KR20220023587A - Conductuive connect composition and electronic memner - Google Patents
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Abstract
Description
실시예는 전도성 접합 조성물에 대한 것이다.Examples are directed to conductive bonding compositions.
전이 액체상 소결 조성물(Transient liquid phase sintering, TLPS)은 전자부품의 접합소재로서, 부품과 부품간의 접합 또는 부품과 회로기판간 물리적 또는 전기적 접합을 위해 사용할 수 있다.Transient liquid phase sintering (TLPS) is a bonding material for electronic components, and may be used for bonding components and components or for physical or electrical bonding between components and circuit boards.
이러한 전이 액체상 소결 조성물은 저융점 소재와 고융점 소재를 복합 구성하여 300℃이하의 접합온도에서 합금화되어 접합을 이루고, 접합이후 생성된 합금은 400℃ 이상 높은 온도에서도 재용융이 일어나지 않아 접합 부품의 고온 안정성을 얻을 수 있다. This transition liquid sintering composition is a composite composition of a low-melting-point material and a high-melting-point material, and is alloyed at a bonding temperature of 300 ° C. or less to form a joint, and the alloy produced after joining does not re-melt even at a temperature higher than 400 ° C. High temperature stability can be obtained.
한편, 전이 액체상 소결 조성물은 저융점 금속의 용융 시 빠르게 고융점 금속의 표면과 반응하여 합금상을 생성하나, 저융점 금속층이 과량으로 포함되는 경우 남은 저융점 금속이 고융점 금속 내부로 확산하여 반응하므로 합금에 오랜 시간이 소요되는 문제점이 있다. 또한, 미반응의 저융점 금속이 잔존하는 경우, 접합부분의 전기적 또는 기계적 물성이 취약해지는 문제점이 있다.On the other hand, the transition liquid phase sintering composition rapidly reacts with the surface of the high-melting-point metal when melting the low-melting-point metal to generate an alloy phase, but when the low-melting-point metal layer is included in excess, the remaining low-melting-point metal diffuses into the high-melting-point metal and reacts Therefore, there is a problem that the alloy takes a long time. In addition, when the unreacted low-melting-point metal remains, there is a problem in that the electrical or mechanical properties of the joint portion are weakened.
전이 액체상 소결 조성물은 저융점 금속층과 고융점 금속층이 교대로 배열된 Layer by Layer 형태나, 저융점 금속입자와 고융점 금속입자가 혼합된 입자상 조성물이 알려져 있다.The transition liquid phase sintering composition is known as a layer-by-layer type in which a low-melting-point metal layer and a high-melting-point metal layer are alternately arranged, or a particulate composition in which low-melting-point metal particles and high-melting-point metal particles are mixed.
이러한 입자 형태의 전이 액체상 소결 조성물의 경우 Layer by Layer 형태 보다 반응 표면적이 월등히 넓어 전체적으로 빠른 합금화 반응을 유도할 수 있으나, 저융점 금속의 빠른 용융과 반응으로 인해 저융점 금속이 있던 자리가 비어서 다수의 기공(Void)이 생기는 구조가 형성되어 접합 부분의 밀도가 낮아질 수 있다. 이렇게 낮아진 밀도는 접합강도 하락과 전기전도성, 열전도성이 저하되는 문제점이 있다.In the case of the transition liquid phase sintering composition in the form of particles, the reaction surface area is much larger than that of the layer by layer type, so a fast alloying reaction can be induced as a whole. A structure in which voids are formed may be formed, so that the density of the junction portion may be lowered. This lowered density has problems in that the bonding strength is lowered and electrical conductivity and thermal conductivity are lowered.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있는 새로운 구조의 전도성 접합 조성물이 요구된다.Therefore, there is a need for a conductive bonding composition having a new structure that can solve the above problems.
실시예는 접합 부재의 기공을 감소할 수 있고, 향상된 전기전도성, 접합강도 및 열전도성을 가지는 전도성 접합 조성물을 제공하고자 한다.An embodiment is to provide a conductive bonding composition capable of reducing pores of a bonding member and having improved electrical conductivity, bonding strength and thermal conductivity.
실시예에 따른 전도성 접합 조성물은, 금속 입자 및 유기 비히클을 포함하고, 상기 금속 입자는 제 1 입자 및 제 2 입자를 포함하고, 상기 제 1 입자의 융점은 상기 제 2 입자의 융점보다 크고, 상기 제 1 입자 및 상기 제 2 입자 중 적어도 하나의 입자는 서로 다른 입경을 가지는 입자들을 포함하고, 상기 제 1 입자와 상기 제 2 입자의 중량%비는 4:6 내지 7:3이다.A conductive bonding composition according to an embodiment includes a metal particle and an organic vehicle, the metal particle includes a first particle and a second particle, a melting point of the first particle is greater than a melting point of the second particle, and the At least one of the first particle and the second particle includes particles having different particle diameters, and a weight % ratio of the first particle and the second particle is 4:6 to 7:3.
실시예에 따른 전도성 접합 조성물은 고융점을 가지는 제 1 입자 및 저융점을 가지는 제 2 입자를 포함할 수 있다.The conductive bonding composition according to the embodiment may include a first particle having a high melting point and a second particle having a low melting point.
실시예에 따른 전도성 접합 조성물은 상기 제 1 입자와 상기 제 2 입자의 입경 크기를 제어하여 상기 전도성 접합 조성물의 밀도를 증가시킬 수 있고, 이에 따라 상기 전도성 접합 조성물에 의해 제조되는 접합 부재의 전기 전도도 및 강도를 향상시킬 수 있다.The conductive bonding composition according to the embodiment may increase the density of the conductive bonding composition by controlling the particle size sizes of the first particles and the second particles, and thus the electrical conductivity of the bonding member manufactured by the conductive bonding composition and strength can be improved.
또한, 실시예에 따른 전도성 접합 조성물은 상기 제 1 입자와 상기 제 2 입자의 입경 크기를 제어하여 상기 전도성 접합 조성물에 의해 제조되는 접합 부재의 기공율을 감소시킬 수 있다.In addition, the conductive bonding composition according to the embodiment may reduce the porosity of the bonding member manufactured by the conductive bonding composition by controlling the particle size of the first particle and the second particle.
이에 따라, 상기 접합 부재의 기공에 따른 접합 부재의 강도 저하를 방지할 수 있다.Accordingly, it is possible to prevent a decrease in strength of the bonding member due to the pores of the bonding member.
또한, 실시예에 따른 전도성 접합 조성물은 상기 제 1 입자와 상기 제 2 입자의 함량 범위를 제어하여 상기 전도성 접합 조성물에 의해 제조되는 접합 부재 내에서 저융점을 가지는 제 2 입자가 단독상으로 존재하는 것을 방지할 수 있다.In addition, the conductive bonding composition according to the embodiment controls the content range of the first particle and the second particle so that the second particle having a low melting point exists as a single phase in the bonding member manufactured by the conductive bonding composition. can be prevented
이에 따라, 실시예에 따른 접합 부재는 저융점을 가지는 제 2 입자의 잔류로 인해 접합 부재의 전기전도도 및 기계적 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.Accordingly, in the bonding member according to the embodiment, it is possible to prevent the electrical conductivity and mechanical properties of the bonding member from being deteriorated due to residual second particles having a low melting point.
도 1은 실시예에 따른 전도성 접합 조성물이 적용되는 회로기판의 일예를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3은 실시예에 따른 전도성 접합 조성물의 소성전 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 실시예에 따른 전도성 접합 조성물의 소성후 구조를 도시한 도면이다.
