 입자의 응집을 저하시키고, 분말 생산 동안 입자 크기 제어를 가능하게 하며, 입자의 표면 산화 또는 다른 오염을 저하시키는 화학종을 포함할 수 있다.
본 발명자들은, 놀랍게도, 본원에 개시된 바와 같은 소결 분말이 단지 매우 낮은 압력의 적용으로, 전형적으로 실질적으로 압력이 없이 저온에서 소결될 수 있음을 발견하였다. 그 결과, 그러한 소결 분말을 사용하여 작업물 사이에 소결된 접합부를 형성시키는 것은 작업물에 대한 손상을 감소시키면서 발생될 수 있다. 또한, 높은 압력을 가할 필요가 없기 때문에, 소결된 접합부의 형성이 간단해지며, 보다 용이하게 자동화될 수 있다.
유리하게는, 캡핑제의 사용은 미립자를 구성하는 입자의 응집을 감소시키는 것을 도울 수 있다. 그러한 응집은 바람직하지 않은데, 그 이유는 응집이 소결 분말의 소결 온도를 증가시킬 수 있기 때문이다. 이에 따라서, 캡핑제의 사용은 더 낮은 온도에서 작업물들 사이에 소결된 접합부의 형성을 가능하게 하고, 그에 따라서, 높은 소결 온도에 노출시킴으로써 초래되는 작업물에 대한 손상이 줄어드는 것을 도울 수 있다. 또한, 캡핑제의 사용은 예를 들어, 공기에 대한 금속의 노출에 의해 초래되는 손상과 같은 금속의 열화를 막는 것을 도울 수 있다.
미립자는 10마이크론 미만의 평균 최장 직경을 지닌다. 전형적으로, 미립자를 형성하는 입자의 대부분은 10 마이크론 미만의 최장 직경을 지니고, 더욱 전형적으로, 미립자를 형성하는 입자들 모두는 실질적으로 10 마이크론 미만의 최장 직경을 지닌다. 미립자를 형성하는 입자가 구형인 경우, 최장 직경은 구체의 직경일 것이다. 미립자를 형성하는 입자가 불규칙적인 모양인 경우, 최장 직경은 입자의 최장 치수일 것이다.
미립자는 10 마이크론 미만의 평균 최장 직경을 지니므로, 미립자를 형성하는 입자는 체적에 대한 표면 비율(high surface-to-volume ratio)을 높게 나타낸다. 체적에 대한 표면 비율은 높은 것이 특히 바람직한데, 그 이유는 이것이 소결 분말의 소결 온도를 감소시키는 작용을 할 수 있기 때문이다. 본원에 언급되는 평균 최장 직경은 x-선 회절을 이용하여 셰러의 식(Scherrer's formula)을 사용함으로써 계산될 수 있다.
본원에 기재된 소결 분말에서, 미립자를 형성하는 입자의 적어도 일부는 캡핑제로 적어도 부분적으로 코팅되는 금속을 포함한다. 전형적으로, 미립자를 형성하는 입자의 대부분은 캡핑제로 적어도 부분적으로 코팅된 금속을 포함하고, 더욱 전형적으로, 미립자를 형성하는 실질적으로 모든 입자는 캡핑제로 적어도 부분적으로 코팅된 금속을 포함한다. 전형적으로, 금속은 캡핑제로 실질적으로 코팅되고, 더욱 전형적으로, 캡핑제로 완전히 코팅된다. 금속 입자 상의 캡핑제의 피복율을 증가시키는 것은 금속 입자의 응집을 추가로 감소시키고, 그에 따라서, 소결 온도를 추가로 감소시키는 것을 도울 수 있다.
미립자를 형성하는 입자의 적어도 일부는 금속을 포함한다. 입자는 모두 동일한 금속을 포함할 수 있다. 대안적으로, 입자의 일부는 상이한 금속을 포함할 수 있다. 또한, 개별 입자들이 둘 이상의 상이한 금속을 포함할 수 있다. 본원에 사용되는 용어 "금속"은 합금을 포함할 수 있다. 이에 따라서, 입자는 하나 이상의 금속의 하나 이상의 합금을 포함할 수 있다.
소결 과정 동안, 금속을 가열하거나 캡핑제를 화학적으로 분해하는 것은 금속 원자와 캡핑제 사이의 분자 결합을 파괴한다. 그 후에, 금속 입자는 소결되기 시작한다.
캡핑제는 무기 및/또는 유기일 수 있다. 유기 캡핑제의 예는 폴리머 및 리간드를 포함한다. 바람직하게는, 캡핑제는 아민 및/또는 카복실레이트 작용기를 포함한다. 그러한 캡핑제는 금속 입자들과 약한 결합을 형성할 수 있다. 이에 따라서, 결합을 파괴하는데 필요한 온도가 감소될 수 있고, 이는 소결 온도를 감소시키는 것을 도울 수 있다. 아민 작용기를 포함하는 캡핑제는 이와 관련하여 특히 바람직하다.
바람직하게는, 캡핑제는 직쇄 알킬아민(C6 내지 C18) 또는 분지쇄 지방족 알킬아민을 포함한다. 한 가지 바람직한 예는 옥틸아민이다. 옥틸아민은 금속 입자들과 특히 약한 결합을 형성한다. 또한, 옥틸아민은 금속 입자의 응집을 감소시키는데 특히 효과적이다.
바람직하게는, 미립자는 1 내지 100nm, 더욱 바람직하게는 5 내지 75 nm, 더욱 더 바람직하게는 5 내지 65nm의 평균 최장 직경을 지닌다. 그러한 평균 최장 직경은 체적에 대한 표면 비율을 높게 제공하는데 특히 효과적이다. 1nm보다 작은 평균 최장 직경을 지니는 미립자는 취급이 어려울 수 있으며, 또한 열화되기 더 쉬울 수 있다.
미립자는 100nm 내지 10 마이크론, 바람직하게는 600nm 내지 1마이크론의 평균 최장 직경을 지닐 수 있다. 입자 크기가 클수록 캡핑제가 덜 필요하거나, 전형적으로 실질적으로 캡핑제가 필요하지 않을 수 있다. 이에 따라서, 생성된 접합부에서 잔여 유기물의 감소로 인해, 저항이 훨씬 더 낮아진다. 본 발명의 한 가지 양태에서, 미립자는 100nm 내지 10마이크론, 바람직하게는 600nm 내지 1마이크론의 평균 최장 직경을 지니며, 캡핑제를 함유하지 않는다.
미립자가 상기 명시된 범위 내의 평균 최장 직경을 지니는 경우, 전형적으로 미립자를 형성하는 입자의 대부분은 상기 범위 내의 최장 직경을 지니고, 더욱 전형적으로 실질적으로 미립자를 형성하는 입자 모두가 상기 범위 내의 최장 직경을 지닌다.
미립자는 전형적으로 불균일한 입자 크기를 나타낸다. 예를 들어, 10%의 가장 큰 입자의 평균 최장 직경과 10%의 가장 작은 입자의 평균 최장 직경 간의 차이는 20nm 초과, 전형적으로 30nm 초과, 더욱 더 전형적으로 60nm 초과, 추가로 더욱 더 전형적으로 60 내지 150nm일 수 있다. 불균일한 입자 크기는 아마도 입자들 사이의 큰 접점으로 인해서 소결 분말의 소결 온도를 감소시키는 것을 도울 수 있다. 또한, 그러한 불균일한 크기는 패킹 분율(packing fraction)의 증가를 도울 수 있다.
금속은 바람직하게는 은 또는 이의 합금을 포함한다. 은은 탁월한 전기 및 열 전도도를 지니고, 그에 따라서, 높은 전기 및/또는 열 전도도를 지니는 소결된 접합부를 형성시킬 수 있다. 이에 따라서, 은 금속의 사용에 의해서 소결 분말은 전자제품 적용, 예컨대, 다이 부착 및 마이크로전자 패키징에 사용하기에 특히 적합해진다. 대안적으로, 금속은 예를 들어, 구리 및 금과 같은 다른 금속을 포함할 수 있다.
소결 분말은 바람직하게는 최대 5wt%의 캡핑제, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 3wt%의 캡핑제, 더욱 더 바람직하게는 약 1wt%의 캡핑제를 포함한다. 소결 분말이 5wt% 이상의 캡핑제를 포함하는 경우, 소결시키기 전에 캡핑제를 용융시키는데 더 높은 온도가 필요할 수 있다. 소결 분말이 0.1wt% 미만의 캡핑제를 포함하는 경우, 캡핑제는 금속의 표면을 충분히 덮을 수 없다. 이는 입자 응집의 증가를 초래할 수 있고, 그에 따라서, 소결 온도를 증가시킬 수 있다.
미립자는 바람직하게는 1 내지 100nm의 최장 직경을 지니는 제 1 유형의 입자 및 100nm 내지 50마이크론 초과의 최장 직경을 지니는 제 2 유형의 입자를 포함한다. 더 큰 직경을 지니는 제 2 유형의 입자의 존재에 의해서 미립자를 형성하는 입자의 접점이 증가된다. 이는 보다 우수한 소결, 및 또한 분말의 개선된 형태를 야기할 수 있다. 이에 따라서, 그러한 분말을 사용하여 형성된 접합부의 열사이클링 특성이 개선된다. 또한, 더 큰 제 2 유형의 입자는 전형적으로 캡핑제를 필요로 하지 않는다. 이에 따라서, 소결 분말 중의 캡핑제의 총량이 감소될 수 있고, 이에 의해서 어떠한 형성된 접합부에서 잔여 유기물의 존재가 최소화된다. 그 결과, 열전도도 및 고온 특성, 예컨대, 열사이클링이 개선된다.
제 1 유형의 입자는 바람직하게는 5 내지 75nm의 직경을 지니고/거나 제 2 유형의 입자는 100nm 내지 20마이크론, 더욱 바람직하게는 600nm 내지 1마이크론 초과의 직경을 지닌다.
미립자는 바람직하게는 81 내지 99wt%의 제 1 유형의 입자 및 1 내지 19wt%의 제 2 유형의 입자, 더욱 바람직하게는 85 내지 95wt%의 제 1 유형의 입자 및 5 내지 15wt%의 제 2 유형의 입자를 포함한다. 그러한 범위는 개선된 열전도도 및 열사이클링 특성, 및 낮은 소결 온도의 조합을 제공하기에 특히 적합하다. 바람직한 구체예에서, 미립자는 약 90wt%의 제 1 유형의 입자 및 약 10wt%의 제 2 유형의 입자를 포함한다.
특히 바람직한 구체예에서, 소결 분말은 1 내지 100nm의 평균 최장 직경을 지니는 미립자를 포함하고, 미립자를 형성하는 입자의 적어도 일부는 직쇄 또는 분지쇄 지방족 아민, 바람직하게는 옥틸아민으로 적어도 부분적으로 코팅된 은을 포함한다.
추가의 양태에서, 본 발명은 본원에 기재된 바와 같은 소결 분말을 사용하여 형성된 소결된 접합부를 제공한다. 그러한 소결된 접합부는 특히 높은 강도 및/또는 특히 높은 전기 및 열 전도도를 나타낼 수 있다. 게다가, 소결된 접합부는 열 충격 후에 매우 적은 전단 강도 변화를 나타낼 수 있고, 전형적으로 실질적으로 전단 강도의 변화가 없을 수 있다.
추가의 양태에서, 본 발명은
본원에 기재된 바와 같은 소결 분말;
바인더(binder);
용매; 및
임의로, 레올로지 개질제 및/또는 활성화제 및/또는 계면활성제
를 포함하는 소결 페이스트를 제공한다.
페이스트는 인쇄가능하고/거나 디스펜싱가능하고/거나 분사가능하고/거나 핀 전사가능(pin transferable)할 수 있다. 페이스트는 디스펜싱에 특히 바람직한 점도 및 유동 특성을 지닐 수 있는데, 이는 페이스트가 땜납에 대한 일대일 대체물로서 사용될 수 있음을 의미한다.
