KR20170020861A - 다층 금속 나노 및 미크론 입자 - Google Patents

다층 금속 나노 및 미크론 입자 Download PDF

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KR20170020861A
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샤믹 고샬
레미아 찬드란
수타파 무커지
시우리 사르카르
란지트 팬더
바와 싱
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알파 어셈블리 솔루션스 인크.
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Abstract

소결 분말을 만드는 입자들의 적어도 일부가 제1 물질을 포함하는 코어; 및 코어를 적어도 부분적으로 코팅하며, 제1 물질보다 낮은 산화 전위를 가지는 제2 물질을 포함하는 외피층을 포함하는, 소결 분말이 개시된다.

Description

다층 금속 나노 및 미크론 입자{MULTILAYERED METAL NANO AND MICRON PARTICLES}
본 발명은 소결 분말 및 소결 분말을 만드는 방법에 관한 것이다.
높은 전기 및 열 요구 조건을 갖는 대안적인 무연 다이 부착 물질(lead-free die attach material)에 대한 수요는 오늘날의 시대에 증가하고 있다. 고전도성 에폭시 및 종래의 납 기반 땜납 페이스트는 여전히 많은 응용물들에서 폭넓게 사용되고 있다. 그러나, 이러한 물질들의 주요 결점은 고온 작업에서 그 제한이며, 이러한 것은 금속간 화합물 성장처럼 납땜 이음매 피로 및 신뢰성 문제를 유발한다.
나노 구조 금속들은 많은 반도체 상호 접속 문제에 대한 대안으로서 광범위하게 연구되고 있다. 금속 나노입자들은 이것들이 벌크 재료들의 특성과 상당히 다른 흥미로운 특성을 소유하기 때문에 최근에 폭넓게 조사되었다. 나노입자들은 높은 표면 에너지를 가지며, 이러한 표면 에너지는 나노입자들이 벌크 재료들과 비교하여 훨씬 낮은 처리 온도에서 입자 유착(particle coalescence)을 겪는 것을 가능하게 한다. 나노스케일 금속들의 용융점보다 훨씬 낮은 소결 온도는 반도체 패키징을 위해 큰 이점이 된다. 저온에서 디바이스들을 처리하면, 초기 다이 레벨 응력 및 잠재적인 회로 손상을 피할 수 있다.
금, 팔라듐, 은 및 구리를 포함하는 몇몇 원소들의 나노입자들은 광전자 공학 또는 반도체 분야에서 전도성 물질로서 그 잠재적인 적용으로 인하여 널리 연구되었다. 은 및 금과 같은 귀금속 나노입자들은 그 높은 열 전도성 및 우수한 비산화 특성 때문에 지난 몇 년 동안 가장 활발한 연구 대상이었다. 그러나, 이것들의 높은 비용은 광범위한 실제 적용에 이것들을 사용하는 것을 막았다. 그래서, 적절한 열 안정성 및 전도성을 갖는 비귀금속 나노 입자의 사용이 오늘날의 전자 분야에서 큰 관심을 불러 일으키고 있다. 구리 나노입자들은 비교적 낮은 비용 및 높은 열전도성으로 인하여 전도성 물질들에서 사용되는 귀금속 나노입자들을 대체하는데 높은 잠재성을 보인다. 구리 나노입자들을 이용하는데 주요 문제는 주변 조건에서 산화하려는 구리 고유의 경향이다.
전자 산업에서, 기판에 대한 반도체 디바이스의 상호 접속은 디바이스 패키징의 중요한 부분이다. 현재 다이 부착 및 상호 접속을 위해 사용되는 주요 물질들은 저용융 납땜들이며, 이것들은 낮은 작업 온도 때문에 이상적이 아니다.
은 페이스트는 은의 높은 전기 및 열 전도 성능으로 인하여 마이크로 전자 패키지에 통상적으로 사용된다. 그러나, 은의 높은 비용은 그 사용을 제한한다.
본 발명은 종래 기술과 관련된 문제점의 적어도 일부를 해결하거나 또는 최소한 이에 대한 상업적으로 수용 가능한 대안적인 해결책을 제공하도록 추구한다.
제1 양태에서, 본 발명은 소결 분말을 제공하며, 소결 분말을 만드는 입자들의 적어도 일부는,
제1 물질을 포함하는 코어; 및
상기 코어를 적어도 부분적으로 코팅하며, 상기 제1 물질보다 낮은 산화 전위를 가지는 제2 물질을 포함하는 외피층을 포함한다.
본 명세서에서 한정된 각 양태 또는 실시예는 명확히 반대로 지시되지 않으면 임의의 다른 양태(들) 또는 실시예(들)과 조합될 수 있다. 특히, 바람직하거나 또는 유익한 것으로서 나타난 임의의 특징들은 바람직하거나 또는 유익한 것으로서 나타난 임의의 다른 특징과 조합될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같은 용어 "소결 분말"은 소결된 이음매(sintered joint)를 형성할 수 있는 분말을 망라할 수 있다. 소결된 이음매들은 연결되는 2개의 작업편들 사이에 배치된 금속 입자들의 원자 확산(atomic diffusion)에 의해 형성된다. 소결 분말은 규칙적인 형상의 입자들(예를 들어, 구체들과 같은) 또는 불규칙적인 형상의 입자들(예를 들어, 휘스커(whisker)들, 플레이트들, 막대들 또는 얇은 조각들)을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "캡핑제(capping agent)"는, 금속 입자들의 표면에 존재할 때, 금속 입자의 응집 작용을 감소시키고, 분말 제조 동안 입자 크기 제어를 가능하게 하고, 입자들의 표면 산화 또는 다른 오염을 감소시키는 종들을 망라할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "금속"은 합금을 망라할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "D95"는 누적 분포에서 95%로 가장 긴 입자 치수의 값을 망라할 수 있다. 입자들이 구체일 때, 가장 긴 치수는 구체의 지름일 것이다. D95 값들은 동적 광산란법(dynamic light scattering method) 또는 레이저 산란법(laser scattering method)에 의해 결정된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "D50"은 누적 분포에서 50%로 가장 긴 입자 치수의 값을 망라할 수 있다. 입자들이 구체일 때, 가장 긴 치수는 구체의 지름일 것이다. D50 값들은 동적 광산란법 또는 레이저 산란법에 의해 결정된다.
본 발명자들은 놀랍게도, 종래 기술의 소결 분말들과 비교하여, 본 발명의 소결 분말이 높은 전기 및 열 전도성, 낮은 표면 산화의 민감성을 보일 수 있다는 것을 알았다. 소결 분말들은 또한 저렴한 물질을 함유할 수 있으며, 이에 의해 그 제조 비용을 감소시킨다.
제1 물질은 높은 전기 및 열 전도성을 보일 수 있다. 제1 물질은 전형적으로 20℃에서 5 x 106 S/㎝보다 큰, 더욱 전형적으로 20℃에서 5 x 107 S/㎝보다 큰 열 전도성을 보인다. 따라서, 이러한 높은 전도성들은 소결 분말을 사용하여 형성된 소결된 이음매로 전달될 수 있다.
제1 물질은 금속 또는 비금속일 수 있다. 전형적으로 소결 분말의 대부분을 만드는 제1 물질은 예를 들어 구리와 같은 저렴한 물질일 수 있다. 따라서, 소결 분말의 제조 비용은 감소될 수 있다.
유익하게, 제2 물질은 제1 물질보다 낮은 산화 전위를 가진다. 따라서, 외피층은 제1 물질의 산화를 감소시키는데 기여할 수 있으며, 이에 의해 소결 분말의 저하를 막는다. 바람직하게, 제2 물질의 산화 전위는 제1 물질의 산화 전위보다 적어도 0.2 V, 더욱 바람직하게 제1 물질의 산화 전위보다 적어도 0.5 V 낮을 수 있다. 제1 물질은 전형적으로 -0.4 V보다 높은, 바람직하게 -0.2 V보다 높은 산화 전위를 가진다. 제2 물질은 -0.5 V보다 낮은, 바람직하게 -0.7 V보다 낮은 산화 전위를 가진다.
제2 물질은 금속 또는 비금속일 수 있다. 전형적으로, 제2 물질은 귀금속이다.
제2 물질은 전형적으로 단지 소결 분말의 소량, 전형적으로 50 wt.% 미만의 소결 분말, 더욱 전형적으로 25 wt.% 미만의 소결 분말을 만든다. 그 결과, 제2 물질이 높은 비용(예를 들어, 은과 같은 귀금속)일지라도, 소결 분말은 그 제조 비용을 실질적으로 증가시킴이 없이 감소된 저하를 나타낼 수 있다.
소결 분말을 만드는 입자의 적어도 일부는 상기된 "코어-외피층" 구조를 가진다. 바람직하게, 소결 분말을 만드는 입자들의 대부분은 코어-외피층 구조를 가지며, 더욱 바람직하게 소결 분말을 만드는 입자들의 실질적으로 전부는 코어-외피층 구조를 가진다. 일부 바람직한 실시예들에서, 소결 분말은 오직 제1 물질만으로 형성된 입자들 및/또는 오직 제2 물질만으로 형성된 입자들이 실질적으로 없다.
외피층은 코어를 적어도 부분적으로 코팅한다. 전형적으로, 외피층은 코어를 상당히 코팅하며, 더욱 전형적으로 코어를 완전히 코팅한다(즉, 코팅은 지속적이다).
본 발명자들은 놀랍게도, 상기된 소결 분말이 단지 매우 낮은 압력의 적용으로, 전형적으로 실질적으로 압력없이 낮은 온도에서 소결될 수 있다는 것을 알았다. 그 결과, 소결 분말을 사용하여 작업편들 사이의 소결된 이음매의 형성은 작업편들에 대한 감소된 손상으로 일어날 수 있다. 아울러, 높은 압력의 적용이 요구되지 않기 때문에, 소결된 이음매의 형성은 간략화되고, 보다 용이하게 자동화될 수 있다.