도 5 내지 도 7은 실시예 및 비교예에 따른 전도성 접합 조성물에 의해 형성되는 접합 부재의 기공을 설명하기 위한 주사전자현미경(SEM) 사진을 도시한 도면들이다.
도 8 내지 도 11은 실시예 및 비교예에 따른 전도성 접합 조성물에 의해 형성되는 접합 부재의 입자상을 설명하기 위한 주사전자현미경(SEM) 사진을 도시한 도면들이다.1 is a view showing an example of a circuit board to which a conductive bonding composition according to an embodiment is applied.
2 and 3 are views showing the structure of the conductive bonding composition before firing according to the embodiment.
4 is a view showing the structure after firing of the conductive bonding composition according to the embodiment.
5 to 7 are views illustrating scanning electron microscope (SEM) pictures for explaining pores of a bonding member formed by a conductive bonding composition according to Examples and Comparative Examples.
8 to 11 are views showing scanning electron microscope (SEM) pictures for explaining the particle shape of the bonding member formed by the conductive bonding composition according to Examples and Comparative Examples.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical spirit of the present invention is not limited to some of the described embodiments, but may be implemented in various different forms, and within the scope of the technical spirit of the present invention, one or more of the components may be selected between the embodiments. It can be used by combining or substituted with . In addition, terms (including technical and scientific terms) used in the embodiments of the present invention may be generally understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless specifically defined and described explicitly. It may be interpreted as a meaning, and generally used terms such as terms defined in advance may be interpreted in consideration of the contextual meaning of the related art.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한개이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나이상을 포함할 수 있다. In addition, the terminology used in the embodiments of the present invention is for describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form may also include the plural form unless otherwise specified in the phrase, and when it is described as "at least one (or one or more) of A and (and) B, C", it can be combined with A, B, and C. It may include one or more of all possible combinations.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다. In addition, in describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the component from other components, and are not limited to the essence, order, or order of the component by the term.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우 뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다. And, when it is described that a component is 'connected', 'coupled' or 'connected' to another component, the component is not only directly connected, coupled or connected to the other component, but also with the component It may also include a case of 'connected', 'coupled' or 'connected' due to another element between the other elements.
또한, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. In addition, when it is described as being formed or disposed on "above (above) or below (below)" of each component, the top (above) or bottom (below) is one as well as when two components are in direct contact with each other. Also includes a case in which another component as described above is formed or disposed between two components.
또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In addition, when expressed as “up (up) or down (down)”, it may include not only the upward direction but also the meaning of the downward direction based on one component.
이하, 도면들을 참조하여, 실시예에 따른 전도성 접합 조성물을 설명한다.Hereinafter, a conductive bonding composition according to an embodiment will be described with reference to the drawings.
먼저, 도 1을 참조하여, 실시예에 따른 전도성 접합 조성물이 적용되는 일예를 설명한다, 이하에서 설명하는 전도성 접합 조성물은 융점이 서로 다른 입자를 포함하는 전이 액체상 소결 조성물로 정의된다.First, an example to which the conductive bonding composition according to the embodiment is applied will be described with reference to FIG. 1 . The conductive bonding composition described below is defined as a transition liquid phase sintering composition including particles having different melting points.
도 1은 상기 전도성 접합 조성물이 적용되는 회로기판의 단면도를 도시한 도면이다.1 is a view showing a cross-sectional view of a circuit board to which the conductive bonding composition is applied.
도 1을 참조하면, 상기 회로기판(1000)은 기판(100), 상기 기판(100) 상에 배치되는 회로패턴층(200), 보호층(300) 및 칩(400)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the
상기 기판(100)은 상기 회로패턴층(200), 상기 보호층(300) 및 상기 방열부(400)를 지지할 수 있다.The
상기 기판(100)은 제 1 면(1S) 및 상기 제 1 면(1S)과 반대되는 제 2 면(2S)을 포함할 수 있다. 상기 기판(100)의 제 1 면(1S)은 상기 회로패턴층(200) 및 상기 보호층(300)을 지지할 수 있다. The
상기 기판(100)은 칩 실장 영역(1A)을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 기판(100)의 제 1 면(1S) 상에는 상기 보호층(300)이 배치되지 않고, 상기 기판(100) 및 상기 회로패턴층(200)을 노출하는 칩 실장 영역(1A)을 포함할 수 있다.The
상기 기판(100)은 연성 기판일 수 있다. 이에 따라, 상기 기판(100)은 부분적인 절곡이 가능할 수 있다. 즉, 상기 기판(100)은 연성 플라스틱을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(100)은 폴리이미드(polyimide, PI) 기판일 수 있다. 다만, 실시예는 이에 제한되지 않고, 상기 기판(100)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate, PEN)과 같은 고분자 물질로 구성된 기판일 수 있다. The
상기 기판(100) 상에는 회로패턴층(200)이 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 기판(100)의 제 1 면(1S) 상에는 회로패턴층(200)이 배치될 수 있다. 상기 회로패턴층(200)은 패턴화된 복수 개의 배선일 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(100) 상에서 상기 복수 개의 회로패턴층(200)들은 서로 이격되어 배치될 수 있다. A circuit pattern layer 200 may be disposed on the
상기 회로패턴층(200)은 상기 칩 실장 영역(1A)에 배치되는 칩(400) 및 외부의 디바이스와 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 칩(400)과 외부의 디바이스 사이의 통신 및 상기 칩(400)으로의 전원 공급이 이루어질 수 있다.The circuit pattern layer 200 may be connected to the
상기 회로패턴층(200)은 전기 전도성이 우수한 금속 물질을 포함할 수 있다. 더 자세하게, 상기 회로패턴층(200)은 구리(Cu)를 포함할 수 있다. 다만, 실시예가 이에 제한되는 것은 아니고, 상기 회로패턴층(200)은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 은(Ag), 몰리브덴(Mo). 금(Au), 티타튬(Ti) 및 이들의 합금 중 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있음은 물론이다.The circuit pattern layer 200 may include a metal material having excellent electrical conductivity. In more detail, the circuit pattern layer 200 may include copper (Cu). However, the embodiment is not limited thereto, and the circuit pattern layer 200 may include copper (Cu), aluminum (Al), chromium (Cr), nickel (Ni), silver (Ag), or molybdenum (Mo). Of course, it may include at least one metal among gold (Au), titanium (Ti), and alloys thereof.
상기 회로패턴층(200) 상에는 보호층(300)이 배치될 수 있다. A protective layer 300 may be disposed on the circuit pattern layer 200 .
상기 보호층(300)은 상기 회로패턴층(200) 상에 부분적으로 배치될 수 있다. 상기 보호층(300)은 상기 회로패턴층(200)을 덮으면서 배치되고, 상기 회로패턴층(200)은 상기 보호층(300)에 의해 산화에 의한 손상 또는 탈막을 방지할 수 있다. The protective layer 300 may be partially disposed on the circuit pattern layer 200 . The protective layer 300 is disposed while covering the circuit pattern layer 200 , and the circuit pattern layer 200 may prevent damage or film removal due to oxidation by the protective layer 300 .