바인더 및/또는 용매는 전형적으로 이들이 소결 분말의 표적으로 하는 소결 온도 미만의 온도에서 페이스트로부터 제거될 수 있도록(예를 들어, 증발 및/또는 번 아웃(burn out)) 선택된다. 이는 금속 입자의 거의 완전한 소결을 촉진시키는 것을 도울 수 있다. 유기 물질이 소결 동안 접합부에 남아 있는 경우, 금속 입자의 불충분한 소결이 발생할 수 있다. 이는 약간 소결된 접합부를 초래할 수 있다.
바인더는 취급이 용이하고 요망되는 소결된 접합부의 위치에 정확하게 배치되도록 페이스트를 함께 결합시키는 작용을 할 수 있다. 적합한 바인더의 예에는 하이드록시프로필메틸셀룰로오스, 트리아세틴 및 폴리비닐 아세테이트가 포함되지만, 이로 제한되지 않는다. 바람직하게는, 바인더는 에폭시-기반 수지를 포함한다. 에폭시-기반 수지는, 페이스트가 취급이 용이하고 요망되는 소결된 접합부의 위치에 정확하게 배치되도록 페이스트를 함께 결합시키는데 특히 효과적일 수 있다. 더욱이, 에폭시 수지의 사용은 소결 전에 보다 강한 접합부의 형성을 야기할 수 있는데, 이는 소결 전에 접할될 작업물을 함께 고정시킬 필요가 없음을 의미한다. 에폭시 수지의 사용은 캡핑제가 아민 작용기를 포함하는 경우에 특히 유리하다. 이러한 경우에, 아민은 가교된 구조물을 형성시키는 경화제(hardener)로서 작용한다. 이는 소결 전에 특히 강한 접합부를 생성시킬 수 있다.
용매는 바람직하게는 모노테르펜 알콜 및/또는 글리콜 및/또는 글리콜 에테르, 바람직하게는 테르피네올 및/또는 트리에틸렌 글리콜을 포함한다. 모노테르펜 알콜 및/또는 글리콜은 페이스트 내에 금속 입자를 분산시켜 집단 응집 및/또는 덩어리가 감소된 유기 성분들의 기질에 금속 입자의 균일한 분포를 야기하는데 특히 효과적일 수 있다. 모노테르펜 알콜 및/또는 글리콜의 사용은 소결 페이스트의 유동력 및 인쇄력을 증가시키는 작용을 할 수 있다.
레올로지 개질제는 페이스트의 점도를 제어하기 위해 첨가될 수 있다. 적합한 레올로지 개질제의 예에는 Thixcin R 및 Crayvallac Super가 포함되지만, 이로 제한되지 않는다.
활성화제는 인쇄될 표면으로부터 존재할 수 있는 어떠한 금속 산화물을 제거하고/거나 소결 분말에 존재할 수 있는 어떠한 산화물을 제거하기 위해 첨가될 수 있다. 예를 들어, 아디프산, 석신산 및 글루타르산 중 하나 이상과 같이 아릴 또는 알킬 카복실 산이 활성화제로서 사용될 수 있다.
계면활성제는 소결 페이스트에서 소결 분말을 분산시키는 것을 돕기 위해 소결 페이스트에 첨가될 수 있다. 적합한 계면활성제의 예에는 Disperbyk 163 및 TritonX 100이 포함되지만, 이로 제한되지 않는다.
소결 페이스트는 바람직하게는
1 내지 15wt%의 바인더; 및/또는
1 내지 15wt%의 용매; 및/또는
최대 1wt%의 레올로지 개질제; 및/또는
최대 1wt%의 활성화제; 및/또는
최대 6wt%의 계면활성제를 포함한다.
이러한 범위 내의 바인더 및/또는 용매 함유물은 특히 요망되는 유동력 및 인쇄력을 소결 페이스트에 제공하는 것을 도울 수 있다. 바람직하게는, 소결 페이스트는 5 내지 8wt%의 바인더를 포함한다. 한 가지 구체예에서, 소결 페이스트는 약 6.5wt%의 바인더를 포함한다. 바람직하게는, 소결 페이스트는 5 내지 8wt%의 용매를 포함한다. 한 가지 구체예에서, 소결 페이스트는 약 6.5wt%의 용매를 포함한다. 소결 페이스트는 적어도 0.1wt%의 레올로지 개질제 및/또는 적어도 0.1wt%의 활성화제 및/또는 적어도 0.1wt%의 계면활성제를 포함할 수 있다.
추가의 양태에서, 본 발명은
본원에 개시된 바와 같은 소결 분말;
유기은 화합물;
용매; 및
임의로, 활성화제 및/또는 레올로지 개질제 및/또는 계면활성제
를 포함하는 소결 페이스트를 제공한다.
소결 동안, 유기은 화합물은 금속 은을 파괴할 수 있는데, 이는 소결된 접합부의 열 전도도를 증가시킬 수 있다. 또한, 유기은 화합물의 존재에 의해 접합부 계면에서 페이스트의 습윤이 증가된다. 유기은 화합물은 실버 옥살레이트, 실버 락테이트, 실버 시트레이트, 실버 퍼옥사이드, 실버 네오데카노에이트, 실버 석시네이트 및 실버 스테아레이트 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 유기은 화합물은 생략될 수 있다.
소결 페이스트는 바람직하게는 예를 들어, 스테아르산, 네오데카노산 및 라우르산과 같은 하나 이상의 지방산을 추가로 포함한다. 지방산의 존재는 페이스트를 함께 결합시키는 것을 돕는다. 다시 말해서, 지방산의 존재는 별개의 바인더, 예컨대, 상기 논의된 에폭시 기반 수지 바인더에 대한 필요성을 없앤다. 이에 따라서, 페이스트에서 유기물의 총량은 더 적어져서 더 강한 최종 접합부가 생성된다.
소결 페이스트는 바람직하게는 퍼옥사이드를 추가로 포함한다. 적합한 퍼옥사이드의 예에는 하이드로젠 퍼옥사이드, 3차-부틸 하이드로퍼옥사이드 및 3차-부틸 퍼옥시-2-에틸헥사노에이트가 포함되지만, 이로 제한되지 않는다. 퍼옥사이드는 산소를 페이스트로 도입하는데, 이는 다이 부착 방법에서 다이 영역 아래로의 페이스트의 소결을 도울 수 있다. 산소는 또한 예를 들어, 질소 분위기와 같은 불활성 분위기 하에 금속 입자의 소결을 가능하게 할 수 있다. 소결 페이스트는 바람직하게는 최대 3wt.%의 하이드로젠 퍼옥사이드, 바람직하게는 0.5 내지 2wt.%의 하이드로젠 퍼옥사이드, 더욱 바람직하게는 0.7 내지 1.8wt.%의 하이드로젠 퍼옥사이드를 포함한다. 레올로지 및 은 침전을 제어하기 위해 액체 퍼옥사이드가 바람직하다.
소결 페이스트는 예를 들어, 폴리아미드와 같은 필름 형성제를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 소결 페이스트는 실질적으로 수지를 함유하지 않고, 더욱 바람직하게는 수지를 전혀 함유하지 않는다. 수지의 존재에 의해 은의 열 및 전기 전도도가 감소될 수 있다. 용매는 프로필렌 카보네이트를 포함할 수 있다.
소결 페이스트는 바람직하게는
1 내지 15wt%의 용매; 및/또는
최대 50wt%의 유기은 화합물, 바람직하게는 1 내지 25wt%, 더욱 바람직하게는 2 내지 10wt%, 더욱 더 바람직하게는 3 내지 9wt%의 유기은 화합물; 및/또는
최대 1wt%의 레올로지 개질제; 및/또는
최대 1wt%의 활성화제; 및/또는
최대 6wt%의 계면활성제를 포함한다.
소결 페이스트는 적어도 0.1wt%의 레올로지 개질제 및/또는 적어도 0.1wt%의 활성화제 및/또는 적어도 0.1 wt%의 계면활성제를 포함할 수 있다.
추가의 양태에서, 본 발명은 본원에 기재된 바와 같은 소결 분말 및 바인더를 포함하는 소결 필름을 제공한다. 이러한 필름은 웨이퍼 수준, 다이 수준, 패키지/기재 수준. 및/또는 모듈 수준으로 적용될 수 있다. 그러한 필름은 예를 들어, 본원에 기재된 바와 같은 소결 페이스트를 폴리에스테르 시트 상에 인쇄하고, 페이스트를 가열하여 용매를 적어도 부분적으로 제거하고, 필름을 형성시키고, 이후 폴리에스테르 시트로부터 필름을 제거함으로써 얻어질 수 있다. 본원에 기재된 바와 같은 필름은 약간의 승온에서 필름 상에 다이를 간단히 프레싱함으로써 다이 상에 전사될 수 있기 때문에 특히 유리하다. 전사된 필름은 특정 상황에서 유리하게 제공되는 대안적인 적용 방법이다.
추가의 양태에서, 본 발명은 다이 부착(예, 칩(chip)-대-보드(board), 칩-대-기판, 칩-대-히트 싱크(heat sink), 칩-대-픽스처(fixture)), 웨이퍼-대-웨이퍼 결합(예, 칩-대-히트 싱크), 반사층 인쇄, 허메틱 실링(hermetic sealing) 및 니어-허메틱 실링(near-hermetic sealing)(예, 패키지 및 주위 밀봉), 연결선의 생산(예, 회로, 패드), 반도체 장치 및 기판에서의 비아 충전, 플립-칩 및 웨이퍼 범핑(wafer bumping)으로부터 선택된 방법에서 본원에 기재된 바와 같은 소결 분말 또는 본원에 기재된 바와 같은 소결 페이스트 또는 필름의 용도를 제공한다.
추가의 양태에서, 본 발명은 소결된 접합부를 제조하는 방법으로서,
두 개의 접합될 작업물 부근에 본원에 기재된 바와 같은 소결 분말 또는 본원에 기재된 바와 같은 소결 페이스트 또는 필름을 제공하는 단계; 및
금속을 적어도 부분적으로 소결시키기 위해서 소결 분말 또는 소결 페이스트 또는 필름을 가열하는 단계
를 포함하는 방법을 제공한다.
유리하게는, 가열하는 단계는 대기압에서 수행될 수 있다. 소결 분말 또는 소결 페이스트 또는 필름은 저압(전형적으로 약 175 내지 250℃의 온도에서 0.1 내지 60초 동안 1-5MPa) 하에서 작업물 부근에 위치될 수 있다.
가열하는 단계는 바람직하게는 적어도 140℃, 더욱 바람직하게는 150 내지 350℃, 더욱 더 바람직하게는 160 내지 300℃의 온도에서 수행된다. 140℃ 보다 낮은 온도는 소결 분말에서 입자의 충분한 소결을 야기할 수 없고/거나 증발 및/또는 번 아웃에 의해 유기물의 충분한 제거를 야기할 수 없다. 350℃보다 높은 온도는 작업물에 손상을 초래할 수 있다.
추가의 양태에서, 본 발명은 본원에 기재된 바와 같은 소결 분말을 제조하는 방법으로서,
금속 염 용액을 제공하는 단계;
금속 염 용액을 캡핑제와 접촉시키는 단계; 및
캡핑제로 적어도 부분적으로 코팅된 금속 입자를 침전시키는 단계
를 포함하는 방법을 제공한다.
침전된 금속 입자는 예를 들어, 여과에 의해 용매로부터 회수될 수 있다. 금속 염 용액의 예는 금속 니트레이트 용액이다.
침전시키는 단계는 환원제를 사용하여 수행될 수 있다. 환원제는 금속 입자의 침전을 유발하는데 특히 효과적이다. 특히 적합한 환원제는 예를 들어, 하이드라진(예, 하이드라진 하이드레이트) 및 소듐 보로하이드라이드를 포함한다.
과량의 캅핑제는 예를 들어, 메탄올 또는 아세톤과 같은 극성 용매를 사용하여 세척될 수 있다.