소결 분말은 외피층을 적어도 부분적으로 코팅하는 캡핑제(capping agent)를 추가로 포함한다. 캡핑제의 사용은 입자들의 응집 작용(agglomeration)을 감소시키는 것을 도울 수 있다. 이러한 응집 작용은 소결 분말의 소결 온도를 증가시키기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 캡핑제의 사용은 낮은 온도에서 작업편들 사이의 소결된 이음매의 형성을 가능하게 하고, 그러므로, 높은 소결 온도에 노출되는 것으로 인해 유발되는 작업편에 대한 손상을 감소시키는 것을 도울 수 있다. 아울러, 캡핑제의 사용은 예를 들어 공기에 물질들이 노출되는 것에 의해 유발되는 손상과 같은 제1 및/또는 제2 물질들의 저하를 막는 것을 도울 수 있다.
캡핑제는 무기물 및/또는 유기물일 수 있다. 유기물 캡핑제의 예들은 중합체들 및 리간드(ligand)들을 포함한다.
캡핑제는 바람직하게 아민, 알코올, 지방산, 티올 및 계면 활성제 중 하나 이상을 포함한다. 이러한 캡핑제들은 제2 물질과의 약한 결합을 형성할 수 있다. 따라서, 결합을 파괴하는데 요구되는 온도는 감소되고, 이러한 것은 소결 온도를 낮추는 것을 도울 수 있다. 바람직한 실시예에서, 캡핑제는 올레산염(예를 들어, 올레산 나트륨과 같은) 및/또는 옥틸아민(octylamine)을 포함한다.
이 실시예에서, 금속 입자들은 캡핑제로 상당히 코팅되거나 또는 캡핑제로 완전히 코팅될 수 있다. 금속 입자들 상에서 캡핑제의 적용 범위를 증가시키면, 금속 입자들의 응집 작용을 더욱 감소시키는 것을 도울 수 있고, 그러므로 소결 온도를 더욱 낮춘다. 아울러, 금속 입자들의 대부분은 캡핑제로 코팅될 수 있거나, 또는 금속 입자들의 실질적으로 전부는 캡핑제로 코팅될 수 있다.
소결 분말은 바람직하게, 15 wt.%까지의 캡핑제를, 더욱 바람직하게 0.1 내지 5 wt.%까지의 캡핑제를, 한층 더욱 바람직하게 약 0.5 wt.%의 캡핑제를 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "wt.%"는 소결 분말의 전체 중량에 기초한다. 소결 분말이 15 wt.%보다 많은 캡핑제를 포함하면, 소결에 앞서 캡핑제를 용융시키는데 더욱 높은 온도가 요구될 수 있다. 또한, 결과적인 소결된 이음매에 함유된 유기물의 양이 증가할 수 있다. 소결 분말이 0.1 wt.% 미만의 캡핑제를 포함하면, 캡핑제는 금속의 표면을 적절하게 피복할 수 없다. 이러한 것은 입자들의 응집 작용에서의 증가를 유발하고, 그러므로 소결 온도를 증가시킨다.
제1 물질은 바람직하게 구리, 니켈, 주석, 몰리브덴, 텅스텐, 알루미늄, 그라핀, 질화 붕소, 탄화 붕소 및 질화 알루미늄 중 하나 이상을 포함한다. 이러한 물질들은 저렴한 비용과 높은 전기 전도성의 유리한 조합을 보일 수 있다.
더욱 바람직하게, 제1 물질은 구리, 니켈, 주석 및 몰리브덴 중 하나 이상을 포함한다. 저렴한 비용과 이용성 외에, 구리, 니켈, 주석 및 몰리브덴의 사용은 소결 분말을 사용하여 형성된 소결된 이음매의 인터페이스들에서 인접한 물질들의 CTE(열팽창계수) 불일치의 영향을 감소시킬 수 있다. CTE 불일치로 인한 열응력은 소결된 이음매들의 열 피로에 대한 주요 원인이다. 코어의 몰리브덴, 니켈, 구리 및/또는 텅스텐은 전자 패키징에서의 인터페이스에서 인접한 물질들 사이의 열교(thermal bridge)로서 작용할 수 있다. 특히 바람직한 실시예에서, 제1 물질은 구리를 포함한다. 제1 물질은 구리, 니켈, 주석, 몰리브덴, 텅스텐 및 알루미늄 중 하나 이상의 합금을 포함할 수 있다.
제2 물질은 바람직하게 은, 금, 팔라듐, 백금 및 그라핀 중 하나 이상, 더욱 바람직하게 은을 포함한다. 이러한 물질들은 코어의 산화를 감소시키는데 더욱 효과적이다. 추가적으로, 이러한 물질들은 제1 물질의 나노입자들 상에 효과적으로 코팅될 수 있다. 제2 물질은 은, 금, 팔라듐 및 백금 중 하나 이상의 합금을 포함할 수 있다.
특히 바람직한 실시예에서, 제1 물질은 구리를 포함하며, 제2 물질은 은을 포함한다. 이러한 조합은 높은 열전도성, 저렴한 비용 및 감소된 표면 산화를 보이는 소결 분말을 유발하는데 특히 효과적이다. 은 및 구리는 우수한 전기 및 열 전도성을 가지며, 그러므로 높은 전기 및/또는 열 전도성을 갖는 소결된 이음매를 형성할 수 있다. 따라서, 은 및 구리의 사용은 예를 들어 다이 부착 및 마이크로 전자 패키징과 같은 전자 기기 적용에서 사용하는데 특히 적합한 소결 분말을 만든다. 구리는 특히 비용이 저렴하다. 은은 구리의 산화를 감소시키는데 특히 적합하다.
입자들은 100㎚ 미만의 D95, 더욱 바람직하게 1㎚ 내지 30㎚의 D50, 한층 더욱 바람직하게 5㎚ 내지 30㎚의 D50을 가진다. 100㎚보다 큰 입자들은 낮은 표면 대 체적비를 유발할 수 있으며, 이에 의해 더욱 높은 소결 온도 및/또는 압력을 요구한다.
대안적인 실시예에서, 입자들은 0.1 내지 10㎛의 D95를 가질 수 있다. 큰 입자 크기는 더욱 적은 캡핑제를 요구할 수 있다. 따라서, 결과적인 이음매에서 잔류 유기물에서의 감소로 인하여, 저항성은 훨씬 낮다. 이러한 대안적인 실시예에서, 소결 분말은 15 wt.% 미만의 캡핑제, 전형적으로 약 3 wt.%의 캡핑제를 포함할 수 있다.
외피층은 제2 물질의 층 및 제2 물질과 다른 제3 물질의 층을 포함할 수 있다. 제3 물질은 예를 들어 은, 금, 팔라듐, 백금 및 그라핀 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 외피층에서 다중 층들의 존재는 소결 분말을 사용하여 형성된 소결된 이음매에서의 열응력을 감소시키도록 기여할 수 있다. 추가의 층은 열교로서 작용할 수 있으며, 이에 의해 CTE 불일치를 감소시킨다.
추가의 양태에 있어서, 본 발명은,
제1 물질을 포함하는 코어; 및
상기 코어를 적어도 부분적으로 코팅하고, 상기 제1 물질보다 낮은 산화 전위를 갖는 제2 물질을 포함하는 외피층을 포함하는 나노입자들을 제공한다.
나노입자들은 소결 분말로서 사용될 수 있다. 본 발명의 제1 양태의 바람직한 특징들은 이 양태에 적용 가능하다.
추가의 양태에 있어서, 본 발명은 본 명세서에서 설명된 바와 같은 소결 분말을 사용하여 형성된 소결된 이음매를 제공한다. 이러한 소결된 이음매는 특히 높은 강도 및/또는 특히 높은 전기 및 열 전도성을 보일 수 있다. 또한, 소결된 이음매는 열 충격 후에 전단 강도에서 매우 적은 변화를 보이며, 전형적으로 전단 강도에서 실질적으로 변화가 없다.
추가의 양태에서, 본 발명은 본 명세서에서 설명된 소결된 이음매를 포함하는 LED(발광 다이오드), MEMS(미소전자기계 시스템), OLED(유기 발광 다이오드), 또는 PV 셀(광전지)를 제공한다.
추가의 양태에서, 본 발명은,
상기된 바와 같은 소결 분말;
결합제;
용제; 및
선택적으로 리이올로지 조절제(rheology modifier) 및/또는 유기 은 화합물 및/또는 활성제 및/또는 계면 활성제 및/또는 습윤제 및/또는 과산화수소 또는 유기 과산화물을 포함하는 소결 페이스트(sintering paste)를 제공한다.
페이스트는 프린팅 가능하고 및/또는 분배 가능하고(dispensable) 및/또는 분사 가능하고 및/또는 핀 전달 가능(pin transferable)할 수 있다. 페이스트는 분배를 위해 특히 유익한 점성 및 유동 특징들을 가질 수 있으며, 이는 페이스트가 납땜들에 대하여 1대1 교체로서 사용될 수 있다는 것을 의미한다.
종래에 공지된 소결 페이스트들과 비교하여, 본 발명의 소결 페이스트는 실온에서 높은 안정성을 보인다. 이러한 것은 소결 페이스트의 저온 저장이 요구되지 않는다는 것을 의미한다. 이러한 것은 본 발명의 소결 페이스트의 특히 중요한 이점이다.
결합제 및/또는 용제는 전형적으로 이것들이 소결 분말의 목표로 한 소결 온도 아래의 온도에서 페이스트로부터 제거될 수 있도록(예를 들어 증발 및/또는 소진(burn out)에 의해) 선택된다. 이러한 것은 금속 입자들의 소결을 거의 완성하도록 촉진하는 것을 도울 수 있다. 유기 물질이 소결 동안 이음매에 있을 때, 금속 입자들의 부적절한 소결이 일어날 수 있다. 이러한 것은 약한 소결된 이음매를 유발할 수 있다.