상기 보호층(300)은 상기 회로패턴층(200)이 칩(400) 및 디스플레이 패널, 메인보드 등의 외부의 디바이스와 전기적으로 연결되기 위한 영역을 제외한 영역에 부분적으로 배치될 수 있다. The protective layer 300 may be partially disposed in an area except for an area for the circuit pattern layer 200 to be electrically connected to the
상기 보호층(300)은 솔더페이스트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 보호층(300)은 열경화성수지, 열가소성수지, 충전제, 경화제 또는 경화촉진제를 포함하는 솔더페이스트를 포함할 수 있다.The protective layer 300 may include solder paste. For example, the protective layer 300 may include a solder paste including a thermosetting resin, a thermoplastic resin, a filler, a curing agent, or a curing accelerator.
상기 칩(400)은 상기 기판(100)의 칩 실장 영역(1A)에 배치될 수 있다.The
상기 칩(400)은 반도체 칩을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 칩(400)은 직접회로(Integrated Circuit, IC) 칩 또는 대규모 직접회로(Large Scale Integrated circuit, LSI) 칩을 포함할 수 있다.The
상기 칩(400)은 상기 보호층(300)이 배치되지 않는 회로패턴층(200) 상에 배치될 수 있다.The
자세하게, 상기 칩(400)의 단자는 상기 회로패턴층(200)과 직접 또는 간접접으로 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있다.In detail, the terminal of the
예를 들어, 도 1에 도시되어 있듯이, 상기 칩(600)과 상기 회로패턴층(200) 사이에는 접합 부재(500)가 배치되고, 상기 칩(400)과 상기 회로패턴층(200)은 상기 접합 부재(500)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.For example, as shown in FIG. 1 , a
실시예에 따른 전도성 접합 조성물은 상기 접합 부재(500)에 적용될 수 있다. 즉, 상기 전도성 접합 조성물은 상기 칩과 상기 회로패턴층을 전기적으로 접합하는 접합 부재에 적용될 수 있다.The conductive bonding composition according to the embodiment may be applied to the
한편, 고융점 입자와 저융점 입자를 포함하는 전도성 접합 조성물의 경우, 소성 후 저융점 입자에 따른 기공이 발생할 수 있다. 즉, 접합 부재에 다수의 기공이 형성되어 접합 부재의 밀도가 저하될 수 있다. 이에 따라, 상기 칩과 회로패턴의 접합력이 저하됨에 따라 전자 부품의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.On the other hand, in the case of a conductive bonding composition including high-melting-point particles and low-melting-point particles, pores according to the low-melting-point particles may occur after firing. That is, a plurality of pores may be formed in the bonding member, thereby reducing the density of the bonding member. Accordingly, as the bonding strength between the chip and the circuit pattern is lowered, there is a problem in that the reliability of the electronic component is lowered.
따라서, 이하에서 설명하는 전도성 접합 조성물은 상기와 같은 문제점을 해결하여 상기 전도성 접합 조성물에 의해 형성되는 접합 부재를 포함하는 전자 부품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 조성물이다.Accordingly, the conductive bonding composition described below is a composition capable of improving the reliability of an electronic component including a bonding member formed by the conductive bonding composition by solving the above problems.
도 2 내지 도 4는 실시예에 따른 전도성 접합 조성물을 설명하기 위한 도면이다. 2 to 4 are views for explaining the conductive bonding composition according to the embodiment.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 전도성 접합 조성물은 제 1 입자(11) 및 제 2 입자(12)를 포함할 수 있다.2 and 3 , the conductive bonding composition may include a
상기 제 1 입자(11)와 상기 제 2 입자(12)는 서로 다른 온도의 융점을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 입자(11)의 융점은 상기 제 2 입자(12)의 융점보다 더 클 수 있다. 즉, 상기 제 1 입자(11)는 고융점 입자일 수 있고, 상기 제 2 입자(12)는 저융점 입자일 수 있다.The
상기 제 1 입자(11)와 상기 제 2 입자(12)는 금속을 포함할 수 있다. The
자세하게, 상기 제 1 입자(11)는 고융점 특성을 가지는 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 입자(11)는 구리(Cu), 은(Ag), 니켈(Ni), 금(Au) 및 알루미늄(Al) 중 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다.In detail, the
또한, 상기 제 2 입자(12)는 저융점 특성을 가지는 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 입자(12)는 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In) 및 갈륨(Ga) 중 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다.In addition, the
상기 제 1 입자(11)와 상기 제 2 입자(12)는 서로 동일하거나 또는 다른 함량으로 포함될 수 있다. The
자세하게, 상기 제 1 입자(11)는 상기 전도성 접합 조성물 전체에 대해 20 중량% 내지 70 중량% 만큼 포함될 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 입자(11)는 상기 전도성 접합 조성물 전체에 대해 30 중량% 내지 60 중량% 만큼 포함될 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 입자(11)는 상기 전도성 접합 조성물 전체에 대해 40 중량% 내지 50 중량% 만큼 포함될 수 있다.In detail, the
또한, 상기 제 2 입자(12)는 상기 전도성 접합 조성물 전체에 대해 20 중량% 내지 60 중량% 만큼 포함될 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 2 입자(12)는 상기 전도성 접합 조성물 전체에 대해 25 중량% 내지 55 중량% 만큼 포함될 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 2 입자(12)는 상기 전도성 접합 조성물 전체에 대해 30 중량% 내지 50 중량% 만큼 포함될 수 있다.In addition, the
또한, 상기 제 1 입자(11)와 상기 제 2 입자(12)는 상기 중량% 범위 내에서 일정한 비율로 포함될 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 입자(11)와 상기 제 2 입자(12)의 중량% 비는 4:6 내지 7:3일 수 있다.In addition, the
상기 제 1 입자(11)와 상기 제 2 입자(12)의 중량% 비가 상기 범위를 벗어나는 경우, 상기 전도성 접합 조성물을 소결한 후 잔류하는 제 2 입자(12) 및 기공율 증가에 의해 접합 부재의 전기적 특성 및 강도가 감소될 수 있다.When the weight % ratio of the
상기 제 1 입자(11)와 상기 제 2 입자(12)는 일정 범위의 크기를 가질 수 있다.The
자세하게, 상기 제 1 입자(11)의 입경은 30㎛ 이하일 수 있다, 더 자세하게, 상기 제 1 입자(11)의 입경은 0.1㎛ 내지 30㎛일 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 입자(11)의 입경은 1㎛ 내지 20㎛일 수 있다, 더 자세하게, 상기 제 1 입자(11)의 입경은 2㎛ 내지 10㎛일 수 있다.In detail, the particle diameter of the
또한, 상기 제 1 입자(11)는 크기가 서로 다른 2개 이상의 입자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 입자(11)는 크기가 서로 다른 2개의 입자를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 입자(11)는 서로 입경 크기가 다른 제 1-1 입자(11-1) 및 제 1-2 입자(11-2)를 포함할 수 있다.In addition, the
상기 제 1-1 입자(11-1) 및 제 1-2 입자(11-2)는 서로 다른 입경 크기를 가질 수 있다. 상기 1-1 입자(11-1)의 입경은 상기 제 1-2 입자(11-2)의 입경보다 클 수 있다. 자세하게, 상기 제 1-1 입자(11-1)의 입경과 상기 제 1-2 입자(11-2)의 입경의 비는 2:1 내지 10:1일 수 있다. 더 자세하게, 상기 1-1 입자(11-1)의 입경과 상기 제 1-2 입자(11-2)의 입경의 비는 3:1 내지 5:1일 수 있다.The 1-1 particle 11-1 and the 1-2 particle 11-2 may have different particle sizes. A particle diameter of the 1-1 particle 11-1 may be larger than a particle diameter of the first 1-2 particle 11-2. In detail, the ratio of the particle diameter of the 1-1 particle 11-1 to the particle diameter of the 1-2 particle 11-2 may be 2:1 to 10:1. In more detail, a ratio of the particle diameter of the 1-1 particle 11-1 to the particle diameter of the first 1-2 particle 11-2 may be 3:1 to 5:1.