본 발명은 이제 하기 비제한적인 도면에 대하여 기술될 것이다.
도 1은 본 발명의 소결 분말의 TEM 현미경 사진을 보여주는 것이다.
도 2는 본 발명의 소결 분말의 입자 크기의 히스토그램을 보여주는 것이다.
도 3은 본 발명의 소결 분말의 분말 X-선 회절 패턴을 보여주는 것이다.
도 4는 본 발명의 소결 분말의 서모그램을 보여주는 것이다.
도 5는 본 발명의 소결 분말의 시차 주사 열량계(differential scanning calorimetry: DSC) 분석의 결과를 보여주는 것이다.
도 6은 본 발명의 인쇄된 소결 페이스트의 토폴로지를 보여주는 것이다. 페이스트는 80 내지 90μm의 높이를 지닌다. 접힌 부분이 없고 기복이 없는 평평한 침착물이 있다.
도 7은 본 발명의 소결 페이스트를 사용하여 Si 다이 및 기판 사이에서 형성된 접합부의 단면을 보여주는 것이다. 이미지는 다이뿐만 아니라 기판의 금속층에 대한 소결된 페이스트의 우수한 접착을 나타낸다.
도 8은 필름의 형태와 함께 본 발명의 습식 및 독립된 건식 필름을 보여주는 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 디스펜싱된 페이스트의 토폴로지에 대한 Keyance 현미경 이미지를 보여주는 것이다: 도트(좌측 편), 패턴(우측 편).
도 10은 본 발명에 따른 디스펜싱된 페이스트의 Koh Young 이미지를 보여주는 것이다: 디스펜싱된 도트의 전형적인 이미지(좌측 편), 공간 측정(우측 편).
본 발명은 이제 하기 비제한적인 실시예에 대하여 기술될 것이다.
도 2는 본 발명의 소결 분말의 입자 크기의 히스토그램을 보여주는 것이다.
도 3은 본 발명의 소결 분말의 분말 X-선 회절 패턴을 보여주는 것이다.
도 4는 본 발명의 소결 분말의 서모그램을 보여주는 것이다.
도 5는 본 발명의 소결 분말의 시차 주사 열량계(differential scanning calorimetry: DSC) 분석의 결과를 보여주는 것이다.
도 6은 본 발명의 인쇄된 소결 페이스트의 토폴로지를 보여주는 것이다. 페이스트는 80 내지 90μm의 높이를 지닌다. 접힌 부분이 없고 기복이 없는 평평한 침착물이 있다.
도 7은 본 발명의 소결 페이스트를 사용하여 Si 다이 및 기판 사이에서 형성된 접합부의 단면을 보여주는 것이다. 이미지는 다이뿐만 아니라 기판의 금속층에 대한 소결된 페이스트의 우수한 접착을 나타낸다.
도 8은 필름의 형태와 함께 본 발명의 습식 및 독립된 건식 필름을 보여주는 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 디스펜싱된 페이스트의 토폴로지에 대한 Keyance 현미경 이미지를 보여주는 것이다: 도트(좌측 편), 패턴(우측 편).
도 10은 본 발명에 따른 디스펜싱된 페이스트의 Koh Young 이미지를 보여주는 것이다: 디스펜싱된 도트의 전형적인 이미지(좌측 편), 공간 측정(우측 편).
본 발명은 이제 하기 비제한적인 실시예에 대하여 기술될 것이다.
실시예 1 - 소결 분말의 제조
소결 분말을 단일 단계 반응으로 제조하였다. 실버 니트레이트를 에틸렌 글리콜에 첨가하고, 용액이 투명해질 때까지 0 내지 5℃에서 교반함으로써 실버 니트레이트의 3M 에틸렌 글리콜 용액을 제조하였다. 그 후에, 50% 톨루엔과 50% 에탄올의 혼합물을 첨가함으로써 용액을 0.3M로 만들었다. 실버 니트레이트 용액(0.3M, 3.5리터)을 그 후에 옥틸 아민의 톨루엔 용액(3.5kg, 27.07몰)에 첨가하였고, 이는 실온에서 옥틸아민을 톨루엔에 첨가함으로써 제조하였다. 그 후에, N,N-디메틸 포름아미드에 용해된 262.5g(0.998 M, 5.24몰)의 80% 하이드라진 하이드레이트를 즉시 첨가하였다. 반응 혼합물을 350rpm의 속도로 45분 동안 교반한 후, 수분 동안 침전되게 하였다. 그 후에, 무색 상층액을 펌핑시키고, 탱크의 바닥에 침전된 은 나노입자를 부흐너 깔때기(Buchner funnel)에 옮기고, 메탄올로 세척하여 과량의 옥틸 아민을 제거하였다. 마지막으로, 분말을 아세톤으로 세척하고, 실온에서 진공하에 건조시켰다. 반응의 수율은 약 98%였다.
분말의 TEM 현미경 사진을 얻었고, 이는 도 1에 도시되어 있다. 현미경 사진은 5 내지 60nm 범위의 크기의 불균일한 은 나노입자를 나타낸다. 또한, 현미경 사진은 매우 작은 입자가 보다 큰 알갱이 주위에 분포되어 있는 것을 나타내는 것으로 보인다. 입도 분포는 도 2에 나타나 있고, 이봉(bimodal) 분포인 것으로 보인다.
도 3은 분말의 분말 X-선 회절 패턴을 보여주는 것이고, 면심입방 구조를 나타내고 있다. 셰러 식을 이용하여 평균 입도가 약 25nm인 것으로 계산되었다. 이러한 입도를 입도 분석기(Microtrac Nanotrac Ultra NPA 253)의 사용에 의해 확인하였는데, 약 20nm의 D50을 나타냈다.
분말을 열무게 분석(thermogravimetric analysis: TGA)에 주어지게 하였고, 상응하는 서모그램은 도 4에 나타나 있다. 결과는 분말이 약 1wt%의 캡핑제, 즉, 옥틸아민을 포함함을 나타낸다.
분말의 소결 온도를 시차 주사 열량계(DSC)를 사용하여 분석하였고, 그 결과는 도 5에 나타나 있다. 플롯은 36.7J/g의 비열과 195.2℃의 소결 온도를 나타낸다.
실시예 2 - 소결 페이스트의 제조
3g의 에폭시 수지를 40g의 실시예 1의 분말에 첨가하였다. 그 후에, 이를 오비탈 믹서(orbital mixer)에서 1000rpm으로 혼합하였다. 혼합물에 3g의 용매 혼합물(1.5g의 테르피네올 및 1.5g의 트리에틸렌 글리콜)을 첨가하고, 오비탈 믹서에서 1000rpm으로 혼합하였다. 혼합한 후, 3롤 밀(three roll mill)에서 수 분간 분쇄하여 균일한 페이스트를 제공하였다. 페이스트의 조성은 표 1에 나타나 있다.
표 1: 페이스트의 조성
페이스트의 점착력, 점도 및 열 전도도를 측정하였고, 그 결과는 표 2에 나타나 있다. 일본 공업 규격(Japanese Industrial Standard: JIS)을 이용하여 레스카 점착력 시험기 태크 (II)(Rhesca tackiness tester (II))로 점착력을 측정하였다. 페이스트를 현미경 유리 면 상에서 3개의 원형 개구부의 10mil 스텐실을 사용하여 인쇄하였다. 프로브의 함침 속도는 120mm/min였고, 600mm/min의 시험 속도를 0.2초의 프레스 시간(press time)으로 사용하였다. 브룩필드 DVIII 울트라 프로그래밍가능한 레오미터(Brookfield DVIII ultra programmable rheometer)(Spindle CP51)를 사용하여 페이스트의 점도를 측정하였다. 네취 LFA 447 나노플래쉬(Netzsch LFA 447 Nanoflash)를 사용하여 열 전도도를 측정하였다. 열 전도도(K)를 하기 식을 사용하여 계산하였다:
K = αρcp
상기 식에서, α는 열 확산율(m2/s)이고, ρ는 물질의 밀도(kg/m3)이고, cp는 비열 용량(J/kg-K)이다. 실시예 3, 4, 12 및 26에 대한 점착력, 점도 및 열 전도도를 유사한 방식으로 측정하였다.
표 2: 페이스트의 특성
실시예 3
4g의 에폭시 수지를 40g의 실시예 1의 분말에 첨가하였다. 그 후에, 이를 오비탈 믹서에서 1000rpm로 혼합하였다. 이후, 4g의 테르피네올을 첨가하고, 오비탈 믹서에서 1000rpm으로 계속 혼합하였다. 혼합한 후, 혼합물을 3롤 밀에서 수 분간 분쇄하여 균일한 페이스트를 얻었다.
표 3: 페이스트의 조성
표 4: 페이스트의 특성
실시예 4
8g의 에폭시 수지 및 6.67g의 테르피네올을 균일한 용액이 얻어지도록 철저히 혼합한 후, 이를 40g의 실시예 1의 분말에 첨가하였다. 그 후에, 이를 오비탈 믹서에서 1000rpm로 혼합하였다. 혼합물에 4g의 테르피네올을 첨가하고, 오비탈 믹서에서 1000rpm로 혼합하였다. 혼합한 후, 혼합물을 3롤 밀에서 수 분간 분쇄하여 균일한 페이스트를 얻었다.
표 5: 페이스트의 조성
표 6: 페이스트의 특성
실시예 5
2.5g의 에폭시 수지, 3.4g의 용매 혼합물(1.7g의 테르피네올 및 1.7g의 트리에틸렌 글리콜) 및 0.1g의 cryvallac super를 균일한 용액이 얻어지도록 철저히 혼합한 후, 이를 40g의 실시예 1의 분말에 첨가하였다. 그 후에, 이를 오비탈 믹서에서 1000rpm로 혼합하였다. 혼합한 후, 혼합물을 3롤 밀에서 수 분간 분쇄하여 균일한 페이스트를 얻었다.
표 7: 페이스트의 조성
실시예 6
2.7g의 에폭시 수지, 3g의 용매 혼합물(1.5g의 테르피네올 및 1.5g의 트리에틸렌 글리콜) 및 0.3g의 석신산을 균일한 용액이 얻어지도록 철저히 혼합한 후, 이를 40g의 실시예 1의 분말에 첨가하였다. 그 후에, 이를 오비탈 믹서에서 1000rpm로 혼합하였다. 혼합한 후, 혼합물을 3롤 밀에서 수 분간 분쇄하여 균일한 페이스트를 얻었다.
표 8: 페이스트의 조성
실시예 7
2.6g의 에폭시 수지, 3g의 용매 혼합물(1.5g의 테르피네올 및 1.5g의 트리에틸렌 글리콜), 0.3g의 석신산 및 0.1g의 cryvallac super를 철저히 혼합하고, 40g의 실시예 1의 분말에 첨가하였다. 그 후에, 오비탈 믹서에서 1000rpm로 혼합을 수행하였다. 혼합한 후, 혼합물을 3롤 밀에서 수 분간 분쇄하여 균일한 페이스트를 얻었다.
표 9: 페이스트의 조성
실시예 8
40g의 실시예 1의 분말, 2.88g의 에폭시 수지 및 0.25g의 Disperbyk163를 오비탈 믹서에서 1000rpm으로 혼합하였다. 그 후에, 2.88g의 용매 혼합물(프로필렌 글리콜, 메틸 디골 및 테르피네올)을 첨가하였다. 혼합한 후, 혼합물을 3롤 밀에서 수 분간 분쇄하여 균일한 페이스트를 얻었다.
표 10: 페이스트의 조성
실시예 9
40g의 실시예 1의 분말, 2.88g의 에폭시 수지 및 0.25g의 TritonX 100을 오비탈 믹서에서 1000rpm으로 혼합하였다. 그 후에, 2.88g의 용매 혼합물(프로필렌 글리콜, 메틸 디골 및 테르피네올)을 첨가하였다. 혼합한 후, 혼합물을 3롤 밀에서 수 분간 분쇄하여 균일한 페이스트를 얻었다.