결합제는 취급이 용이하고 바람직한 소결된 이음매의 위치에 정확하게 위치시키도록 페이스트를 서로 결합하도록 기여할 수 있다. 적절한 결합제들의 예는 열가소성 중합체, 예를 들어 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리아미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌과 같은 열가소성 중합체; 또는 폴리우레탄, 폴리시아네이트, 에폭시 수지, 폴리이미드, 멜라민 수지 및 비스말레이미드 수지와 같은 열경화성 중합체를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 특히 바람직한 예들은 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 트리아세틴 및 폴리비닐 아세테이트를 포함한다. 바람직하게, 결합제는 에폭시 기반 수지를 포함한다. 에폭시 기반 수지는 페이스트가 취급이 용이하고 바람직한 소결된 이음매의 위치에서 정확하게 위치시키는 것을 용이하게 할 수 있도록 페이스트를 서로 결합하는데 특히 효과적일 수 있다. 또한, 에폭시 수지의 사용은 소결에 앞서 더욱 강한 이음매의 형성을 유발할 수 있으며, 이는 소결에 앞서 합쳐질 작업편들을 함께 홀딩하는 요구 조건이 없다는 것을 의미한다. 에폭시 수지의 사용은 캡핑제가 아민 작용기(amine functionalgroup)를 포함할 때 특히 유익하다. 이 경우에, 아민은 가교 결합 구조를 형성하는 경화제로서 작용한다. 이러한 것은 소결에 앞서 특히 강한 이음매를 유발할 수 있다.
용제는 바람직하게 모노테르펜 알코올 및/또는 글리콜 및/또는 글리콜 에테르, 바람직하게 테르피네올 및/또는 디에틸렌 글리콜 모노-n-부틸 에테르를 포함한다. 모노테르펜 알코올 및/또는 글리콜 에테르는 페이스트 내에 금속 입자들을 분산시키는데 특히 효과적일 수 있으며, 감소된 집단 응집 작용 및/또는 응집 작용으로 유기 성분들의 매트릭스에서 금속 입자들의 균질한 분산을 유발한다. 모노테르펜 알코올 및/또는 글리콜 에테르의 사용은 소결 페이스트의 유동 능력 및 프린트 능력을 증가시키도록 기여할 수 있다.
리이올로지 조절제는 페이스트의 점성을 제어하도록 첨가될 수 있다. 적절한 리이올로지 조절제들의 예는 Thixcin R, Crayvallac Super, 및 그 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
소결 동안, 유기 은 화합물은 소결된 이음매의 열 전도성을 증가시킬 수 있는 메탈릭 실버(metallic silver)로 나누어질 수 있다. 유기 은 화합물은 예를 들어 스테아르산은, 팔미트산은, 올레산염은, 라우르산은, 네오카노산은(silver neodecanoate), 데노카노산은(silver decanoate), 옥타노산은(silver octanoate), 헥사논산은(silver hexanoate), 락트산은, 옥살산은, 시트라산은, 아세트산은, 및 숙신산은(silver succinate)과 같은 단쇄 또는 장쇄 카르복실산(C = 1 내지 30) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 유기 은 화합물은 생략될 수 있다.
활성제는 프린트되는 표면으로부터 존재할 수 있는 임의의 금속 산화물을 제거하도록 및/또는 소결 분말에서 존재하는 임의의 산화물을 제거하도록 첨가될 수 있다. 아디프산, 숙신산 및 클루타르산 중 하나 이상과 같은 아릴 또는 아크릴 카르복실산이 활성제로서 사용될 수 있다.
계면 활성제는 소결 페이스트에서 소결 분말을 분산시키는 것을 돕도록 소결 페이스트에 첨가될 수 있다. 적절한 계면 활성제들의 예는 Disperbyk 163, IGEPAL CA-630, 라우릴 그루코사이드, 및 TritonX 100을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
소결 페이스트는 바람직하게 과산화물(peroxide)을 추가로 포함한다. 적절한 과산화물들의 예들은 예를 들어 제3기의 부틸 히드로퍼옥시드 및 제3기의 부틸 퍼옥시-2-헥사논산에틸과 같은 과산화수소 또는 유기 과산화물을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 과산화물은 페이스트 내로 산소를 도입하며, 이러한 것은 다이 부착 방법에서 다이 영역 밑에서 페이스트의 소결을 도울 수 있다. 산소는 예를 들어 질소 분위기와 같은 불활성 분위기 하에서 금속 입자들의 소결을 또한 가능하게 할 수 있다. 소결 페이스트는 바람직하게 3 wt.%의 과산화수소 또는 유기 과산화물, 바람직하게 0.5 내지 2 wt.%의 과산화수소 또는 유기 과산화물, 더욱 바람직하게 0.7 내지 1.8 wt.%의 과산화수소 또는 유기 과산화물을 포함한다. 액체 과산화물들은 유동학(rheology) 및 은 침강(silver settling)을 제어하는데 바람직하다.
소결 페이스트는 바람직하게:
1 내지 15 wt.%의 결합제; 및/또는
1 내지 30 wt.%의 용제; 및/또는
5 wt.%까지의 리이올로지 조절제; 및/또는
10 wt.%까지의 유기 은 화합물; 및/또는
2 wt.%까지의 활성제; 및/또는
6 wt.%까지의 계면 활성제; 및/또는
2 wt.%까지의 과산화수소 또는 유기 과산화물을 포함한다.
이러한 범위 내에 있는 결합제 및/또는 용제 함유량은 특히 바람직한 유동 능력 및 프린트 능력을 갖는 소결 페이스트를 제공하는 것을 도울 수 있다. 바람직하게, 소결 페이스트는 2 내지 8 wt.%의 결합제를 포함한다. 한 실시예에서, 소결 페이스트는 약 4.5 wt.%의 결합제를 포함한다. 바람직하게, 소결 페이스트는 5 내지 30 wt.%의 용제를 포함한다. 한 실시예에서, 소결 페이스트는 약 26 wt.%의 용제를 포함한다. 소결 페이스트는 0 내지 5 wt.%의 리이올로지 조절제 및/또는 0 내지 2 wt.%의 활성제 및/또는 0 내지 6 wt.%의 계면 활성제 및/또는 0 내지 2 wt.%의 과산화수소 또는 유기 과산화물을 포함할 수 있다. 소결 페이스트는 62 내지 90 wt.%의 소결 분말을 포함할 수 있다. 소결 분말은 소결 페이스트의 균형 상태를 형성할 수 있다.
추가의 양태에서, 본 발명은,
본 명세서에서 설명된 바와 같은 소결 분말;
유기 은 화합물;
용제; 및
선택적으로 활성제 및/또는 리이올로지 조절제 및/또는 계면 활성제 및/또는 과산화수소 또는 유기 과산화물을 포함하는 소결 페이스트를 제공한다.
소결 동안, 유기 은 화합물은 메탈릭 실버로 나누어질 수 있으며, 이는 소결된 이음매의 열전도성을 증가시킬 수 있다. 유기 은 화합물은 스테아르산은, 팔미트산은, 올레산염은, 라우르산은, 네오카노산은, 데노카노산은, 옥타노산은, 헥사논산은, 락트산은, 옥살산은, 시트라산은, 아세트산은, 및 숙신산은과 같은 단쇄 또는 장쇄 카르복실산(C = 1 내지 30) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 유기 은 화합물은 생략될 수 있다.
소결 페이스트는 바람직하게 지방산, 바람직하게 단쇄 또는 장쇄 (C = 2 내지 30) 카르복실산 또는 디카르복실산 또는 히드록시 카르복실산, 더욱 바람직하게 라우르산, 스테아르산, 네오데칸산, 스테아르산, 올레산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 아디프산, 말레산, 시트르산 또는 젖산; 또는 단쇄 또는 장쇄(C = 2 내지 30) 아민, 더욱 바람직하게 부틸아민, 헥실아민, 옥틸아민, 도데실아민 또는 헥사데실아민; 또는 계면 활성제, 더욱 바람직하게 트리톤 X100, IGEPAL CA-630 또는 라우릴 글루코사이드 중 하나 이상을 추가로 포함한다. 지방산의 존재는 페이스트를 서로 결합하는데 도움이 된다. 바꾸어 말하면, 지방산의 존재는 상기된 에폭시계 수지 결합제와 같은 별도의 결합제에 대한 필요성을 피한다. 따라서, 페이스트에서 유기물의 총량은 적게 되고, 보다 강한 최종 이음매를 유발한다.
소결 페이스트는 바람직하게 과산화물을 추가로 포함한다. 적절한 과산화물들의 예들은 예를 들어 제3기의 부틸 히드로퍼옥시드 및 제3기의 부틸 퍼옥시-2-헥사논산에틸과 같은 과산화수소 또는 유기 과산화물을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 과산화물은 페이스트 내로 산소를 도입하며, 이러한 것은 다이 부착 방법에서 다이 영역 밑에서 페이스트의 소결을 도울 수 있다. 산소는 예를 들어 질소 분위기와 같은 불활성 분위기 하에서 금속 입자들의 소결을 또한 가능하게 할 수 있다. 소결 페이스트는 바람직하게 3 wt.%까지의 과산화수소 또는 유기 과산화물, 바람직하게 0.5 내지 2 wt.%의 과산화수소 또는 유기 과산화물, 더욱 바람직하게 0.7 내지 1.8 wt.%의 과산화수소 또는 유기 과산화물을 포함한다. 액체 과산화물들은 유동학 및 은 침강을 제어하는데 바람직하다.
바람직하게, 소결 페이스트는 실질적으로 수지가 없으며, 더욱 바람직하게 완전히 수지가 없다. 수지의 존재는 은의 열 및 전기 전도성을 감소시킬 수 있다. 용제는 바람직하게 모노테르펜 알코올 및/또는 글리콜 및/또는 글리콜 에테르, 더욱 바람직하게 테르피네올 및/또는 디에틸렌 글리콜 모노-n-부틸 에테르를 포함한다.