상기 제 1 입자(11)가 서로 다른 크기의 입경을 가지는 복수의 입자를 포함함에 따라, 상기 전도성 접합 조성물의 기공을 감소시킬 수 있다. 즉, 입경 크기가 작은 제 1-2 입자가 입경 크기가 큰 제 1-1 입자(11-1)들 사이사이에 배치될 수 있어, 소결 전의 전도성 접합 조성물의 기공 크기를 감소시킬 수 있다.As the
이에 따라, 상기 전도성 접합 조성물을 소결할 때, 보다 많은 제 1 입자(11)들을 짧은 시간에 소결할 수 있으므로, 상기 전도성 접합 조성물에 의해 형성되는 접합 부재의 접착력 및 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, when the conductive bonding composition is sintered, more
상기 제 2 입자(12)의 입경은 상기 제 1 입자(11)의 입경과 다를 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 입자(12)의 입경은 상기 제 1 입자(11)의 입경보다 작을 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 2 입자(12)는 상기 제 1 입자(11)보다 작은 입경을 가지는 입자를 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.A particle diameter of the
상기 제 2 입자(12)의 입경은 30㎛ 이하일 수 있다, 더 자세하게, 상기 제 2 입자(12)의 입경은 0.1㎛ 내지 30㎛일 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 2 입자(12)의 입경은 1㎛ 내지 20㎛일 수 있다, 더 자세하게, 상기 제 2 입자(12)의 입경은 2㎛ 내지 10㎛일 수 있다.The particle diameter of the
상기 제 2 입자(12)의 입경은 상기 입경 크기 범위 내에서 상기 제 1 입자(11)의 입경보다 작을 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 입자(12)의 입경은 상기 입경 크기 범위 내에서 상기 제 1 입자(11)의 입경의 50% 이하일 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 2 입자(12)의 입경은 상기 입경 크기 범위 내에서 상기 제 1 입자(11)의 입경의 10% 내지 50%일 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 2 입자(12)의 입경은 상기 입경 크기 범위 내에서 상기 제 1 입자(11)의 입경의 20% 내지 40%일 수 있다.The particle diameter of the
상기 제 2 입자(12)의 입경이 상기 제 1 입자(11)의 입경에 대해 50%를 초과하는 경우, 상기 전도성 접합 조성물을 소결하여 형성되는 접합 부재의 기공율이 증가될 수 있다.When the particle diameter of the
즉, 상기 제 2 입자(12)는 상기 제 1 입자(11)보다 용융점이 낮으므로, 상기 전도성 접합 조성물을 소결할 때 상기 제 1 입자(11)보다 더 빨리 반응하여 용융될 수 있다. 이에 따라, 상기 접합 부재에는 상기 제 2 입자(12)가 위치하던 자리에 기공이 형성될 수 있다.That is, since the
그러나, 실시예에 따른 전도성 접합 조성물은 상기 제 2 입자(12)의 입경 크기를 감소하여, 상기 전도성 접합 조성물을 소결할 때 상기 제 2 입자(12)에 의해 형성되는 기공 크기를 감소할 수 있다. 따라서, 상기 전도성 접합 조성물에 의해 형성되는 접합 부재의 기공율을 감소시킬 수 있다.However, the conductive bonding composition according to the embodiment may reduce the particle size of the
또한, 상기 제 2 입자(12)는 크기가 서로 다른 2개 이상의 입자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 입자(12)는 크기가 서로 다른 2개의 입자를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제 2 입자(12)는 서로 입경 크기가 다른 제 2-1 입자(12-1) 및 제 2-2 입자를 포함할 수 있다.In addition, the
상기 제 2-1 입자(12-1) 및 제 2-2 입자(12-2)는 서로 다른 입경 크기를 가질 수 있다. 상기 제 2-1 입자(12-1)의 입경은 상기 제 2-2 입자(12-2)의 입경보다 클 수 있다.The 2-1 th particle 12-1 and the 2-2 th particle 12-2 may have different particle sizes. A particle diameter of the second-first particle 12-1 may be larger than a particle diameter of the second-second particle 12-2.
상기 제 2-2 입자(12-2)의 입경은 앞서 설명한 상기 제 2 입자(12)의 크기와 유사할 수 있다. 즉, 상기 제 2-2 입자(12-2)의 입경은 상기 제 1 입자(11)의 입경의 50% 이하일 수 있다.A particle diameter of the second-second particle 12-2 may be similar to the size of the
또한, 상기 제 2-1 입자(12-1)의 입경은 상기 제 2-2 입자(12-2)의 입경보다 클 수 있다. 자세하게, 상기 제 2-1 입자(12-1)의 입경은 상기 제 1 입자(11)의 입경의 50%를 초과할 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 2-1 입자(12-1)의 입경은 상기 제 1 입자(11)의 입경의 50% 초과 내지 100%일 수 있다.Also, the particle diameter of the second-first particle 12-1 may be larger than that of the second-second particle 12-2. In detail, the particle diameter of the 2-1 particle 12-1 may exceed 50% of the particle diameter of the
상기 제 2-2 입자(12-2)의 입경이 상기 제 1 입자(11)의 입경보다 큰 경우, 상기 전도성 접합 조성물을 소결할 때, 빠르게 반응되는 제 2-2 입자(12-2)에 의해 상기 접합 부재의 기공율이 증가될 수 잇다.When the particle diameter of the 2-2 particle 12-2 is larger than that of the
또한, 상기 제 2-1 입자(12-1)의 입경과 상기 제 2-2 입자(12-2)의 입경의 비는 2:1 내지 10:1일 수 있다. 더 자세하게, 상기 2-1 입자(12-1)의 입경과 상기 제 2-2 입자(12-2)의 입경의 비는 3:1 내지 5:1일 수 있다.Also, the ratio of the particle diameter of the 2-1 particle 12-1 to the particle diameter of the 2-2 particle 12-2 may be 2:1 to 10:1. In more detail, a ratio of the particle diameter of the 2-1 particle 12-1 to the particle diameter of the 2-2 particle 12-2 may be 3:1 to 5:1.
상기 제 2 입자(12)가 서로 다른 크기의 입경을 가지는 복수의 입자를 포함함에 따라, 상기 전도성 접합 조성물의 기공을 감소시킬 수 있다. 즉, 입경 크기가 작은 제 2-2 입자가 입경 크기가 큰 제 2-1 입자들 사이사이에 배치될 수 있어, 소결 전의 전도성 접합 조성물의 기공 크기를 감소시킬 수 있다.As the
이에 따라, 상기 전도성 접합 조성물을 소결할 때, 보다 많은 제 2 입자(12)들을 소결할 수 있으므로, 상기 전도성 접합 조성물에 의해 형성되는 접합 부재의 접착력 및 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, when the conductive bonding composition is sintered, more
상기 전도성 접합 조성물의 제 1 입자(11) 및 제 2 입자(12)는 다양한 크기의 조합으로 형성될 수 있다.The
자세하게, 도 2를 참조하면, 상기 전도성 접합 조성물은 서로 다른 크기를 가지는 제 1-1 입자(11-1) 및 제 1-2 입자(11-2)를 포함하는 제 1 입자와 단일 또는 유사 크기를 가지는 제 2 입자(12)를 포함할 수 있다.In detail, referring to FIG. 2 , the conductive bonding composition has a single or similar size to the first particles including 1-1 particles 11-1 and 1-2 particles 11-2 having different sizes. It may include a
이때, 상기 제 2 입자(12)의 크기는 상기 제 1-1 입자(11-1)의 크기보다 작을 수 있다. 즉, 상기 제 2 입자(12)의 크기는 제 1-2 입자(11-2)의 크기와 동일하거나 크거나 작고, 상기 제 1-1 입자(11-1)의 크기보다 작을 수 있다. 이에 따라, 상기 전도성 접합 조성물의 소성에 의해 형성되는 접합 부재의 기공 크기를 감소시킬 수 있다.In this case, the size of the
상기 제 1 입자가 서로 다른 크기를 가지는 입자들을 포함하므로, 상기 전도성 접합 조성물의 기공을 감소할 수 있다. 이에 따라, 상기 전도성 접합 조성물의 소성에 의해 형성되는 접합 부재의 접합 특성 및 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.Since the first particles include particles having different sizes, pores of the conductive bonding composition may be reduced. Accordingly, bonding characteristics and electrical characteristics of a bonding member formed by firing the conductive bonding composition may be improved.