표 11: 페이스트의 조성
실시예 10
40g의 실시예 1의 분말, 2.88g의 에폭시 수지 및 0.25g의 Disperbyk163를 오비탈 믹서에서 1000rpm으로 혼합하였다. 그 후에, 2.88g의 용매 혼합물을 첨가하였다. 혼합한 후, 혼합물을 3롤 밀에서 수 분간 분쇄하여 균일한 페이스트를 얻었다.
표 12: 페이스트의 조성
실시예 11
40g의 실시예 1의 분말, 2.93g의 에폭시 수지, 0.25g의 Disperbyk163 및 0.125g의 하이드록시프로필메틸셀룰로오스를 오비탈 믹서에서 1000rpm으로 혼합하였다. 그 후에, 3.7g의 용매 혼합물(테르피네올과 트리아세틴)을 첨가하였다. 혼합한 후, 혼합물을 3롤 밀에서 수 분간 분쇄하여 균일한 페이스트를 얻었다.
표 13: 페이스트의 조성
실시예 12
40g의 실시예 1의 분말, 2.35g의 에폭시 수지, 0.46g의 Disperbyk163 및 0.46g의 폴리비닐 아세테이트를 오비탈 믹서에서 1000rpm으로 혼합하였다. 그 후에, 3.72g의 용매 혼합물(프로필렌 글리콜, 메틸 디골 및 테르피네올)을 첨가하였다. 혼합한 후, 혼합물을 3롤 밀에서 수 분간 분쇄하여 균일한 페이스트를 얻었다.
표 14: 페이스트의 조성
페이스트의 특성은 표 14에 기재되어 있다.
표 15: 페이스트의 특성(4탐침법을 이용하여 측정된 체적 저항률)
페이스트의 안정성을 관찰하기 위해서 페이스트의 점착력 및 점도를 규칙적인 간격으로 측정하였고, 그 결과는 표 15에 기재되어 있다. 결과는 페이스트가 실온 및 압력에서 25일 동안 안정함을 나타낸다.
표 16: 시간에 따른 점도/점착력
실시예 13
6g의 에폭시 수지를 30g의 실시예 1의 분말에 첨가하였다. 그 후에, 5g의 테르피네올을 첨가하였다. 혼합물을 이후 오비탈 믹서에서 1000rpm로 혼합하였다. 혼합한 후, 혼합물을 3롤 밀에서 수 분간 분쇄하여 균일한 페이스트를 얻었다.
표 17: 페이스트의 조성
실시예 14
4.9g의 에폭시 수지를 30g의 실시예 1의 분말에 첨가하였다. 그 후에, 2g의 테르피네올 및 2g의 트리에틸렌 글리콜을 첨가하고, 오비탈 믹서에서 1000rpm로 혼합하였다. 혼합한 후, 혼합물을 3롤 밀에서 수 분간 분쇄하여 균일한 페이스트를 얻었다.
표 18: 페이스트의 조성
실시예 15
6g의 에폭시 수지를 30g의 실시예 1의 분말에 첨가하였다. 그 후에, 3g의 테르피네올 및 3g의 트리에틸렌 글리콜을 첨가하고, 오비탈 믹서에서 1000rpm로 혼합하였다. 혼합한 후, 혼합물을 3롤 밀에서 수 분간 분쇄하여 균일한 페이스트를 얻었다.
표 19: 페이스트의 조성
실시예 16 - 페이스트 인쇄
7mm*7mm의 구멍 크기를 지니는 3min 스텐실로 Au/Ni 피니쉬를 지니는 직접 결합 구리(direct bond copper: DBC) 상에 실시예 8의 페이스트를 인쇄하였다. 인쇄된 표면은 기복을 지니지 않는 완전히 평평한 것으로 관찰되었다. 인쇄된 층의 두께는 약 75μm였다.
인쇄된 층을 160℃에서 90분 동안 필름을 가열함으로써 박스 오븐에서 소결시켰다. SEM은 우수한 패킹 분율을 지니는 은 나노입자의 네킹(necking)을 나타냈다.
실시예 17 - 필름의 제조
실시예 2의 페이스트를 실리콘 코팅된 폴리에스테르 시트 상에 인쇄하였다. 그 후에, 이를 핫플레이트/박스 오븐에서 130℃로 30분 동안 가열하였다. 생성된 필름을 시트로부터 떼어내고, 독립적인 필름으로서 사용하였다. 도 8은 습윤 상태에서 인쇄된 대로의 필름, 및 또한 폴리에스테르 시트로부터 떼어낸 후 독립적인 건식 필름으로서의 필름을 보여주는 것이다. 폴리에스테르 시트로부터 떼어낸 후 필름에 균열은 발견되지 않았다. 건조된 필름의 두께는 72μm였다.
그 후에, 은 필름을 실리콘 고무 상에 놓았다. 3mm*3mm의 다이를 다이 본더(die bonder)의 도움으로 130℃에서 잠시 2MPa의 압력을 가함으로써 필름 상에 스탬핑시켰다.
실시예 18 - 페이스트 디스펜싱
실시예 15의 페이스트를 노드슨 오거 밸브(Nordson Auger Valve)를 사용하여 디스펜싱하였다. 하기는 디스펜싱에 대한 설정 파라미터였다.
니들 크기: 22게이지
압력: 1바
디스펜싱 유형: 포인트 및 패턴
디스펜싱 시간: 0.15초
Keyance 현미경을 사용하여 디스펜싱된 패턴의 토폴리지를 검사하였다(도 9 참조). 모든 디스펜싱된 도트 및 패턴은 각각 동일한 직경(~520 마이크론) 및 길이(2.3mm)인 것으로 보였다. 그 후에, 디스펜싱된 패턴의 체적을 Koh Young 장치를 사용하여 검사하였는데(도 10 참조), 이는 일관된 디스펜싱 침착물 및 높이를 나타냈다(~ 63.6 마이크론 내지 67.2 마이크론).
실시예 19
5.55g의 테르피네올을 1.48g의 실버 옥살레이트와 혼합하였다. 이러한 혼합물에 30g의 실시예 1의 분말을 첨가하고, 오비탈 믹서에서 1000rpm로 혼합하였다. 혼합한 후, 혼합물을 3롤 밀에서 수 분간 분쇄하여 균일한 페이스트를 얻었다.
표 20: 페이스트의 조성
실시예 20
1.39g의 테르피네올, 2.08g의 프로필렌 글리콜, 2.08g의 메틸 디골을 1.48g의 실버 옥살레이트와 혼합하였다. 이러한 혼합물에 30g의 실시예 1의 분말을 첨가하고, 오비탈 믹서에서 1000rpm로 혼합하였다. 혼합한 후, 혼합물을 3롤 밀에서 수 분간 분쇄하여 균일한 페이스트를 얻었다.
표 21: 페이스트의 조성
실시예 21
0.925g의 테르피네올, 1.39g의 프로필렌 글리콜, 1.39g의 메틸 디골을 3.33g의 실버 옥살레이트와 혼합하였다. 이러한 혼합물에 30g의 실시예 1의 분말을 첨가하고, 오비탈 믹서에서 1000rpm로 혼합하였다. 혼합한 후, 혼합물을 3롤 밀에서 수 분간 분쇄하여 균일한 페이스트를 얻었다.
표 22: 페이스트의 조성
실시예 22
0.9g의 테르피네올, 1.35g의 프로필렌 글리콜, 1.35g의 메틸 디골을 7.2g의 실버 옥살레이트와 혼합하였다. 이러한 혼합물에 25.2g의 실시예 1의 분말을 첨가하고, 오비탈 믹서에서 1000rpm로 혼합하였다. 혼합한 후, 혼합물을 3롤 밀에서 수 분간 분쇄하여 균일한 페이스트를 얻었다.
표 23: 페이스트의 조성
실시예 23
0.074g의 라우르산을 2.59g의 실버 옥살레이트와 혼합하였다. 여기에 1.85g의 테르피네올, 2.22g의 프로필렌 카보네이트, 0.296g의 하이드로젠 퍼옥사이드를 첨가하고, 혼합하였다. 이러한 혼합물에 30g의 실시예 1의 분말을 첨가하고, 오비탈 믹서에서 1000rpm로 혼합하였다. 혼합한 후, 혼합물을 3롤 밀에서 수 분간 분쇄하여 균일한 페이스트를 얻었다.
표 24: 페이스트의 조성
실시예 24
0.074g의 라우르산을 3.33g의 실버 옥살레이트와 혼합하였다. 여기에 1.85g의 테르피네올, 1.48g의 프로필렌 카보네이트, 0.296g의 하이드로젠 퍼옥사이드를 첨가하고, 혼합하였다. 이러한 혼합물에 30g의 실시예 1의 분말을 첨가하고, 오비탈 믹서에서 1000rpm로 혼합하였다. 혼합한 후, 혼합물을 3롤 밀에서 수 분간 분쇄하여 균일한 페이스트를 얻었다.
표 25: 페이스트의 조성
실시예 25
0.074g의 라우르산을 2.96g의 실버 옥살레이트와 혼합하였다. 여기에 2.03g의 테르피네올, 1.67g의 프로필렌 카보네이트, 0.296g의 하이드로젠 퍼옥사이드를 첨가하고, 혼합하였다. 이러한 혼합물에 30g의 실시예 1의 분말을 첨가하고, 오비탈 믹서에서 1000rpm로 혼합하였다. 혼합한 후, 혼합물을 3롤 밀에서 수 분간 분쇄하여 균일한 페이스트를 얻었다.
표 26: 페이스트의 조성
실시예 26
0.074g의 라우르산을 2.96g의 실버 옥살레이트와 혼합하였다. 여기에 2.58g의 테르피네올, 1.11g의 프로필렌 카보네이트, 0.296g의 하이드로젠 퍼옥사이드를 첨가하고, 혼합하였다. 이러한 혼합물에 30g의 실시예 1의 분말을 첨가하고, 오비탈 믹서에서 1000rpm로 혼합하였다. 혼합한 후, 혼합물을 3롤 밀에서 수 분간 분쇄하여 균일한 페이스트를 얻었다.
표 27: 페이스트의 조성
페이스트의 특성은 하기 표에 기재되어 있다.
표 28: 페이스트의 특성
이러한 실시예의 페이스트는 우수한 인쇄 특징을 나타낸다. 페이스트를 사용한 다이 부착된 물질의 단면은 탁월한 패킹 분율을 나타냈고, 접합 강도는 약 20MPa였다.
실시예 27
0.212g의 라우르산을 3.59g의 실버 옥살레이트와 혼합하였다. 여기에 5.89g의 테르피네올, 4.85g의 프로필렌 카보네이트, 0.859g의 하이드로젠 퍼옥사이드를 첨가하고, 혼합하였다. 이러한 혼합물에 30g의 실시예 1의 분말을 첨가하고, 오비탈 믹서에서 1000rpm로 혼합하였다. 혼합한 후, 혼합물을 3롤 밀에서 수 분간 분쇄하여 균일한 페이스트를 얻었다.
표 29: 페이스트의 조성
실시예 28
0.174g의 라우르산을 4.61g의 실버 옥살레이트와 혼합하였다. 여기에 4.86g의 테르피네올, 4g의 프로필렌 카보네이트, 0.708g의 하이드로젠 퍼옥사이드를 첨가하고, 혼합하였다. 이러한 혼합물에 30g의 실시예 1의 분말을 첨가하고, 오비탈 믹서에서 1000rpm로 혼합하였다. 혼합한 후, 혼합물을 3롤 밀에서 수 분간 분쇄하여 균일한 페이스트를 얻었다.
표 30: 페이스트의 조성
실시예 29
0.074g의 라우르산을 2.96g의 실버 락테이트와 혼합하였다. 여기에 2.58g의 테르피네올, 1.11g의 프로필렌 카보네이트, 0.296의 하이드로젠 퍼옥사이드를 첨가하고, 혼합하였다. 이러한 혼합물에 30g의 실시예 1의 분말을 첨가하고, 오비탈 믹서에서 1000rpm로 혼합하였다. 혼합한 후, 혼합물을 3롤 밀에서 수 분간 분쇄하여 균일한 페이스트를 얻었다.