소결 페이스트는 바람직하게:
1 내지 30 wt.%의 용제; 및/또는
최대 50 wt.%, 바람직하게 0.1 내지 25 wt.%, 더욱 바람직하게 0.1 내지 10 wt.%, 한층 더욱 바람직하게 0.1 내지 9 wt.%의 유기 은 화합물; 및/또는
5 wt.%까지의 리이올로지 조절제; 및/또는
2 wt.%까지의 활성제; 및/또는
6 wt.%까지의 계면 활성제; 및/또는
2 wt.%까지의 과산화수소 또는 유기 과산화물을 포함한다.
소결 페이스트는 0 내지 5 wt.%의 리이올로지 조절제 및/또는 0 내지 2 wt.%의 활성제 및/또는 0 내지 6 wt.%의 계면 활성제 및/또는 0 내지 2 wt.%의 과산화수소 또는 유기 과산화물을 포함할 수 있다. 소결 분말은 소결 페이스트의 균형 상태를 형성할 수 있다.
추가의 양태에서, 본 발명은 상기된 바와 같은 소결 분말과 결합제를 포함하는 소결막(sintering film)을 제공한다. 막은 웨이퍼 레벨, 다이 레벨, 패키지/기판 레벨, 및/또는 모듈 레벨에서 적용될 수 있다. 이러한 막은 예를 들어 폴리에스테르 시트에 상기된 바와 같은 소결 페이스트를 프린트하고, 용제를 적어도 부분적으로 제거하고 막을 형성하도록 페이스트를 가열하고, 그런 다음 폴리에스테르 시트로부터 막을 제거하는 것에 의해 얻어질 수 있다. 상기된 바와 같은 막은 약간 상승된 온도에서 간단히 막으로 다이를 가압하는 것에 의해 다이 상에 전사될 수 있기 때문에 특히 유리하다. 전사된 막은 유익하게 특정 상황에서 제공되는 대안적인 적용 방법이다. 막은 중합체, 글래스, 금속 또는 세라믹 기판으로 형성될 수 있거나, 웨이퍼 상에 직접 형성될 수 있다. 막은 폴리에스테르를 포함하는 중합체 기판 상에 있을 수 있다. 막은 중합체 기판 상에 형성될 수 있으며, 중합체 기판은 박리 코팅(release coating)을 포함한다. 막은 물질의 프린트 또는 캐스팅에 의해 페이스트 조성을 적용하는 것에 의해 만들어질 수 있다. 막은 연속층으로 프린트하는 것에 만들어질 수 있다. 대안적으로, 막은 별개의 형상들의 어레이를 형성하도록 프린트하는 것에 의해 만들어질 수 있다.
추가의 양태에서, 본 발명은:
(i) 다이와 합쳐질 기판 사이에 본 명세서에서 설명된 소결막을 배치하는 단계; 및
(ⅱ) 상기 소결막을 소결하는 단계를 포함하며,
상기 소결은 압력의 적용없이 수행되는 다이 부착의 방법을 제공한다.
"저압" 또는 "무압력" 소결은 공정의 자동화를 더욱 간단하게 만들 수 있기 때문에 특히 유리하다. 또한, 작업편들에 대한 손상이 감소될 수 있다. 압력 소결을 이용하는 방법 이상의 추가의 이점은: 다이 배치(고 UPH)에 요구되는 더욱 짧은 시간, 배치를 위한 저압 요구 조건(얇은 웨이퍼들을 처리하는게 크게 유리한), 상업적이 다이 본더(die-bonder)와의 호환성 및 외부 가열 장비에서의 소결(UPH를 개선하는 일괄 공정)을 포함한다.
소결은 바람직하게 120분까지 150 내지 400℃의 온도에서 수행된다. 이러한 조건들은 작업편들에 대한 손상없이 소결막의 특히 효과적인 소결을 유발할 수 있다.
단계(i)는 바람직하게:
(a) 다이측과 소결막측을 가지는 조립체를 형성하도록 다이에 소결막을 도포하는 단계; 및
(b) 상기 조립체의 소결막측을 기판에 접촉시키는 단계를 포함한다.
이러한 단계는 공정의 자동화를 더욱 간단하게 만들 수 있고, 예를 들어 스탬프의 사용에 의해 수행될 수 있다.
단계(a)는 바람직하게 0.1 내지 60초 동안 15 내지 400℃의 온도 및 0.1 내지 5㎫의 압력으로 수행된다. 이러한 조건은 다이에 대한 손상을 피하면서 소결막의 특히 효과적인 도포를 유발할 수 있다.
단계(b)는 바람직하게 0.1 내지 60분 동안 15 내지 400℃의 온도 및 0.1 내지 40㎫의 압력으로 수행된다. 이러한 조건은 다이 또는 기판에 대한 손상을 피하면서 기판에 대한 다이의 특히 효과적인 접촉을 유발할 수 있다.
추가의 양태에서, 본 발명은:
(i) 다이와 합쳐질 기판 사이에 본 명세서에서 설명된 바와 같은 소결막을 배치하는 단계; 및
(ⅱ) 상기 소결막을 소결하는 단계를 포함하며,
상기 소결은 0.1 내지 40㎫의 압력을 적용하는 동안 수행되는, 다이 부착 방법을 제공한다.
추가의 양태에서, 본 발명은:
(i) 합쳐질 2개 이상의 웨이퍼들 사이에 본 명세서에서 설명된 소결막을 배치하는 단계; 및
(ⅱ) 상기 소결막을 소결하는 단계를 포함하며,
상기 소결은 압력의 적용없이 수행되는, 웨이퍼 본딩 방법을 제공한다.
추가의 양태에서, 본 발명은:
소결막측과 기판측을 가지는 조립체를 형성하도록 기판에 본 명세서에서 설명된 소결막을 도포하는 단계;
상기 조립체의 소결막측을 구성요소와 접촉시키는 단계;
50 내지 200℃의 온도로 상기 조립체를 가열하는 단계;
0.1초 내지 60분 동안 상기 조립체에 1 내지 5㎫의 압력을 적용하는 단계; 및
상기 소결막으로부터 상기 기판을 분리하는 단계를 포함하는, 구성요소에 소결막을 전사하는 방법을 제공하다.
기판은 중합체일 수 있다. 소결막은 구성요소와 실질적으로 동일한 크기일 수 있다. 구성요소는 LED일 수 있다.
추가의 양태에서, 본 발명은, 기판에 본 명세서에서 설명된 소결막을 도포하는 단계; 조립체를 형성하도록 상기 소결막에 다이를 배치하는 단계; 상기 조립체에 2㎫ 미만의 압력을 적용하는 단계; 및 0.1초 내지 5분 동안 100 내지 400℃의 온도에서 상기 조립체를 소결하고, 3㎫ 미만의 압력을 적용하는 단계를 포함하는 다이 부착 방법을 제공한다. 동일한 조립체는 초기에 적절한 정도의 열을 제공하고 소결을 완성하는 다양한 공정 및 장비를 사용하여 무압력 방식(pressure-less manner)으로 175 내지 400℃의 온도에서 추가로 소결될 수 있다.
추가의 양태에서, 본 발명은, 기판에 본 명세서에서 설명된 소결막을 도포하는 단계; 조립체를 형성하도록 상기 소결막에 다이를 배치하는 단계; 상기 조립체에 5㎫ 미만의 압력을 적용하는 단계; 및 및 0.1초 내지 60분 동안 100 내지 400℃의 온도에서 상기 조립체를 소결하고, 40㎫ 미만의 압력을 적용하는 단계를 포함하는 다이 부착 방법을 제공한다. 동일한 조립체는, 초기에 적절한 정도의 열을 제공하고 소결을 완성하는 다양한 공정 및 장비를 사용하여, 무압력 방식으로 175 내지 400℃의 온도에서 추가로 소결될 수 있다.
추가의 양태에서, 본 발명은, 웨이퍼의 배면측에 본 명세서에서 설명된 소결막을 도포하는 단계; 다수의 다이를 형성하도록 상기 웨이퍼를 다이싱하는(dicing) 단계; 조립체를 형성하도록 기판 상에 적어도 하나의 다이를 배치하는 단계; 상기 조립체에 1㎫보다 큰 압력을 적용하는 단계; 및 0.1초 내지 60분 동안 100 내지 400℃의 온도에서 상기 조립체를 소결하는 단계를 포함하는 다이 부착 단계를 제공한다. 동일한 조립체는, 초기에 적절한 정도의 열을 제공하고 소결을 완성하는 다양한 공정 및 장비를 사용하여, 무압력 방식으로 175 내지 400℃의 온도에서 추가로 소결될 수 있다.
추가의 양태에서, 본 발명은, 웨이퍼의 배면측에 본 명세서에서 설명된 소결막을 도포하는 단계; 조립체를 형성하도록 소결 가능한 Ag 막 함유 웨이퍼 상에 하나 이상의 동일 또는 상이한 형태의 웨이퍼를 배치하는 단계; 상기 조립체에 > 0.1㎫보다 큰 압력을 적용하는 단계; 0.25초 내지 120분 동안 100 내지 400℃의 온도에서 상기 조립체를 소결하는 단계를 포함하는 웨이퍼 본딩 방법을 제공하다. 동일한 조립체는, 초기에 적절한 정도의 열을 제공하고 소결을 완성하는 다양한 공정 및 장비를 사용하여, 무압력 방식으로 175 내지 400℃의 온도에서 추가로 소결될 수 있다.
추가의 양태에서, 본 발명은, 웨이프의 배면측에 상기 소결막을 도포하는 단계; 조립체를 형성하도록 소결막 함유 웨이퍼에 하나 이상의 동일 또는 상이한 형태의 웨이퍼를 배치하는 단계; 상기 조립체에 40㎫ 미만의 압력을 적용하는 단계; 및 0.25초 내지 120분 동안 100 내지 400℃의 온도에서 상기 조립체를 소결하는 단계를 포함하는 웨이퍼 본딩 방법을 제공한다. 동일한 조립체는, 초기에 적절한 정도의 열을 제공하고 소결을 완성하는 다양한 공정 및 장비를 사용하여, 무압력 방식으로 175 내지 400℃의 온도에서 추가로 소결될 수 있다.