또한, 도 3을 참조하면, 상기 전도성 접합 조성물은 서로 다른 크기를 가지는 제 1-1 입자(11-1) 및 제 1-2 입자(11-2)를 포함하는 제 1 입자와 서로 다른 크기를 가지는 제 2-1 입자(12-1) 및 제 2-2 입자(12-2)를 포함하는 제 2 입자를 포함할 수 있다.In addition, referring to FIG. 3 , the conductive bonding composition has a size different from that of the first particles including 1-1 particles 11-1 and 1-2 particles 11-2 having different sizes. The branch may include a second particle including the 2-1 particle 12-1 and the 2-2 particle 12-2.
이때, 상기 제 2-1 입자(12-1)의 크기는 상기 제 2-2 입자(12-2)의 크기보다 클 수 있다.In this case, the size of the second-first particle 12-1 may be larger than the size of the second-second particle 12-2.
자세하게, 상기 제 2-1 입자(12-1)의 크기는 상기 제 1-1 입자(11-1)의 크기와 동일하거나 더 작을 수 있다.In detail, the size of the 2-1 th particle 12-1 may be the same as or smaller than the size of the 1-1 th particle 11-1.
또한, 상기 제 2-2 입자(12-2)의 크기는 상기 제 1-1 입자(11-1)의 크기보다 작을 수 있다. 즉, 상기 제 2-2 입자(12-2)의 크기는 상기 제 1-2(11-2)의 크기와 동일하거나 작거나 클 수 있다.In addition, the size of the 2-2nd particle 12-2 may be smaller than the size of the 1-1 particle 11-1. That is, the size of the second-second particles 12-2 may be the same as, smaller than, or larger than the size of the second-second (11-2) particles.
이에 따라, 상기 전도성 접합 조성물의 소성에 의해 형성되는 접합 부재의 기공 크기를 감소시킬 수 있다.Accordingly, the pore size of the bonding member formed by firing the conductive bonding composition may be reduced.
또한, 상기 제 1, 2 입자가 서로 다른 크기를 가지는 입자들을 포함하므로, 상기 전도성 접합 조성물의 기공을 감소할 수 있다. 이에 따라, 상기 전도성 접합 조성물의 소성에 의해 형성되는 접합 부재의 접합 특성 및 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.In addition, since the first and second particles include particles having different sizes, pores of the conductive bonding composition may be reduced. Accordingly, bonding characteristics and electrical characteristics of a bonding member formed by firing the conductive bonding composition may be improved.
상기 전도성 접합 조성물은 상기 제 1 입자(11) 및 상기 제 2 입자(12)의 균일한 혼합 및 페이스트화를 위한 유기 비히클을 포함할 수 있다. 상기 유기 비히클은 용매에 바인더가 용해된 것일 수 있으며. 용매로는 테르피네올, 카르비돌 등의 유기 용매를 사용할 수 있고, 바인더로는 아크릴계 수지, 셀룰로오스계 수지, 알키드 수지 등을 사용할 수 있다. The conductive bonding composition may include an organic vehicle for uniform mixing and pasting of the
또한, 상기 유기 비히클은 플럭스(flux) 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 유기 비히클은 rosin 또는 rosin 변성체(유도체) 등의 플럭스 성분을 포함할 수 있다.In addition, the organic vehicle may include a flux component. For example, the organic vehicle may contain a flux component such as rosin or a rosin modified product (derivative).
이에 따라, 상기 전도성 접합 조성물의 제 1 입자 및 제 2 입자의 표면산화를 방지할 수 있으며, 제 1 입자 및 제 2 입자의 표면산화막을 환원하여 제거할 수 있다.Accordingly, surface oxidation of the first and second particles of the conductive bonding composition can be prevented, and surface oxide films of the first and second particles can be reduced and removed.
이에 따라, 상기 전도성 접합 조성물을 소결할 때, 상기 제 1 입자와 상기 제 2 입자의 합금 반응을 용이하게 할 수 있고, 진공 또는 불활성 가스의 분위기 및 공기 중에서도 용이하게 공정을 진행할 수 있다. Accordingly, when the conductive bonding composition is sintered, the alloy reaction of the first particles and the second particles may be facilitated, and the process may be easily performed in a vacuum or inert gas atmosphere and air.
도 4는 도 2 및 도 3의 전도성 접합 조성물이 소성되어 형성된 접합 부재를 도시한 도면이다.4 is a view showing a bonding member formed by firing the conductive bonding composition of FIGS. 2 and 3 .
도 4를 참조하면, 상기 전도성 접합 조성물은 열처리에 의해 소결될 수 있다. 자세하게, 상기 전도성 접합 조성물은 상기 제 2 입자의 융점 온도 이상의 온도로 열처리되고, 이에 의해 상기 제 1 입자와 상기 제 2 입자는 서로 반응하여 합금화되어 접합 부재가 형성될 수 있다.Referring to FIG. 4 , the conductive bonding composition may be sintered by heat treatment. In detail, the conductive bonding composition may be heat-treated at a temperature equal to or higher than the melting point of the second particles, whereby the first particles and the second particles may react with each other to be alloyed to form a bonding member.
한편, 앞서 설명하였듯이, 상기 전도성 접합 조성물은 플럭스(flux) 성분을 포함하는 유기 비히클을 포함하므로, 상기 전도성 접합 조성물을 열처리하기 전에 상기 전도성 접합 조성물의 증착되는 기판의 표면을 전처리하는 공정이 요구되지 않는다. 또한, 공기중에서도 공정을 진행할 수 있다.On the other hand, as described above, since the conductive bonding composition includes an organic vehicle including a flux component, a process of pretreating the surface of the substrate on which the conductive bonding composition is deposited prior to heat treatment of the conductive bonding composition is not required. does not In addition, the process can be carried out in air.
이에 따라, 별도의 전처리 공정이 요구되지 않고, 불활성 분위기가 아닌 조건에서도 공정이 가능하므로 공정 효율을 용이하게 할 수 있다.Accordingly, since a separate pretreatment process is not required and the process can be performed even under conditions other than an inert atmosphere, process efficiency can be facilitated.