표 31: 페이스트의 조성
실시예 30
0.074g의 라우르산을 7.4g의 실버 락테이트와 혼합하였다. 여기에 2.59g의 테르피네올, 1.11g의 프로필렌 카보네이트, 0.296의 하이드로젠 퍼옥사이드를 첨가하고, 혼합하였다. 이러한 혼합물에 25.55g의 실시예 1의 분말을 첨가하고, 오비탈 믹서에서 1000rpm로 혼합하였다. 혼합한 후, 혼합물을 3롤 밀에서 수 분간 분쇄하여 균일한 페이스트를 얻었다.
표 32: 페이스트의 조성
실시예 31
85-90%의 실시예 1의 분말 및 0 내지 1%의 지방산을 병 A에서 혼합하였다. 또 다른 병 B에서, 0 내지 3%의 프로필렌 카보네이트, 3 내지 8%의 테르피네올, 3 내지 8%의 트리에틸렌 글리콜 및 0 내지 2%의 유기 과산화물을 혼합하였다. 병 A로부터의 혼합물을 병 B에 첨가하고, 오비탈 믹서에서 1000rpm로 혼합하였다. 혼합한 후, 혼합물을 3롤 밀에서 수 분간 분쇄하여 균일한 페이스트를 얻었다.
실시예 32
80-85%의 실시예 1의 분말, 0 내지 5%의 은 화합물 및 0 내지 1%의 지방산을 병 A에서 혼합하였다. 또 다른 병 B에서, 0 내지 3%의 프로필렌 카보네이트, 3 내지 8%의 테르피네올, 7 내지 10%의 트리에틸렌 글리콜 및 0 내지 2%의 유기 과산화물을 혼합하였다. 병 A로부터의 혼합물을 병 B에 첨가하고, 오비탈 믹서에서 1000rpm로 혼합하였다. 혼합한 후, 혼합물을 3롤 밀에서 수 분간 분쇄하여 균일한 페이스트를 얻었다.
실시예 33
85 - 90%의 실시예 1의 분말, 0 내지 5%의 은 화합물 및 0 내지 1%의 지방산을 병 A에서 혼합하였다. 또 다른 병 B에서 0 내지 3%의 프로필렌 카보네이트, 3 내지 8%의 테르피네올, 3 내지 8%의 트리에틸렌 글리콜 및 0 내지 2%의 유기 과산화물을 혼합하였다. 병 A로부터의 혼합물을 병 B에 첨가하고, 오비탈 믹서에서 1000rpm로 혼합하였다. 혼합한 후, 혼합물을 3롤 밀에서 수 분간 분쇄하여 균일한 페이스트를 얻었다.
실시예 34
75 - 80%의 실시예 1의 분말, 0 내지 5%의 은 화합물 및 0 내지 1%의 지방산을 병 A에서 혼합하였다. 또 다른 병 B에서 0 내지 3%의 프로필렌 카보네이트, 3 내지 8%의 테르피네올, 6 내지 12%의 트리에틸렌 글리콜 및 0 내지 5%의 유기 과산화물을 병 B에서 혼합하였다. 병 A로부터의 혼합물을 병 B에 첨가하고, 오비탈 믹서에서 1000rpm로 혼합하였다. 혼합한 후, 혼합물을 3롤 밀에서 수 분간 분쇄하여 균일한 페이스트를 얻었다.
실시예 34
80 - 85%의 실시예 1의 분말, 5 내지 10%의 은 화합물 및 0 내지 1%의 지방산을 병 A에서 혼합하였다. 또 다른 병 B에서 0 내지 5%의 프로필렌 카보네이트, 0 내지 5%의 테르피네올, 3 내지 7%의 트리에틸렌 글리콜 및 0 내지 2%의 유기 과산화물을 혼합하였다. 병 A로부터의 혼합물을 병 B에 첨가하고, 오비탈 믹서에서 1000rpm로 혼합하였다. 혼합한 후, 혼합물을 3롤 밀에서 수 분간 분쇄하여 균일한 페이스트를 얻었다.
실시예 35
0.3M AgNO3 용액을 수성 매질에서 제조하였다. AgNO3의 수용액에 환원제를 적가하였다. 용액을 실온에서 1시간 동안 교반하였다. 환원제가 첨가되자 은은 침전되기 시작했고, 상청액은 완전히 무색이 되었다. 그 후에, 용액 혼합물을 부흐너 깔때기를 사용하여 여과하였다. 이후, 과량의 은 염 및 환원제가 제거되도록 얻어진 마이크론의 은 분말을 물로 세척하였다. 이후, 물의 완전한 제거가 보장되도록 아세톤으로 마지막 세척을 수행하였다.
그 후에, 얻어진 분말을 SEM로 특성화하였는데, 이는 약 600nm 내지 1 마이크론의 입도를 나타냈다.
실시예 36
80 - 85%의 실시예 1과 실시예 35의 분말 혼합물(약 90wt%의 실시예 1, 약 10wt%의 실시예 35), 5 내지 10%의 실버 락테이트 및 0 내지 1%의 라우르산을 병 A에서 혼합하였다. 또 다른 병 B에서 0 내지 5%의 프로필렌 카보네이트, 0 내지 5%의 테르피네올, 3 내지 7%의 트리에틸렌 글리콜 및 0 내지 2%의 유기 과산화물을 혼합하였다. 병 A로부터의 혼합물을 병 B에 첨가하고, 오비탈 믹서에서 1000rpm로 혼합하였다. 혼합한 후, 혼합물을 3롤 밀에서 수 분간 분쇄하여 균일한 페이스트를 얻었다.
실시예 37
85 - 90%의 실시예 35의 분말, 0 내지 5%의 실버 락테이트 및 0 내지 1%의 라우르산을 병 A에서 혼합하였다. 또 다른 병에서 0 내지 3%의 프로필렌 카보네이트, 3 내지 8%의 테르피네올, 3 내지 8%의 트리에틸렌 글리콜 및 0 내지 2%의 유기 과산화물을 병 B에서 혼합하였다. 병 A로부터의 혼합물을 병 B에 첨가하고, 오비탈 믹서에서 1000rpm로 혼합하였다. 혼합한 후, 혼합물을 3롤 밀에서 수 분간 분쇄하여 균일한 페이스트를 얻었다.
실시예 38
80 - 85%의 실시예 35의 분말, 5 내지 10%의 실버 락테이트 및 0 내지 1%의 라우르산을 병 A에서 혼합하였다. 또 다른 병에서 0 내지 5%의 프로필렌 카보네이트, 0 내지 5%의 테르피네올, 3 내지 7%의 트리에틸렌 글리콜 및 0 내지 2%의 유기 과산화물을 병 B에서 혼합하였다. 병 A로부터의 혼합물을 병 B에 첨가하고, 오비탈 믹서에서 1000rpm로 혼합하였다. 혼합한 후, 혼합물을 3롤 밀에서 수 분간 분쇄하여 균일한 페이스트를 얻었다.
실시예 39 - 페이스트 인쇄
인쇄 화질:
3mm*3mm의 구멍 크기를 지니는 3min 스텐실로 Au/Ni 피니쉬를 지니는 직접 결합 구리(DBC) 상에 실시예 31의 페이스트를 인쇄하였다. 인쇄된 표면은 기복을 지니지 않는 완전히 평평한 것으로 관찰되었다. 인쇄된 층의 두께는 약 75μm였다.
다이 배치:
금 금속화된 실리콘 다이를 다이 본더를 사용하여 인쇄된 패턴 상에 배치하였다. 하기 그래프에 보이는 바와 같이 Koh Young 8030에 의해 균일한 인쇄 침착물이 확인되었다. 그 후에, 비히클을 상이한 온도 프로파일에서의 소결을 위해 박스 오븐에서 유지시켰다.
온도 프로파일:
제어된 Z 높이를 사용하여 다이 본더의 도움으로 금 코팅으로 금속화된 실리콘 다이를 배치하고, 박스 오븐에서 180℃, 200℃, 225℃ 및 250℃로 소결시켰다. 225℃ 이후에 가열되는 때에 접합 강도는 감소되는 것으로 밝혀졌다.
이러한 실시예에서, 200℃가 최적화 소결 온도인 것으로 여겨졌는데, 그 이유는 260℃에서의 고온 다이 전단이 약 50%의 하락을 나타냈기 때문이다.
소결된 층의 단면:
상기 다이 부착된 물질의 단면은 계면 둘 모두에서(다이면 뿐만 아니라 기판 면 상에서) 은 나노입자의 우수한 확산을 나타냈다. SEM는 매우 우수한 네킹 현상과 함께 매우 우수한 패킹 분율을 나타냈다.
디스펜싱 토폴리지:
상기 실시예의 페이스트를 또한 노드슨 EFD 디스펜싱 기기를 사용하여 디스펜싱하였다. 나노실버 페이스트를 리드 프레임 상에 0.8바의 압력 및 40mm/sec의 속도로 디스펜싱하였다.
다이 배치:
금 금속화된 실리콘 다이를 다이 본더를 사용하여 인쇄된 패턴 상에 위치시켰다. 전반적으로 균일한 디스펜싱이 관찰되었다. 비히클을 박스 오븐에서 유지시켰다. 얻어진 평균 다이 전단은 100% 패드 범위로 약 20-25 MPa였다. 260℃에서 전단을 수행하는 때에 약 20%의 열화가 보였다.
소결된 층의 단면:
상기 다이 부착된 물질의 단면은 계면 둘 모두에서(다이면 뿐만 아니라 기판 면 상에서) 은 나노입자의 우수한 확산을 나타냈다. SEM는 약 20마이크론의 결합 선 두께를 나타냈다.
인지될 바와 같이, 본원에 개시된 방법, 분말, 페이스트 및 필름은 선행 기술에 비해 다수의 이점과 결부된다. 특히, 이러한 페이스트로 인쇄하는 경우에, 슬럼프 현상(slump phenomena)이 없고, 브릿징(bridging)이 없고, 인쇄 침착물에서 버블(bubble)이 없고, 흡출(bleed-out)이 없으며, 구멍 막힘이 없다. 더욱이, 접힌 부분과 기복이 없는 평평한 침착물로 80 - 90 마이크로미터의 페이스트 높이를 제공하는 것이 가능하다. 따라서, 바인더(예, 수지)를 포함하는 페이스트의 이점은 하기를 포함한다:
더 낮은 압력의 소결;
표준 SMT 라인에서의 가공력;
평평하고 균일한 표면 토폴로지;
> 20MPa의 평균 다이 전단 강도;
계면 파괴 방식 아님;
실온 안정성 = 한달;
열 사이클링: 최대 1500회의 사이클의 허용가능한 접합 강도(-40C 내지 +125C, 10 min 드웰);
니들 및 제트식 디스펜싱가능; 및
필름 형성 요인.
상기 언급된 이점에 더하여, 유기은 화합물을 함유한 페이스트는 하기 열거된 몇몇 추가의 이점을 지닌다:
높은 다이 전단 강도(25 내지 45MPa);
높은 열 전도도(> 200W/ mK);
핀 전사가능; 및
우수한 높은 열적 특성.