추가의 양태에서, 본 발명은, 다이 부착(예를 들어, 칩 대 보드, 칩 대 기판, 칩 대 히트 싱크, 칩 대 고정구), 웨이퍼 대 웨이퍼 본딩(예를 들어, 칩 대 히트 싱크), 반사층 프린트, 밀폐 및 거의 밀폐(near hermetic) 밀봉(예를 들어, 패키지 및 주변 밀봉을 위한), 상호 접속 라인의 제조(예를 들어, 회로, 패드들), 반도체 디바이스 및 기판들에서 비아 충전(via filling), 및 플립-칩 및 웨이퍼 범핑으로부터 선택된 방법에서 본 명세서에서 설명된 소결 분말 또는 본 명세서에서 설명된 소결 페이스트 또는 막의 용도를 제공한다.
추가의 양태에서, 본 발명은 소결 분말을 제조하는 방법을 제공하며, 상기 방법은:
(i) 환원제, 및 제1 물질 함유 입자를 포함하는 용액을 제공하는 단계;
(ⅱ) 단계(i)로부터의 상기 용액에서 환원제의 농도를 감소시키는 단계;
(ⅲ) 상기 제1 물질보다 낮은 산화 전위를 가지는 제2 물질로, 상기 제1 물질 함유 입자들의 적어도 일부를 적어도 부분적으로 코팅하도록 상기 제2 물질의 소스와 단계(ⅱ)로부터의 용액을 접촉시키는 단계; 및
(ⅳ) 단계(ⅲ)로부터의 용액으로부터, 상기 제2 물질이 코팅된 제1 물질 함유 입자들의 적어도 일부를 회복시키는 단계를 포함한다.
단계(i)의 용액은 수용성일 수 있다. 제2 물질이 금속일 때, 제2 물질 소스는 금속염, 예를 들어 아세트산염 및/또는 질산염을 포함할 수 있다.
제1 물질 함유 입자들은 전형적으로 나노입자들이다. 용어 "나노입자들"은 1 내지 100㎚의 가장 긴 치수를 가지는 입자를 망라할 수 있다. 가장 긴 치수는 X-레이 회절에 의해 결정될 수 있다.
이론에 얽매임이 없이, "외피층-코팅된" 입자들의 형성이 금속 교환 반응(transmetallation reaction)에 의해 유도되는 것으로 믿어진다. 제2 물질(예를 들어, 질산은)의 소소의 환원은 미리 형성된 제1 물질(예를 들어, 구리) 함유 입자들의 표면에서 일어나며, 제1 물질 자체는 제2 물질 소소를 위한 환원제로서 작용한다. 강한 환원제(예를 들어, 히드라진 또는 수소화붕소)의 잉여물은 제1 물질(예를 들어, 구리)이 산화되는 것을 방지하도록 사용된다. 0.5 내지 1 mole의 환원제가 전형적으로 사용된다. 그러나, 환원제의 과도한 잉여물이 남아 있으면, 제2 물질 소스의 동시 환원이 일어날 수 있으며, 이러한 것은 코어-외피층 구조의 형성을 방해할 수 있다.
단계(ⅱ)는 용액으로부터 환원제의 제거를 포함할 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 단계(ⅱ)는 환원제의 화학적 개질 및/또는 비활성화를 포함할 수 있다. 단계(ⅱ)에서, 환원제의 농도는 바람직하게 실질적으로 0으로, 더욱 바람직하게 0으로 감소된다. 환원제는 예를 들어 화학적인 방법을 사용하여 단계(ⅱ)에서 소실될 수 있다.
단계(i)는:
제1 물질의 소스를 포함하는 용액을 제공하는 단계; 및
환원제와 상기 용액을 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다.
환원제와 용액을 접촉시키는 단계는 전형적으로 용액에 환원제를 첨가한 후에 용액을 교반하는 단계를 포함한다. 용액은 입자 형성의 수율을 증가시키고 입자들의 응집 작용을 감소시키도록 예를 들어 초음파 분해(sonication)를 사용하여 교반될 수 있다. 제1 물질이 금속을 포함할 때, 제1 물질 소스는 금속염을 포함할 수 있다. 용액은 환원제가 첨가되면 가열될 수 있다. 단계(i)는 제1 물질의 소스와 환원제의 용액의 조사(irradiation)없이 유익하게 수행될 수 있다.
단계(ⅲ)에서, 제2 물질이 코팅되는 제1 물질 함유 입자들은 전형적으로 분말 형태로 만들어진다. 따라서, 입자들이 분산된 상태로 만들어지는 방법과 대조하여, 입자들의 분리는 유익하게 분산제의 산성화를 요구하지 않는다.
바람직하게, 제1 물질은 구리를 포함하고, 제2 물질은 은을 포함한다. 구리는 코어-외피층 구조의 형성을 방해함이 없이 은 소스를 환원시키는데 특히 유익하다.
환원제는 바람직하게 히드라진(예를 들어, 히드라진 하이드레이트) 및/또는 수소화붕소(예를 들어, 수소화붕소나트륨)를 포함한다.
바람직한 실시예에서:
환원제는 히드라진을 포함하고;
단계(ⅱ)는 기본적인 조건 하에서 아세톤과 환원제를 접촉시키는 단계를 포함한다.
잉여 히드라진은 기본 매체에서의 아세톤의 첨가에 의해 소실된다. 잉여 히드라존(hydrazone)은 대응하는 알칸을 형성하도록 기본 매체에서 아세톤과 반응한다. 이러한 것은 볼프-키스너 반응(Wolf-Kishner reaction)의 원리로 작용한다. 이 실시예에서, 제1 물질이 구리를 포함하고, 제2 물질이 은을 포함하는 것이 바람직하다. 기본 조건들은 예를 들어 수산화물 이온에 의해 만들어질 수 있다.
바람직한 실시예에서:
제1 물질은 구리를 포함하며;
제2 물질은 은을 포함하며;
단계(ⅲ)에서 구리에 대한 은의 중량비는 40:60 내지 85:15이다.
높은 레벨의 구리는 은 외피층이 구리 입자들을 적절하게 코팅할 수 없도록 할 수 있다. 낮은 레벨의 구리는 제조 비용을 증가시킬 수 있다.
단계(i)의 용액은 바람직하게 캡핑제를 포함한다. 이러한 것은 캡핑제가 적어도 부분적으로 코팅된 입자들을 유발할 수 있다.
단계(ⅳ)는 여과 및/또는 원심 분리를 포함할 수 있다. 회복된 입자들은 예를 들어 물 및/또는 아세톤으로 세척될 수 있다.
추가의 양태에서, 본 발명은 은을 포함하는 층이 코팅된 구리 함유 나노입자들을 포함하는 소결 분말을 제조하는 방법을 제공하며, 상기 방법은:
(i) 히드라진 환원제와 구리 함유 나노입자들을 포함하는 용액을 제공하는 단계;
(ⅱ) 상기 용액에서 히드라진 환원제의 농도를 감소시키도록 기본 조건 하에서 아세톤과 단계(i)로부터의 상기 용액을 접촉시키는 단계;
(ⅲ) 은을 포함하는 층으로 상기 구리 함유 나노입자들의 적어도 일부를 적어도 부분적으로 코팅하도록 은염(silver salt)과 단계(ⅱ)로부터의 용액을 접촉시키는 단계; 및
(ⅳ) 단계(ⅲ)의 용액으로부터의 은을 포함하는 층이 코팅된 상기 구리 함유 나노입자들의 적어도 일부를 회복시키는 단계를 포함한다.
단계(ⅱ)에서, 환원제의 농도는 바람직하게 실질적으로 0, 더욱 바람직하게 0으로 감소된다. 잉여 환원제, 전형적으로 히드라진은 전형적으로 단계(ⅱ)에서 소실된다. 단계(ⅱ)는 아세톤 및 수산화물 이온과 단계(i)로부터의 용액을 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다.
추가의 양태에서, 본 발명은:
본 명세서에서 설명된 바와 같은 소결 분말을 제공하는 단계; 및
결합제, 및 선택적으로 리이올로지 조절제 및/또는 유기 은 화합물 및/또는 활성제 및/또는 계면 활성제 및/또는 습윤제 및/또는 과산화수소 또는 유기 과산화물과 함께 상기 소결 분말을 용제에서 분산시키는 단계를 포함하는, 소결 페이스트 제조 방법을 제공한다.
추가의 양태에서, 본 발명은:
합쳐질 2개 이상의 작업편들의 부근에, 본 명세서에서 설명된 바와 같은 소결 분말 또는 본 명세서에서 설명된 바와 같은 소결 페이스트 또는 막을 제공하는 단계;
금속을 적어도 부분적으로 소결하도록 상기 소결 분말 또는 소결 페이스트 또는 막을 가열하는 단계를 포함하는 소결된 이음매 제조 방법을 제공한다.
유익하게, 상기 가열 단계는 대기압에서 수행될 수 있다. 소결 분말 또는 소결 페이스트 또는 막은 저압(전형적으로 약 175 내지 250℃의 온도에서 0.1 내지 60초 동안 1-5㎫) 하에서 작업편의 부근에 배치될 수 있다.
상기 가열 단계는 바람직하게 적어도 140℃, 더욱 바람직하게 150 내지 350℃, 한층 더욱 바람직하게 160 내지 300℃에서 수행된다. 140℃보다 낮은 온도는 소결 분말에 있는 입자들의 적절한 소결을 유발할 수 없으며 및/또는 증발 및/또는 소진에 의해 유기물의 적절한 제거를 유발할 수 없다. 350℃보다 높은 온도는 작업편들을 손상시킬 수 있다.
본 발명은 다음의 비제한적인 도면을 참조하여 지금 추가로 설명된다.
도 1은 예 1의 소결 분말의 분말 X-레이 회절(XRD) 패턴을 도시한다.
도 2는 예 1의 소결 분말의 UV-vis 스펙트럼을 도시한다.
도 3은 예 1의 소결 분말의 열중량 분석(TGA) 도표를 도시한다.
도 4는 예 1의 소결 분말의 시차 주사 열량계(differential scanning calorimetery, DSC) 도표를 도시한다.