도 4를 참조하면, 실시예에 따른 전도성 접합 조성물은 상기 제 1 입자 및 상기 제 2 입자의 입경 크기를 제어하여, 융점이 작은 제 2 입자가 융점이 큰 제 1 입자의 표면과만 반응하여 합금화를 유도하여 합금(20)이 형성될 수 있다. 4, the conductive bonding composition according to the embodiment controls the particle size of the first particles and the second particles, so that the second particles having a small melting point react only with the surface of the first particles having a large melting point to form an alloy. By inducing the
즉, 제 1 입자가 코어이고, 제 2 입자가 쉘 형태인 코어-쉘 구조로 합금화가 진행될 수 있다. 따라서, 코어는 고융점인 제 1 입자가 잔류하는 형태가 되므로 반응 시간을 감소시킬 수 있다.That is, alloying may proceed in a core-shell structure in which the first particle is a core and the second particle is a shell. Accordingly, since the core has a form in which the first particles having a high melting point remain, it is possible to reduce the reaction time.
즉, 도 4를 참조하면, 접합 부재 즉, 합금(20) 내부에는 저융점을 가지는 제 2 입자의 단독상 형상은 최소화하고, 고융점을 가지는 제 1 입자(11)의 단독상 형상만을 잔류하므로, 저융점 입자의 단독상 존재로 인한 접합 부재의 기계적, 전기적 특성 감소를 최소화할 수 있다.That is, referring to FIG. 4 , the single phase shape of the second particle having a low melting point is minimized inside the bonding member, that is, the
또한, 융점이 작은 제 2 입자의 입경 크기를 제어하여, 제 2 입자에 따른 접합 부재의 기공크기 및 기공율을 감소시킬 수 있어, 전도성 접합 조성물에 의해 형성되는 접합 부재의 전체적인 기공율을 감소시킬 수 있다.In addition, by controlling the particle size of the second particle having a small melting point, it is possible to reduce the pore size and porosity of the bonding member according to the second particle, thereby reducing the overall porosity of the bonding member formed by the conductive bonding composition. .
이하, 실시예들 및 비교예들에 따른 전도성 접합 조성물을 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 제조예는 본 발명을 좀더 상세하게 설명하기 위하여 예시로 제시한 것에 불과하다. 따라서 본 발명이 이러한 제조예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through conductive bonding compositions according to Examples and Comparative Examples. These manufacturing examples are merely presented as examples in order to explain the present invention in more detail. Therefore, the present invention is not limited to these preparation examples.
제조예 1Preparation Example 1
상부 및 하부에 각각 0.3㎜ 동박이 접합된 알루미나 회로기판에 서로 다른 중량% 비와 입경 크기를 가지는 실시예들 및 비교에들에 따른 전도성 페이스트를 인쇄한 후 건조하엿다.Conductive pastes according to Examples and Comparative Examples having different weight % ratios and particle size sizes were printed on an alumina circuit board having 0.3 mm copper foil bonded to the upper and lower portions, respectively, and then dried.
이어서 금이 도금된 3㎜*3㎜*1㎜ 크기의 구리 블럭을 건조된 전도성 페이스트 상에 위치하고, 15MPa의 압력을 인가하여 질소(N2) 분위기에서 300℃/30min 동안 접합공정을 진행하였다.Then, a gold-plated copper block with a size of 3 mm * 3 mm * 1 mm was placed on the dried conductive paste, and a pressure of 15 MPa was applied to perform a bonding process at 300° C./30 min in a nitrogen (N 2 ) atmosphere.
이어서, 접합된 Cu 블록을 Die shear strength 측정장비를 이용하여 접합강도를 측정하고, SEM을 이용하여 단면 분석을 진행하였다. Next, the bonding strength of the bonded Cu block was measured using a die shear strength measuring device, and cross-sectional analysis was performed using SEM.
(wt% 비)Cu:Sn
(wt% ratio)
(㎛)Cu particle size
(μm)
(㎛)Sn particle size
(μm)
(℃)process temperature
(℃)
(MPa)process pressure
(MPa)
도 5는 실시예 1에 따른 전도성 접합 조성물에 의해 형성되는 접합 부재의 주사전자현미경 사진을 도시한 도면이고, 도 6 및 도 7은 비교예 1, 2에 따른 전도성 접합 조성물에 의해 형성되는 접합 부재의 주사전자현미경 사진을 도시한 도면이다.5 is a scanning electron micrograph of a bonding member formed by the conductive bonding composition according to Example 1, and FIGS. 6 and 7 are bonding members formed by the conductive bonding composition according to Comparative Examples 1 and 2. It is a drawing showing a scanning electron microscope picture of.
표 1 및 표 2, 도 5 내지 도 7을 참조하면, 실시예들에 따른 전도성 접합 조성물에 의해 형성되는 접합 부재는 비교예들에 따른 전도성 접합 조성물에 의해 형성되는 접합 부재에 비해 기공율이 작고 접합강도가 큰 것을 알 수 있다.Referring to Tables 1 and 2 and FIGS. 5 to 7 , the bonding member formed by the conductive bonding composition according to the examples has a smaller porosity and the bonding member is formed by the conductive bonding composition according to the comparative examples. It can be seen that the strength is large.
즉, 실시예들에 따른 전도성 접합 조성물은 고융점 입자(Cu)와 저융점 입자(Sn)의 입경 크기를 제어하여 저융점 입자에 의해 형성되는 접합 부재의 기공율을 감소시킬 수 있다.That is, the conductive bonding composition according to the embodiments may reduce the porosity of the bonding member formed by the low-melting-point particles by controlling the particle sizes of the high-melting-point particles (Cu) and the low-melting-point particles (Sn).
즉, 실시예들에 따른 전도성 접합 조성물은 저융점 입자의 입경을 고융점 입자의 입경보다 작게 형성하고, 입경이 큰 고융점 입자들 사이에 입경이 작은 고융점 입자를 배치함으로써, 저융점 입자의 빠른 반응에 의해 형성되는 접합 부재의 기공 크기를 감소시킬 수 있다.That is, in the conductive bonding composition according to the embodiments, the particle size of the low-melting-point particles is smaller than that of the high-melting-point particles, and the high-melting-point particles having a small particle diameter are disposed between the high-melting-point particles having a large particle diameter, thereby forming the low-melting-point particles. It is possible to reduce the pore size of the bonding member formed by the rapid reaction.
이에 따라, 실시예들에 따른 전도성 접합 조성물에 의해 형성되는 접합 부재는 비교예들에 따른 전도성 접합 조성물에 의해 형성되는 접합 부재에 비해 높은 밀도를 가지므로, 향상된 접합 특성을 가질 수 있다.Accordingly, the bonding member formed by the conductive bonding composition according to the embodiments has a higher density than the bonding member formed by the conductive bonding composition according to the comparative examples, and thus may have improved bonding properties.
도 8 내지 도 10은 실시예 2 내지 4에 따른 전도성 접합 조성물에 의해 형성되는 접합 부재의 주사전자현미경 사진을 도시한 도면이고, 도 11은 비교예 3에 따른 전도성 접합 조성물에 의해 형성되는 접합 부재의 주사전자현미경 사진을 도시한 도면이고8 to 10 are scanning electron micrographs of a bonding member formed by the conductive bonding composition according to Examples 2 to 4, and FIG. 11 is a bonding member formed by the conductive bonding composition according to Comparative Example 3. It is a drawing showing a scanning electron microscope picture of
또한, 표 1 및 표 2, 도 8 내지 도 11을 참조하면, 저융점 금속입자인 주석(Sn)이 고융점 금속입자인 구리(Cu)와 반응하여 Cu6Sn5, Cu3Sn 등의 합금화 및 소결이 일어난 것을 확인할 수 있다. In addition, referring to Tables 1 and 2, and FIGS. 8 to 11, tin (Sn), a low-melting-point metal particle, reacts with copper (Cu), a high-melting-point metal particle, so that alloying and sintering of Cu6Sn5, Cu3Sn, etc. occurred can be checked
도 8 내지 도 10을 참조하면, 실시예들에 따른 전도성 접합 조성물에 의해 형성되는 접합 부재는 저융점 입자인 Sn이 단독상으로 존재하지 않는 것을 알 수 있다.8 to 10 , it can be seen that in the bonding member formed by the conductive bonding composition according to the embodiments, Sn, which is a low-melting-point particle, does not exist as a single phase.
그러나, 도 11을 참조하면, 비교예들에 따른 전도성 접합 조성물에 의해 형성되는 접합 부재는 저융점 입자인 Sn이 단독상으로 존재하는 것을 알 수 있다.However, referring to FIG. 11 , it can be seen that in the bonding member formed by the conductive bonding composition according to Comparative Examples, Sn, which is a low-melting point particle, exists as a single phase.
즉, 실시예에 따른 전도성 접합 조성뭏은 고융점 입자와 저융점 입자의 중량%의 비를 일정 범위로 제어함으로써, 상기 전도성 접합 조성물을 소성한 후 저융점 입자 단독상으로 존재하는 것을 방지할 수 있다.That is, in the conductive bonding composition according to the embodiment, by controlling the ratio by weight of the high-melting-point particles to the low-melting-point particles in a certain range, it is possible to prevent the presence of the low-melting-point particles alone after firing the conductive bonding composition. .
이에 따라, 실시예들에 따른 전도성 접합 조성물에 의해 형성되는 접합 부재는 상기 저융점 입자에 따른 전기적 특성 저하 및 강도 저하를 방지할 수 있다.Accordingly, the bonding member formed of the conductive bonding composition according to the embodiments may prevent a decrease in electrical properties and a decrease in strength due to the low-melting-point particles.
제조예 2
상부 및 하부에 각각 0.3㎜ 동박이 접합된 알루미나 회로기판에 서로 다른 중량% 비와 입경 크기를 가지는 실시예들 및 비교에들에 따른 전도성 페이스트를 인쇄한 후 건조하엿다.Conductive pastes according to Examples and Comparative Examples having different weight % ratios and particle size sizes were printed on an alumina circuit board having 0.3 mm copper foil bonded to the upper and lower portions, respectively, and then dried.
이어서 금이 도금된 3㎜*3㎜*1㎜ 크기의 구리 블럭을 건조된 전도성 페이스트 상에 위치하고, 2.5MPa 내지 15MPa의 압력을 인가하여 질소(N2) 및 공기(Air) 분위기에서 300℃/30min 동안 접합공정을 진행하였다.Then, a gold-plated copper block with a size of 3 mm * 3 mm * 1 mm is placed on the dried conductive paste, and a pressure of 2.5 MPa to 15 MPa is applied to 300° C./30 min in nitrogen (N2) and air (Air) atmosphere. During the bonding process was carried out.
이어서, 접합된 Cu 블록을 Die shear strength 측정장비를 이용하여 접합강도를 측정하고, SEM을 이용하여 단면 분석을 진행하였다. Next, the bonding strength of the bonded Cu block was measured using a die shear strength measuring device, and cross-sectional analysis was performed using SEM.
(wt% 비)Cu:Sn
(wt% ratio)
(㎛)Cu particle size
(μm)
(㎛)Sn particle size
(μm)
(℃)process temperature
(℃)
(MPa)process pressure
(MPa)
표 3 및 표 4를 참조하면, 실시예들에 따른 전도성 접합 조성물에 의해 형성되는 접합 부재는 질소 분위기에서 뿐만 아니라 대기 분위기에서도 향상된 접합 강도를 가지는 것을 알 수 있다.Referring to Tables 3 and 4, it can be seen that the bonding members formed by the conductive bonding compositions according to the embodiments have improved bonding strength not only in a nitrogen atmosphere but also in an atmospheric atmosphere.
또한, 전도성 접합 조성물에 의해 형성되는 접합 부재는 저압력 조건에서도 높은 특성의 접합 강도를 가지는 것을 알 수 있다. In addition, it can be seen that the bonding member formed of the conductive bonding composition has high bonding strength even under a low pressure condition.
즉, 실시예에 따른 전도성 접합 조성물은 플럭스(flux) 성분을 가지는 유기 비히클을 포함함으로써, 고융점 입자 및 저융점 입자의 표면 산화막을 제거하여 합금화 반응을 용이하게 할 수 있고, 질소 등의 불활성 기체 분위기 뿐만 아니라 대기 중에서도 공정이 가능한 것을 알 수 있다.That is, the conductive bonding composition according to the embodiment includes an organic vehicle having a flux component, so that the surface oxide film of the high-melting-point particles and the low-melting-point particles is removed to facilitate the alloying reaction, and an inert gas such as nitrogen It can be seen that the process is possible in the atmosphere as well as in the atmosphere.
실시예에 따른 전도성 접합 조성물은 고융점을 가지는 제 1 입자 및 저융점을 가지는 제 2 입자를 포함할 수 있다.The conductive bonding composition according to the embodiment may include a first particle having a high melting point and a second particle having a low melting point.
실시예에 따른 전도성 접합 조성물은 상기 제 1 입자와 상기 제 2 입자의 입경 크기를 제어하여 상기 전도성 접합 조성물의 밀도를 증가시킬 수 있고, 이에 따라 상기 전도성 접합 조성물에 의해 제조되는 접합 부재의 전기 전도도 및 강도를 향상시킬 수 있다.The conductive bonding composition according to the embodiment may increase the density of the conductive bonding composition by controlling the particle size sizes of the first particles and the second particles, and thus the electrical conductivity of the bonding member manufactured by the conductive bonding composition and strength can be improved.
또한, 실시예에 따른 전도성 접합 조성물은 상기 제 1 입자와 상기 제 2 입자의 입경 크기를 제어하여 상기 전도성 접합 조성물에 의해 제조되는 접합 부재의 기공율을 감소시킬 수 있다.In addition, the conductive bonding composition according to the embodiment may reduce the porosity of the bonding member manufactured by the conductive bonding composition by controlling the particle size of the first particle and the second particle.
이에 따라, 상기 접합 부재의 기공에 따른 접합 부재의 강도 저하를 방지할 수 있다.Accordingly, it is possible to prevent a decrease in strength of the bonding member due to the pores of the bonding member.
또한, 실시예에 따른 전도성 접합 조성물은 상기 제 1 입자와 상기 제 2 입자의 함량 범위를 제어하여 상기 전도성 접합 조성물에 의해 제조되는 접합 부재 내에서 저융점을 가지는 제 2 입자가 단독상으로 존재하는 것을 방지할 수 있다.In addition, the conductive bonding composition according to the embodiment controls the content range of the first particle and the second particle so that the second particle having a low melting point exists as a single phase in the bonding member manufactured by the conductive bonding composition. can be prevented
이에 따라, 실시예에 따른 접합 부재는 저융점을 가지는 제 2 입자의 잔류로 인해 접합 부재의 전기전도도 및 기계적 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.Accordingly, in the bonding member according to the embodiment, it is possible to prevent the electrical conductivity and mechanical properties of the bonding member from being deteriorated due to residual second particles having a low melting point.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. Features, structures, effects, etc. described in the above-described embodiments are included in at least one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects, etc. illustrated in each embodiment can be combined or modified for other embodiments by those of ordinary skill in the art to which the embodiments belong. Accordingly, the contents related to such combinations and modifications should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In addition, although the embodiments have been described above, these are merely examples and do not limit the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains are exemplified above in a range that does not depart from the essential characteristics of the present embodiment. It can be seen that various modifications and applications that have not been made are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments may be implemented by modification. And differences related to these modifications and applications should be construed as being included in the scope of the present invention defined in the appended claims.
Claims (15)
상기 금속 입자는 제 1 입자 및 제 2 입자를 포함하고,
상기 제 1 입자의 융점은 상기 제 2 입자의 융점보다 크고,
상기 제 1 입자 및 상기 제 2 입자 중 적어도 하나의 입자는 서로 다른 입경을 가지는 입자들을 포함하고,
상기 제 1 입자와 상기 제 2 입자의 중량%비는 4:6 내지 7:3인 전도성 접합 조성물.A conductive bonding composition comprising metal particles and an organic vehicle, the composition comprising:
The metal particles include a first particle and a second particle,
The melting point of the first particle is greater than the melting point of the second particle,
At least one of the first particles and the second particles includes particles having different particle diameters,
The weight % ratio of the first particles to the second particles is 4:6 to 7:3 of the conductive bonding composition.
상기 제 1 입자는 구리(Cu), 은(Ag), 니켈(Ni), 금(Au) 및 알루미늄(Al) 중 적어도 하나의 금속을 포함하고,
상기 제 2 입자는 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In) 및 갈륨(Ga) 중 적어도 하나의 금속을 포함하는 전도성 접합 조성물.The method of claim 1,
The first particle includes at least one metal of copper (Cu), silver (Ag), nickel (Ni), gold (Au), and aluminum (Al),
The second particle is a conductive bonding composition comprising at least one metal of tin (Sn), zinc (Zn), indium (In), and gallium (Ga).
상기 제 1 입자는 상기 전도성 접합 조성물 전체에 대해 20 중량% 내지 70 중량% 만큼 포함되고,
상기 제 2 입자는 상기 전도성 접합 조성물 전체에 대해 20 중량% 내지 60 중량% 만큼 포함되는 전도성 접합 조성물.The method of claim 1,
The first particle is included in an amount of 20 wt% to 70 wt% based on the total of the conductive bonding composition,
The second particle is included in an amount of 20% by weight to 60% by weight based on the total amount of the conductive bonding composition.
상기 제 1 입자의 입경은 0.1㎛ 내지 30㎛인 전도성 접합 조성물.The method of claim 1,
The conductive bonding composition of the first particle having a particle diameter of 0.1 μm to 30 μm.
상기 제 1 입자는 서로 다른 입경을 가지는 제 1-1 입자 및 제 1-2 입자를 포함하는 전도성 접합 조성물.5. The method of claim 4,
The first particle is a conductive bonding composition comprising 1-1 particles and 1-2 particles having different particle diameters.
상기 제 1-1 입자의 입경은 상기 제 1-2 입자의 입경보다 크고,
상기 제 1-1 입자의 입경과 상기 제 1-2 입자의 입경의 비는 2:1 내지 10:1인 전도성 접합 조성물.6. The method of claim 5,
The particle diameter of the 1-1 particles is larger than the particle diameter of the first 1-2 particles,
A ratio of the particle diameter of the 1-1 particle to the particle diameter of the first 1-2 particle is 2:1 to 10:1.
상기 제 2 입자의 입경은 상기 제 1 입자의 입경보다 작은 전도성 접합 조성물.5. The method of claim 4,
The particle diameter of the second particle is smaller than the particle diameter of the first particle conductive bonding composition.
상기 제 2 입자의 입경은 상기 제 1 입자의 입경의 50% 이하인 전도성 접합 조성물.8. The method of claim 7,
The particle diameter of the second particle is 50% or less of the particle diameter of the first particle conductive bonding composition.
상기 제 2 입자는 서로 다른 입경을 가지는 제 2-1 입자 및 제 2-2 입자를 포함하는 전도성 접합 조성물.7. The method of claim 4 or 6,
The second particle is a conductive bonding composition comprising 2-1 particles and 2-2 particles having different particle diameters.
상기 제 2-1 입자의 입경은 상기 제 2-2 입자의 입경보다 크고,
상기 제 2-1 입자의 입경은 상기 제 1 입자의 입경의 50% 초과 내지 100%이고,'
상기 제 2-2 입자의 입경은 상기 제 1 입자의 입경의 50% 이하인 전도성 접합 조성물.10. The method of claim 9,
The particle diameter of the 2-1 particle is larger than the particle diameter of the 2-2 particle,
The particle diameter of the 2-1 particle is more than 50% to 100% of the particle diameter of the first particle,
The particle diameter of the second particle 2-2 is 50% or less of the particle diameter of the first particle conductive bonding composition.
상기 기판 상에 배치되는 회로패턴; 및
상기 회로패턴 상에 배치되는 칩을 포함하고,
상기 회로패턴과 상기 칩 사이에는 접합 부재가 배치되고,
상기 접합 부재는,
금속 입자 및 유기 비히클을 포함하는 전도성 접합 조성물로서,
상기 금속 입자는 제 1 입자 및 제 2 입자를 포함하고,
상기 제 1 입자의 융점은 상기 제 2 입자의 융점보다 크고,
상기 제 1 입자 및 상기 제 2 입자 중 적어도 하나의 입자는 서로 다른 입경을 가지는 입자들을 포함하고,
상기 제 1 입자와 상기 제 2 입자의 중량%비는 4:6 내지 7:3인 전자 부품.Board;
a circuit pattern disposed on the substrate; and
a chip disposed on the circuit pattern;
A bonding member is disposed between the circuit pattern and the chip,
The bonding member is
A conductive bonding composition comprising metal particles and an organic vehicle, the composition comprising:
The metal particles include a first particle and a second particle,
The melting point of the first particle is greater than the melting point of the second particle,
At least one of the first particles and the second particles includes particles having different particle diameters,
The weight % ratio of the first particles to the second particles is 4:6 to 7:3 of the electronic component.
상기 제 1 입자의 입경은 0.1㎛ 내지 30㎛인 전자 부품.12. The method of claim 11,
The first particle has a particle diameter of 0.1 μm to 30 μm.
상기 제 1 입자는 서로 다른 입경을 가지는 제 1-1 입자 및 제 1-2 입자를 포함하고,
상기 제 1-1 입자의 입경은 상기 제 1-2 입자의 입경보다 크고,
상기 제 1-1 입자의 입경과 상기 제 1-2 입자의 입경의 비는 2:1 내지 10:1인 전자 부품.13. The method of claim 12,
The first particles include 1-1 particles and 1-2 particles having different particle diameters,
The particle diameter of the 1-1 particles is larger than the particle diameter of the first 1-2 particles,
The ratio of the particle diameter of the 1-1 particle to the particle diameter of the 1-2 particle is 2:1 to 10:1.
상기 제 2 입자의 입경은 상기 제 1 입자의 입경의 50% 이하인 전자 부품.13. The method of claim 12,
The particle diameter of the second particle is 50% or less of the particle diameter of the first particle.
상기 제 2 입자는 서로 다른 입경을 가지는 제 2-1 입자 및 제 2-2 입자를 포함하는 전자 부품.
14. The method of claim 12 or 13,
The second particle is an electronic component including a 2-1 particle and a 2-2 particle having different particle diameters.
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