소결 분말, 페이스트 및 필름이 이제 예로서 하기 비제한적인 적용 A-H를 참조로 하여 추가로 기술될 것이다:
A. 다양한 기판, 예컨대, DBC(직접 결합 구리), DPC(직접 플레이트 구리), MCPCB(금속 코어 PCB), FR4, 구리 납-프레임, 가요성 PCB 및 기판, 구리 및 알루미늄 히트-싱크, 픽스처 등 상의 반도체 다이의 부착(플립 칩 또는 와이어 결합). 적용에는 다양한 화합물의 반도체 재료로부터 제조된 LED 다이(예를 들어, 수평 및 수직형 박막 또는 플립 칩 종류의 발광 다이오드), 실리콘으로 제조된 파워 다이, 파워 모듈 및 디스크리트(discrete)에 사용되는 실리콘 카바이드 및 갈륨 니트라이드의 고농도 광기전력 화합물의 반도체 전지(예, 다중-접합 전지), 모든 유형의 MEMS(마이크로-전기기계 센서) 장치, 반도체 및 적층형 다이, 기판에 대한 열전 재료의 부재 부착, 뿐만 아니라 피에조-전기 부재의 적층 부착, 및 오실레이터 그리스탈 및 광학 및 그 밖이 센서 장치 부착이 포함된다. 그러한 반도체 또는 다른 다이 부재의 부착은 기판 상의 인쇄, 이어서, 다이 본더 또는 픽 앤드 플레이스 머신(pick and place machine)을 통한 다이 배치, 및 리플로우 오븐 벨트 오븐 또는 박스 오븐에서의 소결에 의해서 달성될 수 있다. 그러한 반도체 및 다이 부재의 부착은 또한 상기 개략된 바와 같은 페이스트 디스펜싱, 이어서 다이 배치 및 소결, 또는 상기 재료로부터 제조된 필름의 다이 뒷면 상의 필름 전사 및 라미네이션 수행, 이어서, 다이 배치 및 기판 상의 점착, 이어서 소결을 통해 달성될 수 있다. 플립 칩 다이는 기판 상에 범프(bump)를 인쇄하고, 다이를 배치하고, 이어서 소결시킴으로써 조립될 수 있다. 저온 소결, 및 규칙적인 짧은 무연 리플로우 프로파일로의 소결은 높은 CTE 부조화 적층뿐만 아니라 감온성 재료 적층의 조립을 가능하게 한다. 그러한 적용에서 본원에 개시된 바와 같은 소결 분말의 주요 이점은 기존의 표준 설치된 기기(예컨대, 프린터, 다이 본더 및 리플로우/벨트 오븐)를 사용하면서 짧은 사이클 시간으로 처리량이 향상된다는 것이다.
B. 예를 들어, DBC(직접 결합 구리), DPC(직접 플레이트 구리), MCPCB(금속 코어 PCB), FR4, 가요성 PCB 및 기판, 구리 및 알루미늄 히트-싱크, 픽스처 등과 같은 다양한 기판 상의 다양한 유형의 반도체 패키지의 부착(예를 들어, 바닥 종료 성분, 예컨대, LGA, QFN, QFP). 적용에는 다양한 유형의 LED 패키지(예를 들어, 세라믹 서브마운트 LED, 리드프레임 구조를 지니는 SMD LED 등), 파워 모듈, 및 디스크리트, 모든 유형의 MEMS(마이크로-전기기계 센서) 패키지, 반도체 및 적층형 다이 패키지, 기판에 대한 열전 재료 부재의 부착, 뿐만 아니라, 피에조-전기 부재의 적층 부착, 및 오실레이터 크리스탈 및 광학 및 다른 센서 장치 부착이 포함된다. 그러한 반도체 또는 다른 패키지의 부착은 기판 상의 인쇄, 이어서, Z 높이 조절 및 압력 용량에 의한 표준 픽 앤드 플레이스 머신을 통한 패키지 배치 및 리플로우 벨트 오븐 또는 박스 오븐에서의 소결에 의해 달성될 수 있다. 저온 소결, 및 규칙적인 짧은 무연 리플로우 프로파일로의 소결은 높은 CTE 부조화 적층뿐만 아니라 감온성 재료 적층의 조립을 가능하게 한다. 그러한 적용에서 본원에 개시된 바와 같은 소결 분말의 주요 이점은 기존의 표준 설치된 기기(예컨대, 프린터, 다이 본더 및 리플로우/벨트 오븐)를 사용하면서 짧은 사이클 시간으로 처리량이 향상된다는 것이다.
C. 개별적인 그리고 플립칩 연결재와 함께 연결선(회로, 패드 등)의 생산. 예를 들어, 연결선에 대한 적용은 LED 보드 및 조명기구가 포함되며, 연결선은 다양한 인쇄(예, 스텐실 인쇄) 또는 디스펜싱 또는 분사 기술에 의해 적용될 수 있다. LED 적용의 경우에, 그러한 연결재는 장치로 그리고 장치로부터 전자를 운반하고 장치 외부로 열을 운반하는 전기 전도체와 열 전도체 둘 모두로서 작용할 수 있다. 추가로, 그러한 연결선은 플립 칩 또는 와이어 결합 장치를 부착하기 위한 연결재와 동일한 단계로 직접적으로 적용될 수 있다. 그러한 연결재의 또 다른 예는 태양 전지(실리콘 기반 또는 박막 기반)이고, 여기서 그리드 패턴의 연결재가 발생된 전자를 수집하고, 또한 하나의 전지를 또 다른 전지에 연결하는데 사용될 수 있다. 그러한 적용의 또 다른 예는 OLED 장치이고, 여기서 그러한 연결선의 그리드는 투명한 전도성 필름의 전기 전도성을 향상시키는데 사용될 수 있다.
D. 인쇄가능한 페이스트와 필름 둘 모두를 기반으로 한 웨이퍼-대-웨이퍼 결합 층. 결합 층이 결합 후에 매우 높은 온도 특성을 나타내는 저온(250℃ 미만)에서의 웨이퍼-대-웨이퍼 결합에 대한 필요성이 크다. LED 웨이퍼 결합의 경우에, 이는 예를 들어, 박막 플립 칩 또는 수직형 박막 또는 절단된 역피라미드 LED의 맥락에서 달성될 수 있으며, 여기서 CTE 부조화 및 그에 따라서 응력 및 결함 발생이 최소화되면서 장치의 광 출력 및 전기 효율을 향상시키기 위한 다양한 진보된 물질로 고온 후속 가공을 가능하게 할 수 있다. 추가로, 결합 층의 높은 온도 및 높은 열 및 전기 전도도는 다른 이점들 중에서 장치의 우수한 열 전달, 고온 작동 및 우수한 전류 확산을 가능하게 한다. 그러한 웨이퍼 결합은 웨이퍼의 뒷면 상의 상기 재료의 필름의 라미네이션, 이어서, 표준 웨이퍼 본더 또는 프레스에서 온도 및 압력 처리에 의해 달성될 수 있다. 공정을 수행하는 또 다른 수단은 웨이퍼 뒷면 상에 페이스트의 등각 층을 인쇄하고, 이어서, 표준 웨이퍼 본더 또는 프레스로 온도 및 압력 조건 하에 건조시키고 결합시킴을 포함한다. 그러한 웨이퍼 결합을 위한 적용에는 파워 반도체 웨이퍼, 실리콘 관통 비아(Through Silicon Via: TSV) 적용, 적층형 다이 적용, MEMS, 열전 재료 웨이퍼, 피에조-전기 재료, 고농도 광기전력 및 다른 적용이 포함된다. 저온 소결은 높은 CTE 부조화 적층뿐만 아니라 감온성 재료 적층의 조립을 가능하게 한다. 그러한 적용에서 본원에 개시된 바와 같은 소결 분말의 주요 이점은 기존의 표준 설치된 기기(예컨대, 프린터/라미네이터, 웨이퍼 본더 및 리플로우/벨트 오븐)를 사용하면서 짧은 사이클 시간으로 처리량이 향상된다는 것이다.
E. 인쇄가능한 페이스트와 필름 둘 모두를 기반으로 한 웨이퍼 뒷면 라미네이션. 특정 적용에서, 건조 및 다이싱(dicing) 전에 페이스트 또는 필름 형태의 본원에 개시된 바와 같은 땜납 분말로 반도체 웨이퍼의 뒷면을 라미네이션할 필요가 있다. 그러한 방법은 다이싱 테이프 상에 봉입하거나 다이싱하기 전에 웨이퍼에 다이 부착 재료를 적용하여 사전-라미네이션된 Supernova N 다이 부착 재료로 다이 본더에 이동될 수 있게 하는 편리한 방식을 제공할 수 있다. 그러한 방법에 대한 적용에는 수평형 및 수직형 LED 장치, 전력 전자제품에서 사용되는 반도체 다이(파워 모듈, 및 디스크리트), 모든 유형의 MEMS(마이크로-전자기계 센서) 패키지, 반도체 및 적층형 다이 패키지 및 다른 적용, 열전 재료, 피에조-전기 부재의 적층 부착, 및 다른 적용, 예컨대, 오실레이터 크리스탈 및 광학 및 다른 센서 장치 부착이 포함될 수 있다.
F. LED 및 광학 적용을 위한 반사층 인쇄. 상기 재료는 LED 및 다른 광학 시스템의 광 출력 향상 및 그에 따라서, 발광 효율 향상을 제공하기 위하여, 기판, 예컨대, DBC(직접 결합 구리), DPC(직접 플레이트 구리), MCPCB(금속 코어 PCB), FR4, 가요성 PCB 및 기판, 구리 및 알루미늄 히트-싱크, 픽스처 등 상에 반사층을 인쇄하는데 사용될 수 있다. 그러한 반사층은 상기 재료의 스텐실 또는 스크린 인쇄, 분사 또는 디스펜싱 또는 필름 라미네이션을 통해 형성될 수 있다. 그러한 적용에서 본원에 개시된 바와 같은 소결 분말의 주요 이점은 기존의 표준 설치된 기기(예컨대, 프린터/라미네이터, 웨이퍼 본더 및 리플로우/벨트 오븐)를 사용하면서 짧은 사이클 시간으로 처리량이 향상된다는 것이다.
G. 포장물을 위한 허메틱 및 니어-허메틱 실링, LED, MEMS, 광 센서 및 오실레이터 크리스탈, OLED 및 PV 적용을 위한 주위 밀봉 등 및 일반적인 반도체 포장. 수분 침투로부터 장치를 보호하기 위하여 LED, OLED, MEMS 및 박막 PV 포장물의 허메틱 실링에 대한 필요성이 크다. 상기 재료는 적절한 적용 및 소결로 허메틱 또는 니어-허메틱 실링 거동을 나타낼 수 있다. 상기 재료는 웨이퍼 본딩으로 웨이퍼 수준으로, 또는 필름 라미네이션 및 본딩, 페이스트 분사/디스펜싱 이어서 뚜껑 또는 유리 또는 라미네이트 커버 부착 및 소결을 통한 패키징 공정의 다양한 스테이지의 제작 공정으로 상기 장치에 적용될 수 있다. 저온 소결 및 규칙적인 짧은 무연 리플로우 프로파일로의 소결은 높은 CTE 부조화 적층뿐만 아니라 감온성 재료 적층의 조립을 가능하게 한다.
H. ACF 대체물. 상기 재료의 소정 배열의 범프가 스텐실 인쇄, 범프 전사, 또는 고속 분사 디스펜싱을 통해 기판으로 전달될 수 있다. 그러한 배열은 분명한 높은 정도의 정렬 없이 장치를 조립하는 전기 접점으로서 작용하는데 사용될 수 있다. 저온 소결 및 규칙적인 짧은 무연 리플로우 프로파일을 지니는 소결은 그러한 적용을 가능하게 한다. 그러한 적용에서 본원에 개시된 바와 같은 소결 분말의 주요 이점은 기존의 표준 설치된 기기(예컨대, 프린터/라미네이터, 웨이퍼 본더 및 리플로우/벨트 오븐)를 사용하면서 짧은 사이클 시간으로 처리량이 향상된다는 것이다.
전술된 상세한 설명은 설명 및 예시를 통해 제공되었고, 첨부된 특허청구범위를 한정하도록 의도되지 않는다. 본원에 예시되어 있는 본 발명의 바람직한 구체예의 다수 변형들은 당업자에게 명백하게 될 것이고, 첨부된 특허청구범위 및 이들의 균등물의 범위 내에 존재할 것이다.