도 5는 예 1의 소결 분말의 천이 전자 현미경(transition electron microscope, TEM) 사진을 도시한다.
도 6은 예 2의 소결 분말의 분말 X-레이 회절(XRD) 패턴을 도시한다.
도 7은 예 2의 소결 분말의 UV-vis 스펙트럼을 도시한다.
도 8은 예 2의 소결 분말의 천이 전자 현미경(TEM) 사진을 도시한다.
도 9는 예 4의 프린트된 패턴의 현미경 사진을 도시한다.
도 10은 예 5의 소결층의 SEM 사진을 도시한다.
도 11은 예 6의 소결된 이음매들의 SEM 사진을 도시한다.
도 12는 예 7의 분산된 패턴의 현미경 사진을 도시한다.
본 발명은 다음의 비제한적인 예들에 관계하여 지금 설명될 것이다.
예 1 - 코어 외피층 Ag -Cu 나노입자들의 합성 및 특징화
아세트산제이구리(cupric acetate)(154g, 0.7713m)의 수용액은 연속 교반과 함께 올레산염 나트륨(30g, 0.098m)의 수용액에 첨가되었다. 히드라진 하이드레이트(300g, 6m)가 상기 수용액에 첨가되었다. 결과적인 반응 혼합물이 45분 동안 교반되었으며, 이어서 수산화나트륨과 아세톤이 첨가되었다. 반응 혼합물은 그런 다음 10분 동안 교반되었다. 질산은(70.67g, 0.416m)의 수용액이 그런 다음 반응 혼합물에 첨가되었으며, 1시간 동안 교반되었다. 흑색 입자의 형성은 나노입자의 형성을 나타내었다. 결과적인 나노분말은 그런 다음 여과되었으며 물과 아세톤으로 세척되었다.
유사한 형태로, 코어 외피층 구조의 다른 조성은 은 및 구리염의 몰비를 변경하는 것에 의해 합성되었다. 구리 코어-외피층 구조의 나노입자들에 대한 은의 상이한 조성이 구리와 은 전구체들의 몰 농도를 변경하는 것에 의해 만들어졌다.
XRD 및 SPR 패턴은 구조가 "코어 외피층"인 것을 확인한다. 도 1에 도시된 XRD는 면심 입방 구조를 가지는 구리와 은 모두의 존재를 보여준다. XRD 패턴은 어떠한 산화제이/산화제일구리의 존재도 보이지 않는다. 쉐러의 공식(Scherrer's formula)으로부터 계산된 XRD 패턴으로부터의 입자 크기는 약 20-25㎚이었다. 이러한 입자 크기는 약 20㎚의 D50를 나타낸 입자 크기 분석기(Microtrac Nanotrac Ultra NPA 253)의 사용에 의해 확인되었다. 은에 대한 구리의 백분율은 XRF 분석에 의해 추가로 확인되었다.
UV-vis 스펙트럼(도 2)은 은에 대해 전형적인 456㎚에서 표면 플라스몬 공명(surface plasmon resonance)을 보이고, 이러한 것은 차례로 은이 외피층이고 구리가 코어라는 사실을 확인한다.
TGA(도 3)는 캡핑제의 2-단계 분해 공정을 도시한다. 급락(sharp drop)이 약 5%의 중량 손실과 함께 187℃에서 관측되었다. 제2 단계는 190℃에서 약 8%의 중량 손실을 수반한다. TGA 그래프는 구리의 산화가 300℃까지 일어나지 않는 것을 명확히 나타낸다. 300℃ 이상의 TGA 곡선에서 약간의 중량 이득은 구리의 산화를 나타낸다.
DSC(도 4)는 197℃ 및 210℃의 개시 온도(onset temperature)를 갖는 2개의 발열 피크를 도시한다. 양 발열 피크들은 코어 외피층으로부터 캡핑제의 분리와 캡핑제의 분해를 나타낸다.
TEM 현미경 사진(도 5)은 1㎚ 내지 25㎚의 나노입자들의 입자 크기를 나타낸다. 입자들은 구체 형상인 것으로 보이며 어떠한 응집 작용도 보이지 않는다.
예 2 - Ag - Ni 나노입자들의 합성 및 특징화
염화니켈(50g, 0.2103m)의 에탄올 용액이 옥틸아민(10g, 0.07 몰)에 첨가되었다. 반응 혼합물은 10분 동안 교반하는 것이 허용되었으며, 이어서 NaOH 및 히드라진 하이드레이트(250g, 5 몰)가 첨가되었다. 결과적인 반응 혼합물은 그런 다음 45분 동안 50-60℃로 가열되었다. 반응 혼합물은 그런 다음 실온으로 냉각되었다. 질산은(40g, 0.23 몰)의 글리콜 용액이 그런 다음 반응 혼합물에 첨가되고 1시간 동안 교반되었다. 결과적인 나노분말은 그런 다음 여과되고 에탄올과 아세톤으로 세척되었다.
XRD 및 SPR 패턴은 상기 구조가 코어 외피층인 것을 확인한다. 도 6에 도시된 바와 같은 XRD는 면심 입방 구조를 가지는 니켈 및 은 모두의 존재를 보여준다. 쉐러의 공식으로부터 계산된 XRD 패턴으로부터의 입자 크기는 약 10-55㎚이었다. 이러한 입자 크기는 약 12㎚의 D50을 나타낸 입자 크기 분석기(Microtrac Nanotrac Ultra NPA 253)의 사용에 의해 확인되었다. 은에 대한 니켈의 백분율은 XRF 분석과 일치하는 36:64이었다.
은 니켈 나노입자들의 TEM 사진(도 8)은 3 내지 35㎚의 크기의 범위에 있는 나노입자들의 형성을 보여준다. 격자 무늬들은 다결정 특징을 나타낸다.
예 3 - Cu 코어 Ag 외피층 페이스트의 합성
샘플 1: 0.1g의 라우르산이 40g의 예 1의 분말에 첨가되었다. 9.463g의 용제 혼합물(4.69g의 테르피네올, 4.69g의 트리에틸렌 글리콜 및 0.83g의 프로필렌카보네이트)이 첨가되었으며, 오비탈 믹서(orbital mixer)에서 혼합되었다. 혼합 후에, 이것은 균질한 페이스트를 제공하도록 수분 동안 3-롤 밀(three roll mill)에서 분쇄되었다.
샘플 2: 0.1g의 라우르산이 40g의 예 1의 분말에 첨가되었다. 이 혼합물에, 0.956g의 락트산은 및 9.257g의 용제 혼합물(4.377g의 테르피네올, 4.377g의 트리에틸렌 글리콜 및 0.503g의 프로필렌카보네이트)이 첨가되고, 오비털 믹서에서 혼합되었다. 혼합 후에, 이것은 균질한 페이스트를 제공하도록 수분 동안 3-롤 밀에서 분쇄되었다.
샘플 3: 40g의 예 1의 분말에, 0.264g의 thixcin R, 5.864g의 테르피네올, 5.864g의 트리에틸렌 글리콜, 0.5336g의 1,3 프로판디올 및 0.5336g의 부틸 카르비톨 및 0.264g의 BYK 163이 첨가되고 오비털 믹서에서 혼합되었다. 혼합 후에, 이것은 균질한 페이스트를 제공하도록 수분 동안 3-롤 밀에서 분쇄되었다.
샘플 4: 40g의 예 1의 분말에, 0.264g의 thixcin R, 5.064g의 테르피네올, 5.864g의 트리에틸렌 글리콜, 0.528g의 1,3 프로판디올, 0.528g의 부틸 카르비톨 및 1.064g의 미리스트산이 첨가되고 오비털 믹서에서 혼합되었다. 혼합 후에, 이것은 균질한 페이스트를 제공하도록 수분 동안 3-롤 밀에서 분쇄되었다.
샘플 5: 40g의 예 1의 분말에, 2.664g의 아크릴산, 5.328g의 옥타놀, 5.064g의 옥타데센, 0.264g의 thixcin R이 첨가되고 오비털 믹서에서 혼합되었다. 혼합 후에, 이것은 균질한 페이스트를 제공하도록 수분 동안 3-롤 밀에서 분쇄되었다.
샘플 6: 40g의 예 1의 분말에, 0.2664g의 thixcin R 및 13.064g의 트리에틸렌 글리콜이 첨가되고 오비털 믹서에서 혼합되었다. 혼합 후에, 이것은 균질한 페이스트를 제공하도록 수분 동안 3-롤 밀에서 분쇄되었다.
샘플 7: 40g의 예 1의 분말에, 2.664g의 아크릴산, 5.328g의 옥타놀, 5.064g의 옥타데센, 및 0.264g의 thixcin R이 첨가되고 오비털 믹서에서 혼합되었다. 혼합 후에, 이것은 균질한 페이스트를 제공하도록 수분 동안 3-롤 밀에서 분쇄되었다.
샘플 8: 40g의 예 1의 분말에, 0.2856g의 thixcin R, 0.5713g의 폴리디메틸 실록산 디글리시딜 에테르 말단, 14.6552g의 트리에틸렌 글리콜, 및 1.628g의 테르피네올이 첨가되고 오비털 믹서에서 혼합되었다. 혼합 후에, 이것은 균질한 페이스트를 제공하도록 수분 동안 3-롤 밀에서 분쇄되었다.
샘플 9: 40g의 예 1의 분말에, 0.2856g의 thixcin R, 0.5713g의 옥살산은 및 16.28g의 트리에틸렌 글리콜이 첨가되고 오비털 믹서에서 혼합되었다. 혼합 후에, 이것은 균질한 페이스트를 제공하도록 수분 동안 3-롤 밀에서 분쇄되었다.
샘플 10: 40g의 예 1의 분말에, 0.5333g의 글루타민산, 0.5333g의 1,3 프로판디올, 0.5333g의 부틸 카르비톨, 5.7329g의 테르피네올, 5.7329g의 트리에틸렌 글리콜, 및 0.266g의 BYK163이 첨가되고 오비털 믹서에서 혼합되었다. 혼합 후에, 이것은 균질한 페이스트를 제공하도록 수분 동안 3-롤 밀에서 분쇄되었다.
샘플 11: 40g의 예 1의 분말에, 1.013g의 락트산은, 0.1066g의 Thixcin R, 0.1066g의 로리산(Laurie acid), 0.5333g의 프로필렌카보네이트, 5.786g의 테르피네올 및 5.786g의 트라이골(trigol)이 첨가되고, 1000 rpm으로 오비털 믹서에서 혼합되었다. 혼합 후에, 이것은 균질한 페이스트를 제공하도록 수분 동안 3-롤 밀에서 분쇄되었다.
샘플 12: 40g의 예 1의 분말에, 3.8604의 나노실버 분말, 0.1103g의 로리산, 0.9104g의 프로필렌카보네이트, 5.144g의 테르피네올 및 5.144g의 트라이골이 첨가되고, 1000 rpm으로 오비털 믹서에서 혼합되었다. 혼합 후에, 이것은 균질한 페이스트를 제공하도록 수분 동안 3-롤 밀에서 분쇄되었다.
샘플 13: 40g의 예 1의 분말에, 1.588g의 나노실버 분말, 0.5296g의 락트산은, 0.1059g의 로리산, 0.874g의 프로필렌카보네이트, 4.94g의 테르피네올 및 4.94g의 of 트라이골이 첨가되고, 1000 rpm으로 오비털 믹서에서 혼합되었다. 혼합 후에, 이것은 균질한 페이스트를 제공하도록 수분 동안 3-롤 밀에서 분쇄되었다.
샘플 14: 40g의 예 1의 분말에, 1.056g의 나노실버 분말, 1.056의 락트산은, 0.1056g의 로리산, 0.6616g의 프로필렌카보네이트, 4.936g의 테르피네올, 4.936g의 트라이골 및 0.21112g의 BYK163이 첨가되고, 1000 rpm으로 오비털 믹서에서 혼합되었다. 혼합 후에, 이것은 균질한 페이스트를 제공하도록 수분 동안 3-롤 밀에서 분쇄되었다.
샘플 15: 40g의 예 1의 분말에, 3.92g의 테르피네올, 9.78g의 트리에틸렌 글리콜, 및 1.1Og의 나트륨 비스(2-에틸헥실) 설포숙시네이트가 첨가되고, 1000 rpm으로 오비털 믹서에서 혼합되었다. 혼합 후에, 이것은 균질한 페이스트를 제공하도록 수분 동안 3-롤 밀에서 분쇄되었다.
예 4 - 프린트
스크린/스텐슬 날염은 프린트된 전자기기 및 태양 전지의 금속화를 위하여 폭넓게 사용되는 기술이다. 상기 기술은 스텐슬로부터 기판으로의 패턴 전사에 의지한다. 본 발명에 따른 AgCu, AgNi 및 AgMo 코어-외피층 분말 함유 페이스트들은 3밀 스텐슬을 사용하여 Ni/Ag 또는 Ni/Au가 코팅된 직접 본드 구리(direct bond copper, DBC) 상에서 DEK 프린터를 사용하여 프린트되었다. 도 9에 도시된 바와 같은 프린트된 패턴의 현미경 사진은 Cu코어 Ag외피층 나노 페이스트의 양호한 프린트 능력을 나타낸다. 프린트된 패턴은 약 75 미크론의 두께를 갖는 파동(undulations)이 없다는 것을 보여준다.
예 5 - 압력 소결 및 다이 부착
Ag/Ni 또는 Au/Ni가 코팅된 직접 본드 구리(DBC) 상의 프린트된 패턴에 대하여, Ag/Ni 또는 Au/Ni가 코팅된 더미 실리콘 다이(dummy silicon die)는 상이한 압력으로 Tresky 다이 본더를 사용하여 배치되었다. 도 10에 도시된 SEM 사진들은 소결된 층의 양호한 치밀화를 보여준다. 양 인터페이스(다이측 뿐만 아니라 기판측)는 소결된 층의 확산을 보인다.
이음매 강도는 Dage 시리즈 4000을 사용하여 측정되었다. 전단 강도는 3 - 5㎫의 압력에 대해 > 40㎫이었다. 모든 파괴는 응집 파괴(cohesive failure)이었다. 상이한 압력에 대해 다이 전단 강도는 표 1에 열거된다.
전단 압력 다이 전단(㎫)
5 > 40
3 > 40
2 > 40
1 25- 27
0.5 23 - 25
표 1 : 상이한 소결 압력에 대한 다이 전단 강도
예 6 - 무압력 소결 및 다이 부착
Ag/Ni 또는 Au/Ni가 코팅된 직접 본드 구리(DBC) 상의 프린트된 패턴에 대하여, Ag/Ni 또는 Au/Ni가 코팅된 더미 실리콘 다이는 다이 본더를 사용하여 배치되었다. 전체는 45 - 90분 동안 200℃ - 300℃의 소성 온도(firing temperature)로 처리되었다. 소결된 이음매들의 형태는 단면으로 되었다. 미세구조는 SEM을 사용하여 분석되었다. 도 11에 도시된 바와 같은 SEM 사진들은 소결된 층의 양호한 치밀화를 보여준다. 양 인터페이스(다이측 뿐만 아니라 기판측)은 소결된 층의 확산을 보인다. 이음매 강도는 Dage 시리즈 4000을 사용하여 측정되었다. 실온에서뿐만 아니라 고온에서 행해질 때 다이 전단은 어떠한 저하도 보이지 않는다 (20 - 30㎫).
예 7 - 분배 적용
본 발명에 따른 AgCu, AgNi 및 AgMo 입자 함유 페이스트는 Ni/Ag 또는 Ni/Au가 코팅된 직접 본드 구리(DBC) 상의 Datacon 다이 본더 및 Ni/Ag 또는 Ni/Au 리드 프레임들을 사용하여 분배되었다. 분배된 패턴의 현미경 사진은 도 12에 도시되었다. 조립체는 그런 다음 박스 오븐에서 45분 동안 300℃에서 소결되었다. 얻어진 다이 전단은 약 16㎫이었다.
예 8 - 막 형성
약 10 - 50 미크론의 막이 테이프 캐스터(Tape caster)(AgCu 입자 함유 페이스트들)를 사용하여 만들어졌다. 막은 1초 동안 2.5㎫의 압력으로 150℃에서 스탬핑되었다. Mylar 시트로부터 다이(Au/Ni 마무리)로의 양호한 이동성은 막에서 플레어(flare) 및 크랙없이 관측되었다. 스탬핑된 다이는 그런 다음 90초 동안 3㎫ 및 1㎫의 압력 하에서 300℃에서 DBC(Au/Ni 마무리)에 배치되었다. 약 55㎫ 및 30㎫의 양호한 다이 전단이 관측되었다. 파괴는 벌크 파괴(bulk failure)였다. 가장 뚜렷한 결과 중 하나는 다이 전단이 고온(260℃)에서 행해졌을 때 약 25%의 이음매 강도에서의 증가가 관측되었다는 것이다.
예 9 - 플립 칩 부착
구리 코어 은 외피층 페이스트 막(copper core silver shell paste film)(예 3)은 플립 칩 형태의 부착을 위하여 조사되었다. 이러한 공정에서, 막은 테이프 캐스터의 도움으로 Mylar 시트에 코팅되었다. 캐스팅된 막은 그런 다음 카버 프레스(carver press)를 사용하여 실리콘 웨이퍼에 스탬핑되었다. 스탬핑된 실리콘 웨이퍼는 그런 다음 다이싱 기계를 사용하여 다이싱되고, 이어서 UV 경화되었다. 다이싱된 웨이퍼는 그런 다음 Datacon 다이 본더를 사용하여 기판에 부착되었다. 공정 단계들은 다음과 같다: (i) 막 형성, (ⅱ) Si 웨이퍼로 막 전사, (ⅲ) 코팅된 Si 웨이퍼 다이싱, (ⅳ) 다이 본더를 사용하여 다이 부착, (v) 무압력 소결, 및 (ⅵ) 다이 전단 및 특징화. 이러한 단계들의 추가의 상세 및 조건은 다음에 설정된다:
막 캐스팅 및 스탬핑 조건들:
구리 은 페이스트의 막이 15분 동안 150℃에서 Mylar 시트 상으로 페이스트를 롤링하는 것에 의해 Mylar 시트에서 테이프 캐스터의 도움으로 캐스팅되었다. 캐스팅된 막은 상부 플레이트가 130℃로 설정되고 하부 플래이트가 50℃로 설정된 카버 프레스를 사용하여 실리콘 다이로 전사되었다. 10㎫의 압력이 2분 동안 적용되었다. 실리콘 웨이퍼는 그런 다음 스탬핑되었다. 막 두께는 약 25 미크론인 것으로 알려졌다.
다이 부착 및 특징화:
다이싱된 실리콘 웨이퍼는 그런 다음 Datacon 다이 본더에 의해 Au 마무리된 DBC에 부착되었다. 150℃의 도구 온도 및 225℃의 베이스 플레이트 온도가 설정되고, 0.1㎫의 압력이 1초 동안 적용되었다. 조립체는 그런 다음 1시간 동안 225℃에서 후경화되었다. 소결된 조립체의 CSAM 사진은 어떠한 종류의 박리 또는 공동도 보이지 않았다.
상기된 조립체의 SEM 단면은 기판측과 다이 모두에서 나노입자의 양호한 확산을 보였다. 다이들은 전단되고, 이음매 강도는 벌크 파괴 모드에 대해 약 30㎫인 것으로 알려졌다.
열 신뢰도:
조립된 샘플들은 1000 사이클 동안 열 충격 및 열 순환(-40℃ 내지 125℃)을 포함하는 열 신뢰도 테스트를 위해 테스트되었다. 이음매 강도에서 저하가 관측되지 않았으며 인터페이스들에서 박리가 없다는 것이 알려졌다.
상기된 상세한 설명은 설명 및 예시의 방식으로 제공되었으며, 첨부된 청구항들의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 본 명세서에 예시된 본 바람직한 실시 예들에서의 많은 변형들이 당업자에게 자명할 것이고 첨부된 청구항들 및 그 균등 물들의 범위 내에 있다.

Claims (36)

  1. 소결 분말로서,
    상기 소결 분말을 구성하는 입자들의 적어도 일부는,
    제1 물질을 포함하는 코어; 및
    상기 코어를 적어도 부분적으로 코팅하며, 상기 제1 물질보다 낮은 산화 전위를 가지는 제2 물질을 포함하는 외피층을 포함하는 소결 분말.
  2. 제1항에 있어서, 상기 외피층을 적어도 부분적으로 코팅하는 캡핑제를 추가로 포함하는 소결 분말.
  3. 제2항에 있어서, 상기 캡핑제는 아민, 알코올, 지방산, 티올 및 계면 활성제 중 하나 이상을 포함하는 소결 분말.
  4. 제3항에 있어서, 상기 캡핑제는 올레산염 및/또는 옥틸아민을 포함하는 소결 분말.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 물질은 구리, 니켈, 주석, 몰리브덴, 텅스텐, 알루미늄, 그라핀, 질화 붕소, 탄화 붕소 및 질화 알루미늄 중 하나 이상을 포함하고, 바람직하게 구리, 니켈, 주석 및 몰리브덴 중 하나 이상을 포함하는 소결 분말.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 물질은 은 금, 팔라듐 및 백금 중 하나 이상을 포함하는 소결 분말.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 물질은 구리를 포함하고, 상기 제2 물질을 은을 포함하는 소결 분말.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자들은 100㎚ 미만의 D95, 바람직하게 1㎚ 내지 30㎚의 D50을 가지는 소결 분말.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자들은 0.1 내지 10㎛의 D95를 가지는 소결 분말.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외피층은 상기 제2 물질의 층과, 상기 제2 물질과 다른 제3 물질의 층을 포함하는 소결 분말.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 소결 분말을 포함하는 소결된 이음매.
  12. 제11항에 따른 소결된 이음매를 포함하는 LED, MEMS, OLED 또는 PV 전지.
  13. 소결 페이스트로서,
    제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 소결 분말;
    결합제;
    용제; 및
    선택적으로 리이올로지 조절제 및/또는 유기 은 화합물 및/또는 활성제 및/또는 계면 활성제 및/또는 습윤제 및/또는 과산화수소 또는 유기 과산화물을 포함하는 소결 페이스트.
  14. 제13항에 있어서, 상기 결합제는 에폭시 기반 수지를 포함하는 소결 페이스트.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 용제는 모노테르펜 알코올 및/또는 글리콜 및/또는 글리콜 에테르, 바람직하게 테르피네올 및/또는 디에틸렌 글리콜 모노-n-부틸 에테르를 포함하는 소결 페이스트.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    1 내지 15 wt.%의 결합제; 및/또는
    1 내지 30 wt.%의 용제; 및/또는
    5 wt.%까지의 리이올로지 조절제; 및/또는
    10 wt.%까지의 유기 은 화합물; 및/또는
    2 wt.%까지의 활성제; 및/또는
    6 wt.%까지의 계면 활성제; 및/또는
    2 wt.%까지의 과산화수소 또는 유기 과산화물을 포함하는 소결 페이스트.
  17. 소결 페이스트로서,
    제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 소결 분말;
    유기 은 화합물;
    용제; 및
    선택적으로 활성제 및/또는 리이올로지 조절제 및/또는 계면 활성제를 포함하는 소결 페이스트
  18. 제17항에 있어서,
    1 내지 30 wt.%의 용제; 및/또는
    50 wt.%까지, 바람직하게 0.1 내지 25 wt.%, 더욱 바람직하게 0.1 내지 10 wt.%, 한층 더욱 바람직하게 0.1 내지 9 wt.%의 유기 은 화합물; 및/또는
    5 wt.%까지의 리이올로지 조절제; 및/또는
    2 wt.%까지의 활성제; 및/또는
    6 wt.%까지의 계면 활성제; 및/또는
    2 wt.%까지의 과산화수소 또는 유기 과산화물을 포함하는 소결 페이스트.
  19. 제13항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기 은 화합물은 옥살산은, 락트산은, 숙신산은, 네오카노산은, 시트라산은 및 스테아르산은 중 하나 이상을 포함하는 소결 페이스트.
  20. 제13항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 지방산, 바람직하게 단쇄 또는 장쇄 (C = 2 내지 30) 카르복실산 또는 디카르복실산 또는 히드록시 카르복실산, 더욱 바람직하게 라우르산, 스테아르산, 네오데칸산, 스테아르산, 올레산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 아디프산, 말레산, 시트르산 또는 젖산; 또는
    단쇄 또는 장쇄(C = 2 내지 30) 아민, 더욱 바람직하게 부틸아민, 헥실아민, 옥틸아민, 도데실아민 또는 헥사데실아민; 또는
    계면 활성제, 더욱 바람직하게 트리톤 X100, IGEPAL CA-630 또는 라우릴 글루코사이드 중 하나 이상을 추가로 포함하는 소결 페이스트.
  21. 제13항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 과산화물, 바람직하게 과산화수소 또는 유기 과산화물을 추가로 포함하는 소결 페이스트.
  22. 제13항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 페이스트는 실질적으로 수지가 없는 소결 페이스트.
  23. 제13항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 페이스트는 프린팅 가능하고 및/또는 분배 가능하고 및/또는 분사 가능하고 및/또는 핀 전달 가능하고 및/또는 200 W/mK보다 큰 열전도성을 보이고 및/또는 25 내지 45㎫의 다이 전단 강도를 제공할 수 있는 소결 페이스트.
  24. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 소결 분말과 결합제를 포함하는 소결막.
  25. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 소결 분말을 제조하는 방법으로서,
    (i) 환원제, 및 제1 물질 함유 입자들을 포함하는 용액을 제공하는 단계;
    (ⅱ) 단계(i)로부터의 상기 용액에서 상기 환원제의 농도를 감소시키는 단계;
    (ⅲ) 상기 제1 물질보다 낮은 산화 전위를 가지는 제2 물질로 상기 제1 물질 함유 입자들의 적어도 일부를 적어도 부분적으로 코팅하도록 상기 제2 물질의 소스와 단계(ⅱ)로부터의 용액을 접촉시키는 단계; 및
    (ⅳ) 단계(ⅲ)의 상기 용액으로부터, 상기 제2 물질이 코팅된 제1 물질 함유 입자들의 적어도 일부를 회복시키는 단계를 포함하는 방법.
  26. 제25항에 있어서, 단계(i)는 제1 물질의 소스를 포함하는 용액을 제공하는 단계; 및
    환원제와 상기 용액을 접촉시키는 단계를 포함하는 방법.
  27. 제25항 또는 제26항에 있어서, 상기 제1 물질은 구리를 포함하며, 상기 제2 물질은 은을 포함하는 방법.
  28. 제25항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 환원제는 히드라진 및/또는 수소화붕소를 포함하는 방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기 환원제는 히드라진을 포함하며;
    단계(ⅱ)는 기본적인 조건 하에서 아세톤과 상기 환원제를 접촉시키는 단계를 포함하는 방법.
  30. 제25항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 물질은 구리를 포함하며;
    상기 제2 물질은 은을 포함하며;
    단계(ⅲ)에서 구리에 대한 은의 중량비는 40:60 내지 85:15인 방법.
  31. 제25항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 단계(i)의 상기 용액은 캡핑제를 포함하는 방법.
  32. 제25항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 단계(ⅳ)는 여과 및/또는 원심 분리를 포함하는 방법.
  33. 은을 포함하는 층이 코팅된 구리 함유 나노입자들을 포함하는 소결 분말을 제조하는 방법으로서,
    (i) 히드라진 환원제와 구리 함유 나노입자들을 포함하는 용액을 제공하는 단계;
    (ⅱ) 상기 용액에서 히드라진 환원제의 농도를 감소시키도록 수산화물 이온과 아세톤을 단계(i)로부터의 상기 용액과 접촉시키는 단계;
    (ⅲ) 은을 포함하는 층으로 상기 구리 함유 나노입자들의 적어도 일부를 적어도 부분적으로 코팅하도록 은염과 단계(ⅱ)로부터의 용액을 접촉시키는 단계; 및
    (ⅳ) 단계(ⅲ)의 용액으로부터의 은을 포함하는 층이 코팅된 상기 구리 함유 나노입자들의 적어도 일부를 회복시키는 단계를 포함하는 방법.
  34. 제13항 내지 제23항 중 어느 한 항에 따른 소결 페이스트를 제조하는 방법으로서,
    제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 소결 분말을 제공하는 단계; 및
    결합제, 및 선택적으로 리이올로지 조절제 및/또는 유기 은 화합물 및/또는 활성제 및/또는 계면 활성제 및/또는 습윤제 및/또는 과산화수소 또는 유기 과산화물과 함께 상기 소결 분말을 용제에서 분산시키는 단계를 포함하는 방법.
  35. 다이 부착, 웨이퍼 대 웨이퍼 본딩, 반사층 프린트, 밀폐 및 거의 밀폐 밀봉, 배면층 상의 막에 형성되는, 소결 분말 및 결합제를 포함하는 소결막들, 상호 접속 라인들의 분배 및 제조로부터 선택된 방법에서, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 소결 분말 또는 제13항 내지 제23항 중 어느 한 항에 따른 소결 페이스트 또는 제24항에 따른 소결막의 용도.
  36. 소결된 이음매 제조 방법으로서,
    합쳐질 2개 이상의 작업편들의 부근에, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 소결 분말 또는 제13항 내지 제23항 중 어느 한 항에 따른 소결 페이스트 또는 제24항에 따른 소결막을 제공하는 단계; 및
    금속을 적어도 부분적으로 소결하도록 상기 소결 분말 또는 소결 페이스트 또는 소결막을 가열하는 단계를 포함하는 방법.
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