Claims (28)
- 소결 페이스트로서,
소결 분말;
유기은 화합물; 및
용매를 포함하고,
소결 분말이,
10 마이크론 미만의 평균 최장 직경을 지니는 미립자를 포함하고, 미립자를 형성하는 입자의 일부 또는 전부가 캡핑제(capping agent)로 부분적으로 또는 전체적으로 코팅된 금속을 포함하고, 미립자가 1 내지 100 nm의 최장 직경을 지니는 제 1 유형의 입자 및 100 nm 초과 내지 50 마이크론의 최장 직경을 지니는 제 2 유형의 입자를 포함하고, 미립자가 85 내지 95 wt%의 제 1 유형의 입자 및 5 내지 15 wt%의 제 2 유형의 입자를 포함하고, 소결 분말이 0.1 내지 5 wt%의 캡핑제를 포함하고, 입자의 가장 큰 10%의 평균 최장 직경과 입자의 가장 작은 10%의 평균 최장 직경 간의 차이가 60 내지 150 nm인, 소결 페이스트. - 제 1항에 있어서, 캡핑제가 아민 및 카복실레이트 작용기 중 하나 이상을 포함하는, 소결 페이스트.
- 제 1항에 있어서, 캡핑제가 직쇄 또는 분지쇄 지방족 아민을 포함하는, 소결 페이스트.
- 제 3항에 있어서, 캡핑제가 옥틸아민을 포함하는, 소결 페이스트.
- 제 1항에 있어서, 금속이 은 또는 이의 합금을 포함하는, 소결 페이스트.
- 제 1항에 있어서, 0.1 내지 3 wt%의 캡핑제를 포함하는, 소결 페이스트.
- 제 6항에 있어서, 1 wt%의 캡핑제를 포함하는, 소결 페이스트.
- 제 1항에 있어서, 제 1 유형의 입자가 5 내지 75 nm의 직경을 지니고 제 2 유형의 입자가 100 nm 초과 내지 20 마이크론의 직경을 지니는, 소결 페이스트.
- 제 8항에 있어서, 제 2 유형의 입자가 600 nm 내지 1 마이크론의 직경을 지니는, 소결 페이스트.
- 제 1항에 있어서, 미립자가 1 내지 100 nm의 평균 최장 직경을 지니는, 소결 페이스트.
- 제 10항에 있어서, 미립자가 5 내지 75nm의 평균 최장 직경을 지니는, 소결 페이스트.
- 제 1항에 있어서, 미립자가 100nm 내지 10 마이크론의 평균 최장 직경을 지니는, 소결 페이스트.
- 제 12항에 있어서, 미립자가 600nm 내지 1 마이크론의 평균 최장 직경을 지니는, 소결 페이스트.
- 제 1항에 있어서, 유기은 화합물이 실버 옥살레이트, 실버 락테이트, 실버 석시네이트, 실버 네오데카노에이트, 실버 시트레이트 및 실버 스테아레이트 중 하나 이상을 포함하는, 소결 페이스트.
- 제 1항에 있어서, 지방산을 추가로 포함하는, 소결 페이스트.
- 제 1항에 있어서, 퍼옥사이드를 추가로 포함하는, 소결 페이스트.
- 제 1항에 있어서, 페이스트가 수지를 함유하지 않는, 소결 페이스트.
- 제 1항에 있어서, 페이스트가 핀 전사가능하거나 200 W/mK 초과의 열 전도도를 나타내거나 25 내지 45 MPa의 다이 전단 강도를 제공할 수 있는, 소결 페이스트.
- 제 1항에 있어서, 활성화제, 레올로지 개질제 및 계면활성제 중 하나 이상을 더 포함하는, 소결 페이스트.
- 소결 분말 및 바인더를 포함하는 소결 필름으로서, 소결 분말이,
10 마이크론 미만의 평균 최장 직경을 지니는 미립자를 포함하고, 미립자를 형성하는 입자의 일부 또는 전부가 캡핑제(capping agent)로 부분적으로 또는 전체적으로 코팅된 금속을 포함하고, 미립자가 1 내지 100 nm의 최장 직경을 지니는 제 1 유형의 입자 및 100 nm 초과 내지 50 마이크론의 최장 직경을 지니는 제 2 유형의 입자를 포함하고, 미립자가 85 내지 95 wt%의 제 1 유형의 입자 및 5 내지 15 wt%의 제 2 유형의 입자를 포함하고, 소결 분말이 0.1 내지 5 wt%의 캡핑제를 포함하고, 입자의 가장 큰 10%의 평균 최장 직경과 입자의 가장 작은 10%의 평균 최장 직경 간의 차이가 60 내지 150 nm인, 소결 필름. - 다이 부착, 웨이퍼-대-웨이퍼 결합, 반사층 인쇄, 허메틱 실링(hermetic sealing) 및 니어-허메틱 실링(near-hermetic sealing), 소결 분말과 바인더를 포함하는 필름의 소결, 디스펜싱(dispensing) 및 배선의 생산으로부터 선택된 방법에 사용하기 위한 소결 분말로서, 소결 분말이,
10 마이크론 미만의 평균 최장 직경을 지니는 미립자를 포함하고, 미립자를 형성하는 입자의 일부 또는 전부가 캡핑제(capping agent)로 부분적으로 또는 전체적으로 코팅된 금속을 포함하고, 미립자가 1 내지 100 nm의 최장 직경을 지니는 제 1 유형의 입자 및 100 nm 초과 내지 50 마이크론의 최장 직경을 지니는 제 2 유형의 입자를 포함하고, 미립자가 85 내지 95 wt%의 제 1 유형의 입자 및 5 내지 15 wt%의 제 2 유형의 입자를 포함하고, 소결 분말이 0.1 내지 5 wt%의 캡핑제를 포함하고, 입자의 가장 큰 10%의 평균 최장 직경과 입자의 가장 작은 10%의 평균 최장 직경 간의 차이가 60 내지 150 nm인, 소결 분말. - 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 다이 부착, 웨이퍼-대-웨이퍼 결합, 반사층 인쇄, 허메틱 실링(hermetic sealing) 및 니어-허메틱 실링(near-hermetic sealing), 소결 분말과 바인더를 포함하는 필름의 소결, 디스펜싱(dispensing) 및 배선의 생산으로부터 선택된 방법에 사용하기 위한, 소결 페이스트.
- 소결된 접합부를 제조하는 방법으로서,
소결 분말을 접합될 둘 이상의 작업물 부근에 제공하는 단계; 및
소결 분말을 가열하여 금속을 부분적으로 또는 전체적으로 소결시키는 단계를 포함하고,
소결 분말이,
10 마이크론 미만의 평균 최장 직경을 지니는 미립자를 포함하고, 미립자를 형성하는 입자의 일부 또는 전부가 캡핑제(capping agent)로 부분적으로 또는 전체적으로 코팅된 금속을 포함하고, 미립자가 1 내지 100 nm의 최장 직경을 지니는 제 1 유형의 입자 및 100 nm 초과 내지 50 마이크론의 최장 직경을 지니는 제 2 유형의 입자를 포함하고, 미립자가 85 내지 95 wt%의 제 1 유형의 입자 및 5 내지 15 wt%의 제 2 유형의 입자를 포함하고, 소결 분말이 0.1 내지 5 wt%의 캡핑제를 포함하고, 입자의 가장 큰 10%의 평균 최장 직경과 입자의 가장 작은 10%의 평균 최장 직경 간의 차이가 60 내지 150 nm인, 방법. - 소결된 접합부를 제조하는 방법으로서,
제 1항 내지 제 19항 중 어느 한 항의 소결 페이스트 또는 제 20항의 소결 필름을 접합될 둘 이상의 작업물 부근에 제공하는 단계; 및
소결 페이스트 또는 소결 필름을 가열하여 금속을 부분적으로 또는 전체적으로 소결시키는 단계를 포함하는 방법. - 제 23항에 있어서, 가열이 140℃ 이상의 온도에서 수행되는 방법.
- 소결 분말을 제조하는 방법으로서,
금속 염 용액을 제공하는 단계;
금속 염 용액을 캡핑제와 접촉시키는 단계; 및
캡핑제로 부분적으로 또는 전체적으로 코팅된 금속 입자를 침전시키는 단계를 포함하고,
소결 분말이,
10 마이크론 미만의 평균 최장 직경을 지니는 미립자를 포함하고, 미립자를 형성하는 입자의 일부 또는 전부가 캡핑제(capping agent)로 부분적으로 또는 전체적으로 코팅된 금속을 포함하고, 미립자가 1 내지 100 nm의 최장 직경을 지니는 제 1 유형의 입자 및 100 nm 초과 내지 50 마이크론의 최장 직경을 지니는 제 2 유형의 입자를 포함하고, 미립자가 85 내지 95 wt%의 제 1 유형의 입자 및 5 내지 15 wt%의 제 2 유형의 입자를 포함하고, 소결 분말이 0.1 내지 5 wt%의 캡핑제를 포함하고, 입자의 가장 큰 10%의 평균 최장 직경과 입자의 가장 작은 10%의 평균 최장 직경 간의 차이가 60 내지 150 nm인, 방법. - 제 26항에 있어서, 침전시키는 단계가 환원제를 사용하여 수행되는 방법.
- 제 27항에 있어서, 환원제가 하이드라진 및 소듐 보로하이드라이드 중 하나 이상을 포함하는 방법.
Applications Claiming Priority (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201261719700P | 2012-10-29 | 2012-10-29 | |
US61/719,700 | 2012-10-29 | ||
US201361772343P | 2013-03-04 | 2013-03-04 | |
US61/772,343 | 2013-03-04 | ||
US201361781338P | 2013-03-14 | 2013-03-14 | |
US61/781,338 | 2013-03-14 | ||
PCT/GB2013/052817 WO2014068299A1 (en) | 2012-10-29 | 2013-10-29 | Sintering powder |
KR1020217023591A KR102445401B1 (ko) | 2012-10-29 | 2013-10-29 | 소결 분말 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020217023591A Division KR102445401B1 (ko) | 2012-10-29 | 2013-10-29 | 소결 분말 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020247019612A Division KR20240095365A (ko) | 2012-10-29 | 2013-10-29 | 소결 분말 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20220130266A KR20220130266A (ko) | 2022-09-26 |
KR102675888B1 true KR102675888B1 (ko) | 2024-06-14 |
Family
ID=49551701
Family Applications (3)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020217023591A KR102445401B1 (ko) | 2012-10-29 | 2013-10-29 | 소결 분말 |
KR1020157013949A KR102284082B1 (ko) | 2012-10-29 | 2013-10-29 | 소결 분말 |
KR1020227032008A KR102675888B1 (ko) | 2012-10-29 | 2013-10-29 | 소결 분말 |
Family Applications Before (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020217023591A KR102445401B1 (ko) | 2012-10-29 | 2013-10-29 | 소결 분말 |
KR1020157013949A KR102284082B1 (ko) | 2012-10-29 | 2013-10-29 | 소결 분말 |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (3) | US10259980B2 (ko) |
EP (2) | EP2911979B1 (ko) |
JP (1) | JP6293767B2 (ko) |
KR (3) | KR102445401B1 (ko) |
CN (2) | CN108907178B (ko) |
MY (1) | MY173832A (ko) |
SG (1) | SG11201502567TA (ko) |
TW (1) | TWI666656B (ko) |
WO (1) | WO2014068299A1 (ko) |
Families Citing this family (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013208387A1 (de) * | 2013-05-07 | 2014-11-13 | Robert Bosch Gmbh | Silber-Komposit-Sinterpasten für Niedertemperatur Sinterverbindungen |
IL294425B2 (en) * | 2013-10-17 | 2023-09-01 | Xjet Ltd | Auxiliary ink for 3D printing |
TW201611198A (zh) * | 2014-04-11 | 2016-03-16 | 阿爾發金屬公司 | 低壓燒結粉末 |
WO2015162405A1 (en) * | 2014-04-23 | 2015-10-29 | Alpha Metals, Inc. | Method for manufacturing metal powder |
BR112016029118A2 (pt) * | 2014-06-12 | 2017-08-22 | Alpha Metals | materiais de sinterização e métodos de fixação usando os mesmos |
WO2015198022A1 (en) * | 2014-06-23 | 2015-12-30 | Alpha Metals, Inc. | Multilayered metal nano and micron particles |
EP3294799A4 (en) | 2015-05-08 | 2018-11-21 | Henkel IP & Holding GmbH | Sinterable films and pastes and methods for the use thereof |
CN113370366B (zh) * | 2015-06-29 | 2023-12-29 | 康宁股份有限公司 | 生产线、方法、以及烧结制品 |
JP2017066485A (ja) * | 2015-09-30 | 2017-04-06 | 日東電工株式会社 | シートおよび複合シート |
JP6704322B2 (ja) | 2015-09-30 | 2020-06-03 | 日東電工株式会社 | シートおよび複合シート |
RU2623251C2 (ru) * | 2015-10-28 | 2017-06-23 | Олег Ювенальевич Кузнецов | Способ получения коллоидного водного раствора серебра |
JP6812768B2 (ja) * | 2015-12-11 | 2021-01-13 | Dic株式会社 | 導電性ペースト |
JP6920029B2 (ja) * | 2016-04-04 | 2021-08-18 | 日亜化学工業株式会社 | 金属粉焼結ペースト及びその製造方法、導電性材料の製造方法 |
WO2017197361A1 (en) * | 2016-05-13 | 2017-11-16 | NanoCore Technologies | Sinterable metal paste for use in additive manufacturing |
CN109416955B (zh) * | 2016-07-04 | 2020-12-29 | 阪东化学株式会社 | 导电性糊及导电性图案的形成方法 |
EP3333230A1 (en) * | 2016-12-08 | 2018-06-13 | Henkel AG & Co. KGaA | A composition suitable for application with laser induced forward transfer (lift) |
TW201842086A (zh) * | 2017-02-08 | 2018-12-01 | 加拿大國家研究委員會 | 加工金屬導電層之方法 |
CN111096090B (zh) * | 2017-09-20 | 2023-04-21 | 株式会社村田制作所 | 陶瓷基板的制造方法、陶瓷基板以及模块 |
EP3711879A4 (en) * | 2017-11-13 | 2021-08-25 | Nitto Denko Corporation | COMPOSITION FOR SINTERBINDING, FILM FOR SINTERBINDING AND SAW TAPE WITH FILM FOR SINTERBINDING |
EP3756789A4 (en) * | 2018-02-22 | 2021-11-24 | LINTEC Corporation | FILM TYPE COOKING MATERIAL, AND FILM TYPE COOKING MATERIAL WITH SUPPORT SHEET |
SG11202012605UA (en) | 2018-06-26 | 2021-01-28 | Alpha Assembly Solutions Inc | Nano copper paste and film for sintered die attach and similar applications |
DE102018128748A1 (de) | 2018-11-15 | 2020-05-20 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur herstellung einer halbleitervorrichtung mit einerpastenschicht und halbleitervorrichtung |
TWI815706B (zh) | 2019-09-24 | 2023-09-11 | 美商阿爾發金屬化工公司 | 燒結組成物 |
CN114845827B (zh) * | 2019-12-20 | 2023-09-15 | 三菱综合材料株式会社 | 银膏及其制造方法以及接合体的制造方法 |
WO2022044696A1 (ja) * | 2020-08-26 | 2022-03-03 | バンドー化学株式会社 | 接合用組成物 |
US11938543B2 (en) * | 2021-04-09 | 2024-03-26 | Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG | Silver sintering preparation and the use thereof for the connecting of electronic components |
WO2023224555A2 (en) * | 2022-05-17 | 2023-11-23 | National University Of Singapore | A composition and a composite material |
GR1010610B (el) * | 2022-12-16 | 2024-01-23 | Εθνικο Μετσοβιο Πολυτεχνειο, | Υβριδικα θερμοσκληρυνομενα σφαιριδια μικροκλιμακας με εναποθεσεις νανοσωματιδιων αργυρου |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011080147A (ja) * | 2009-09-11 | 2011-04-21 | Dowa Electronics Materials Co Ltd | 接合材およびそれを用いた接合方法 |
Family Cites Families (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4463030A (en) * | 1979-07-30 | 1984-07-31 | Graham Magnetics Incorporated | Process for forming novel silver powder composition |
CN1062486A (zh) * | 1990-12-20 | 1992-07-08 | 吉林工业大学 | 激光辐射烧结粉末冶金制品方法 |
US6514307B2 (en) * | 2000-08-31 | 2003-02-04 | Kawasaki Steel Corporation | Iron-based sintered powder metal body, manufacturing method thereof and manufacturing method of iron-based sintered component with high strength and high density |
CA2426861C (en) * | 2000-10-25 | 2008-10-28 | Yorishige Matsuba | Conductive metal paste |
DE102006013729A1 (de) * | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Esk Ceramics Gmbh & Co. Kg | Gesinterter Werkstoff, sinterfähige Pulvermischung, Verfahren zur Herstellung des Werkstoffs und dessen Verwendung |
US7968008B2 (en) * | 2006-08-03 | 2011-06-28 | Fry's Metals, Inc. | Particles and inks and films using them |
JP5139659B2 (ja) * | 2006-09-27 | 2013-02-06 | Dowaエレクトロニクス株式会社 | 銀粒子複合粉末およびその製造法 |
JP4872663B2 (ja) | 2006-12-28 | 2012-02-08 | 株式会社日立製作所 | 接合用材料及び接合方法 |
US8555491B2 (en) | 2007-07-19 | 2013-10-15 | Alpha Metals, Inc. | Methods of attaching a die to a substrate |
JP2009097074A (ja) * | 2007-09-27 | 2009-05-07 | Mitsuboshi Belting Ltd | 金属ナノ粒子ペーストおよびパターン形成方法 |
JP5274000B2 (ja) * | 2007-12-07 | 2013-08-28 | Dowaエレクトロニクス株式会社 | 低温焼結性銀微粉および銀塗料ならびにそれらの製造法 |
JP5371247B2 (ja) * | 2008-01-06 | 2013-12-18 | Dowaエレクトロニクス株式会社 | 銀塗料およびその製造法 |
US8221517B2 (en) * | 2008-06-02 | 2012-07-17 | TDY Industries, LLC | Cemented carbide—metallic alloy composites |
CN102076447B (zh) * | 2008-06-30 | 2014-12-17 | 同和电子科技有限公司 | 含微小金属粒子的组合物及其制造方法 |
JP5546551B2 (ja) * | 2008-11-21 | 2014-07-09 | ヘンケル コーポレイション | 熱分解性ポリマー被覆金属粉末 |
DE102009015470A1 (de) * | 2008-12-12 | 2010-06-17 | Byk-Chemie Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Metallnanopartikeln und auf diese Weise erhaltene Metallnanopartikel und ihre Verwendung |
EP2204249A1 (en) * | 2008-12-16 | 2010-07-07 | Akzo Nobel Coatings International B.V. | Aqueous dispersions of metallic particles |
JP5278905B2 (ja) | 2009-04-13 | 2013-09-04 | 独立行政法人 国立印刷局 | 品質検査装置 |
JP5574761B2 (ja) * | 2009-04-17 | 2014-08-20 | 国立大学法人山形大学 | 被覆銀超微粒子とその製造方法 |
US8211205B1 (en) * | 2009-07-28 | 2012-07-03 | Ut Dots, Inc. | Method of controlled synthesis of nanoparticles |
DE102009040076A1 (de) | 2009-09-04 | 2011-03-10 | W.C. Heraeus Gmbh | Metallpaste mit Oxidationsmittel |
US8591624B2 (en) * | 2010-02-25 | 2013-11-26 | National Tsing Hua University | Methods for preparing hydrophobic metal nanoparticles and precursors used therein |
WO2011126706A2 (en) * | 2010-04-09 | 2011-10-13 | Henkel Corporation | Printable materials and methods of manufacture thereof |
DE102010044329A1 (de) * | 2010-09-03 | 2012-03-08 | Heraeus Materials Technology Gmbh & Co. Kg | Kontaktierungsmittel und Verfahren zur Kontaktierung elektrischer Bauteile |
JP5623861B2 (ja) * | 2010-10-14 | 2014-11-12 | 株式会社東芝 | 金属ナノ粒子分散組成物 |
KR101310479B1 (ko) | 2011-02-28 | 2013-09-24 | 삼성전기주식회사 | 도전성 금속 페이스트 조성물 및 이의 제조방법 |
JP2012182111A (ja) * | 2011-02-28 | 2012-09-20 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | 導電性金属ペースト組成物及びその製造方法 |
JP2012216641A (ja) | 2011-03-31 | 2012-11-08 | Fujikura Ltd | ウェーハ収納カセットおよび搬送方法 |
-
2013
- 2013-10-29 KR KR1020217023591A patent/KR102445401B1/ko active IP Right Grant
- 2013-10-29 TW TW102139121A patent/TWI666656B/zh active
- 2013-10-29 SG SG11201502567TA patent/SG11201502567TA/en unknown
- 2013-10-29 CN CN201810841443.1A patent/CN108907178B/zh active Active
- 2013-10-29 EP EP13786715.6A patent/EP2911979B1/en active Active
- 2013-10-29 WO PCT/GB2013/052817 patent/WO2014068299A1/en active Application Filing
- 2013-10-29 CN CN201380054460.6A patent/CN104736483A/zh active Pending
- 2013-10-29 EP EP19211765.3A patent/EP3659971B1/en active Active
- 2013-10-29 MY MYPI2015000905A patent/MY173832A/en unknown
- 2013-10-29 KR KR1020157013949A patent/KR102284082B1/ko active IP Right Grant
- 2013-10-29 KR KR1020227032008A patent/KR102675888B1/ko active IP Right Grant
- 2013-10-29 JP JP2015538574A patent/JP6293767B2/ja active Active
- 2013-10-29 US US14/438,888 patent/US10259980B2/en active Active
-
2019
- 2019-03-01 US US16/289,789 patent/US11162007B2/en active Active
-
2021
- 2021-10-04 US US17/493,247 patent/US20220169905A1/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011080147A (ja) * | 2009-09-11 | 2011-04-21 | Dowa Electronics Materials Co Ltd | 接合材およびそれを用いた接合方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US11162007B2 (en) | 2021-11-02 |
CN108907178A (zh) | 2018-11-30 |
EP2911979B1 (en) | 2019-12-04 |
EP3659971B1 (en) | 2024-07-03 |
US10259980B2 (en) | 2019-04-16 |
EP3659971A1 (en) | 2020-06-03 |
US20150353804A1 (en) | 2015-12-10 |
TWI666656B (zh) | 2019-07-21 |
CN108907178B (zh) | 2020-12-15 |
US20220169905A1 (en) | 2022-06-02 |
CN104736483A (zh) | 2015-06-24 |
KR20150079857A (ko) | 2015-07-08 |
JP2015536385A (ja) | 2015-12-21 |
KR102284082B1 (ko) | 2021-07-30 |
EP2911979A1 (en) | 2015-09-02 |
WO2014068299A1 (en) | 2014-05-08 |
KR20210095739A (ko) | 2021-08-02 |
JP6293767B2 (ja) | 2018-03-14 |
SG11201502567TA (en) | 2015-05-28 |
KR102445401B1 (ko) | 2022-09-19 |
KR20220130266A (ko) | 2022-09-26 |
TW201426765A (zh) | 2014-07-01 |
MY173832A (en) | 2020-02-24 |
US20190194517A1 (en) | 2019-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11162007B2 (en) | Sintering paste | |
US20210249376A1 (en) | Low pressure sintering powder | |
JP6494047B2 (ja) | 金属粉末を製造するための方法 | |
US20210205935A1 (en) | Multilayered metal nano and micron particles | |
TWI808208B (zh) | 用於燒結黏晶及類似應用之奈米銅糊及膜及製造燒結粉末的方法 | |
KR20240095365A (ko) | 소결 분말 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A107 | Divisional application of patent | ||
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |