NL8203081A - GLASS FILLED WITH SILVER. - Google Patents

GLASS FILLED WITH SILVER. Download PDF

Info

Publication number
NL8203081A
NL8203081A NL8203081A NL8203081A NL8203081A NL 8203081 A NL8203081 A NL 8203081A NL 8203081 A NL8203081 A NL 8203081A NL 8203081 A NL8203081 A NL 8203081A NL 8203081 A NL8203081 A NL 8203081A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
silver
glass
metallization
range
paste
Prior art date
Application number
NL8203081A
Other languages
Dutch (nl)
Original Assignee
Johnson Matthey Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US06/355,719 external-priority patent/US4401767A/en
Application filed by Johnson Matthey Inc filed Critical Johnson Matthey Inc
Publication of NL8203081A publication Critical patent/NL8203081A/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/51—Metallising, e.g. infiltration of sintered ceramic preforms with molten metal
    • C04B41/5116—Ag or Au
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81—Coating or impregnation
    • C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
    • C04B41/88—Metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/482—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of lead-in layers inseparably applied to the semiconductor body
    • H01L23/4827—Materials
    • H01L23/4828—Conductive organic material or pastes, e.g. conductive adhesives, inks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L24/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/291—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/2919—Material with a principal constituent of the material being a polymer, e.g. polyester, phenolic based polymer, epoxy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/29198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/29298—Fillers
    • H01L2224/29299—Base material
    • H01L2224/293—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29338—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/29339—Silver [Ag] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/8319—Arrangement of the layer connectors prior to mounting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/832—Applying energy for connecting
    • H01L2224/83201—Compression bonding
    • H01L2224/83205—Ultrasonic bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/83801—Soldering or alloying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/8389—Bonding techniques using an inorganic non metallic glass type adhesive, e.g. solder glass
    • 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
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01005—Boron [B]
    • 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
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • 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
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01011—Sodium [Na]
    • 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
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01013—Aluminum [Al]
    • 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
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01015—Phosphorus [P]
    • 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
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01018—Argon [Ar]
    • 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
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01023—Vanadium [V]
    • 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
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01025—Manganese [Mn]
    • 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
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01027—Cobalt [Co]
    • 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
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01029—Copper [Cu]
    • 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
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/0103—Zinc [Zn]
    • 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
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01033—Arsenic [As]
    • 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
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01047—Silver [Ag]
    • 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
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/0105—Tin [Sn]
    • 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
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01052—Tellurium [Te]
    • 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
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01057—Lanthanum [La]
    • 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
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01058—Cerium [Ce]
    • 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
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01075—Rhenium [Re]
    • 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
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01078—Platinum [Pt]
    • 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
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • 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
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01082—Lead [Pb]
    • 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
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/0132—Binary Alloys
    • 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
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/0132—Binary Alloys
    • H01L2924/01322—Eutectic Alloys, i.e. obtained by a liquid transforming into two solid phases
    • 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
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/0132—Binary Alloys
    • H01L2924/01327—Intermediate phases, i.e. intermetallics compounds
    • 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
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/014—Solder alloys
    • 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
    • H01L2924/06—Polymers
    • H01L2924/0665—Epoxy resin
    • 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
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/102—Material of the semiconductor or solid state bodies
    • H01L2924/1025—Semiconducting materials
    • H01L2924/10251—Elemental semiconductors, i.e. Group IV
    • H01L2924/10253—Silicon [Si]
    • 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
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/14—Integrated circuits
    • 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
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/156—Material
    • H01L2924/15786—Material with a principal constituent of the material being a non metallic, non metalloid inorganic material
    • H01L2924/15787—Ceramics, e.g. crystalline carbides, nitrides or oxides
    • 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
    • H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/1901—Structure
    • H01L2924/1904—Component type
    • H01L2924/19041—Component type being a capacitor
    • 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
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/35—Mechanical effects
    • H01L2924/351—Thermal stress

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Die Bonding (AREA)

Description

N/31.071-Kp/Pf/vdM * - 1 -N / 31.071-Kp / Pf / vdM * - 1 -

Glas gevuld met zilver.Glass filled with silver.

De onderhavige uitvinding heeft in het algemeen betrekking op zilvermetalUseringen en, meer in het bijzonder, heeft de uitvinding betrekking op een met zilver gevulde glas-samenstelling, die speciaal geschikt is voor het binden van 5 silicium-halfgeleiderelementen aan substraten.The present invention generally relates to silver metal insulations and, more particularly, the invention relates to a silver-filled glass composition which is especially suitable for bonding silicon semiconductor devices to substrates.

Zilvermetallisatiesamenstellingen vinden hun oorsprong in de decoratieve emaillering, maar werden reeds vroeg aangepast voor het gebruik in hybrideschakelingen op dikke film. De aandacht van de eerste onderzoekers was echter 10 gericht op het vinden van samenstellingen welke sterk hechten aan het keramische substraat. De z.g. "Scotch tape test" werd aanvankelijk de standaard voor het hechtvermogen. Knox stelde in het Amerikaanse octrooischrift 2.385.580 hoge aandelen bis-mutoxide in loodboorsilicaatglassoorten voor, welke algemeen 15 werden toegepast met zilver, maar niet bevredigend bleken met andere edele metalen. Hoffman beschreef in het Amerikaanse octrooischrift 3.440.182 de toevoeging van vanadium- en koper-oxiden ter verbetering van de hechting, de soldeerbaarheid en de geleidbaarheid van edel-metaalmetallisatiesamenstellingen 20 in het algemeen. Deze samenstellingen werden eerder gebruikt als geleiders dan als een middel voor het bevestigen van ele-menten zoals geintegreerde siliciumschakelingen aan de substrar ten.Silver metalization compositions have their origins in decorative enamelling, but were adapted early on for use in thick film hybrid circuits. However, the early investigators focused on finding compositions that strongly adhere to the ceramic substrate. The so-called "Scotch tape test" initially became the standard for adhesion. Knox, in U.S. Pat. No. 2,385,580, proposed high proportions of bis-mutoxide in lead borosilicate glasses, which were commonly used with silver, but were found to be unsatisfactory with other noble metals. Hoffman, in U.S. Patent 3,440,182, described the addition of vanadium and copper oxides to improve the adhesion, solderability, and conductivity of precious metal metallization compositions in general. These compositions were used as conductors rather than as a means of attaching elements such as integrated silicon circuits to the substrates.

In de laatstgenoemde kategorie waren inkten of 25 voorvormen op basis van goud het meest gebruikelijk, waarbij het bij lage temperatuur liggende goud-siliciumeutecticum werd benut voor het verkrijgen van een goede binding. Ondanks het feit dat aanzienlijke pogingen werden ondernomen de voor het maken van dergelijke bindingen benodigde hoeveelheid goud 30 te verminderen, pleit in alle gevallen waar dat mogelijk is de kostprijs van het goud tegen zijn toepassing.In the latter category, gold-based inks or gold preforms were most common, using the low temperature gold-silicon eutectic to obtain good bonding. Despite the fact that considerable efforts have been made to reduce the amount of gold needed to make such bonds, the cost of the gold argues against its application wherever possible.

De laatste jaren zijn veel inspanningen ver-richt om de noodzaak van goud voor hermetische omhullingen in de electronische Industrie te elimineren. Een van de gebieden 35 waarin het moeilijker bleek het goud te elimineren was de MOS-technologie, vanwege de noodzaak van achterzijdecontact 8203081In recent years, great efforts have been made to eliminate the need for gold for hermetic casings in the electronic industry. One of the areas in which it was more difficult to eliminate the gold was the MOS technology, due to the need for rear contact 8203081

<\ . V<\. V

- 2 - met lage weerstand; thans is goud nog steeds het materiaal bij uitstek voor deze toepassing.-2 - low resistance; today gold is still the material of choice for this application.

Omhulling uit kunststof heeft vrijwel de nood-zaak van goud geelimineerd met uitzondering van gouden verbin-5 dingsdraden en van op de rugzijde van de wafel gedampt goud. Het goud op het raam en goudvoorvorm werden geelimineerd door de toepassing van epoxy en polyimiden gevuld met zilverschub-ben in dergelijke omhullingen.Plastic casing has virtually eliminated the need for gold with the exception of gold bonding wires and gold vapor deposited on the back of the wafer. The gold on the window and gold preform were eliminated using epoxy and polyimides filled with silver scales in such casings.

Met zilver gevulde polyimiden werden gebruikt 10 voor de hechting van plaatjes in hermetische omhullingen. Van-wege het probleem van de uiteindelijke verknoping van polyimiden en het vrijkomen van CC>2 en H20 gedurende afsluiting is geen toepassing op significante schaal bereikt.Silver-filled polyimides were used to attach platelets in hermetic envelopes. Due to the problem of the final cross-linking of polyimides and the release of CC> 2 and H 2 O during occlusion, no significant scale application has been achieved.

Er zijn geen lage-temperatuurfasen in het zil-15 ver-goudsysteem, dat een continue serie van vaste oplossingen vormt,en het zilver-siliciumsysteem heeft een eutecticum, maar dit ligt bij hoge temperatuur (boven 800°C), zodat systemen op basis van zilver wel moeten berusten op een fundamenteel ander bindingsmechanisme, waarin het zilver op zich weinig of geen 20 rol speelt.There are no low temperature phases in the silver-gold system, which forms a continuous series of solid solutions, and the silver-silicon system has a eutectic, but this is at high temperature (above 800 ° C), so systems based on of silver must rest on a fundamentally different binding mechanism, in which the silver in itself plays little or no role.

Zo is bij toepassing van een goudvoorvorm ter bevestiging van een siliciumplaatje aan een met zilver geme-talliseerd oppervlak het mechanisme aan de ene kant het goud-siliciumeutecticum en is het aan de andere kant een vaste-25 stof-vloeistofdiffusie, waarbij het glas met betrekking tot de bindingssterkte de belangrijkste rol speelt. Aangezien deze minder is dan een metallurgische binding, zijn het thermische en het electrische geleidingsvermogen niet zo goed als wordt gewenst.For example, when using a gold preform to attach a silicon wafer to a silver-metallized surface, the mechanism on the one hand is the gold-silicon eutectic and on the other is a solid-liquid diffusion, the glass being until the bond strength plays the most important role. Since it is less than a metallurgical bond, the thermal and electrical conductivity are not as good as desired.

30 Zuivere glasbindingen zijn hier ook reeds ge bruikt, maar zoals te verwachten laten in afwezigheid van een geleidend element de beide geleidingsvermogens te wensen over.Pure glass bonds have already been used here, but as expected, in the absence of a conductive element, both conductivity levels leave something to be desired.

Met betrekking tot de zilverpolyimidesamenstel-lingen kan worden opgemerkt dat de hoeveelheid zilver die op-35 genomen kan worden,beperkt is en dat speciale bewerking nood-zakelijk is (voor grootschalige vervaardiging is eenheid van bewerking een belangrijke overweging met betrekking tot de kosten). Het belangrijkste nadeel van polyimiden of enig ander 8203081 - 3 - organisch bindingssysteem, is het feit dat deze niet gebruikt kunnen worden in hermetische omhullingen zoals Cerdips, omdat zij vochtbinders zijn, die niet ontgast kunnen worden en zij in het algemeen niet bestand zijn tegen hoge temperaturen die 5 gebruikt worden bij het monteren van deze omhullingen.With regard to the silver polyimide compositions, it can be noted that the amount of silver that can be taken up is limited and that special machining is necessary (for large scale manufacturing, unit machining is an important cost consideration). The main drawback of polyimides or any other organic bonding system 8203081-3 is the fact that they cannot be used in hermetic enclosures such as Cerdips because they are moisture binders that cannot be degassed and are generally not resistant to high temperatures. temperatures used in mounting these enclosures.

De onderhavige uitvinding voorziet in een met zilver gevuld glas, dat sterke binding levert tussen het sili-ciumplaatje en het al dan niet gemetalliseerde substraat met regelbaar thermisch en electrisch geleidingsvermogen en dat 10 gebruikt kan worden in hermetische omhullingen.The present invention provides a silver-filled glass that provides strong bond between the silicon wafer and the metallized or non-metallized substrate with adjustable thermal and electrical conductivity and which can be used in hermetic enclosures.

Een algemeen doel van de onderhavige uitvinding is te voorzien in een verbeterd middel voor het binden van siliciumplaatjes aan substraten.A general object of the present invention is to provide an improved means for bonding silicon wafers to substrates.

Een volgend doel van de onderhavige uitvinding 15 is te‘voorzien in een met zilver gevuld glas, dat geschikt is voor het verkrijgen van sterke bindingen tussen siliciumplaatjes en gemetalliseerde of kale substraten onder normale bewerkingsomstandigheden.A further object of the present invention is to provide a silver-filled glass suitable for obtaining strong bonds between silicon wafers and metallized or bare substrates under normal processing conditions.

Nog een ander doel van de onderhavige uitvin-20 ding is te voorzien in een met zilver gevuld glas voor het binden van siliciumplaatjes aan substraten, welk glas goedko-per is dan systemen op basis van goud, een hoger geleidingsvermogen en hogere bindingsterkte vertoont dan andere zilver-of niet-metaalsystemen en dat geschikt is voor toepassing in 25 hermetische omhullingen.Yet another object of the present invention is to provide a silver-filled glass for bonding silicon wafers to substrates, which glass is cheaper than gold-based systems, exhibits higher conductivity and higher bond strength than others silver or non-metal systems and suitable for use in 25 hermetic enclosures.

Nog een doel van de uitvinding is te voorzien in een met zilver gevuld glas, dat te gebruiken is ter ver-vanging van soldeer en voor het binden van condensatorchips aan substraten.Another object of the invention is to provide a silver-filled glass that can be used to replace solder and to bond capacitor chips to substrates.

30 Verder is nog een doel van de onderhavige uit vinding te voorzien in een met zilver gevuld glas voor het binden van siliciumplaatjes aan aluminiumoxidesubstraten, dat even goed is als bindingen op basis van het goud-silicium-eutecticum wat betreft hechtvermogen, maar dat in mindere mate 35 thermisch geinduceerde spanningen vertoont dan eutectische bindingen.It is a further object of the present invention to provide a silver-filled glass for bonding silicon wafers to alumina substrates which is as good as bonds based on the gold-silicon eutectic in terms of adhesion but less degree 35 exhibits thermally-induced stresses then eutectic bonds.

Andere doelstellingen en voordelen van de onderhavige uitvinding zullen duidelijk worden uit de volgende be- 8203081Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following 8203081

« V«V

- 4 - schrijving van uitvoeringsvormen.- 4 - writing of embodiments.

In het vervolg zal worden verwezen naar de bij-gaande tekening, welke een vertikale doorsnede is van een si-liciumplaatje, dat gebonden is aan een keramisch substraat 5 overeenkorastig de uitvinding.Reference will now be made to the accompanying drawing, which is a vertical section of a silicon wafer bonded to a ceramic substrate 5 in accordance with the invention.

Bij het kiezen van een zilverpoeder voor toepassing volgens de uitvinding werd vastgesteld dat zowel sferische als schubvormige poeders goed functioneren, hoewel de laatste een meer glanzend, sterker metallisch lijkend 10 uiterlijk opleveren. Van belang is dat sommige vroegere onder-zoekers schubben voor zilvergeleidingsmateriaal hebben aange-geven, maar dat was eerder voor een stroomdragende "draad" dan voor een bindingsraiddel, waar het geleidingsvermogen van belang is over de dikte en niet langs de lengte.When choosing a silver powder for use according to the invention, it was found that both spherical and scale powders function well, although the latter provide a more glossy, more metallic-like appearance. Importantly, some earlier investigators have indicated scales for silver conducting material, but that was for a current carrying "wire" rather than for a bonding agent, where conductivity matters over thickness and not length.

15 Bevredigend zilvermateriaal voor de uitvinding 2 heeft een oppervlakte in het gebied van 0,2-1 m /g en een 3 schijnbare dichtheid van 2,2-2,8 g/cm.Satisfactory silver material for the invention 2 has a surface area in the range of 0.2-1 m / g and an apparent density of 2.2-2.8 g / cm.

Het glas is het tweede sleutelbestanddeel en het is van wezenlijk belang dat het laag smeltend glas is, zo-20 dat het gesmolten is bij de temperatuur waarbij het plaatje wordt bevestigd, n.l. bij 425-450°C. De voorkeursglassoort die voldoet aan dit vereiste heeft een verwekingstemperatuur van 325°C en de volgende samenstelling:The glass is the second key component and it is essential that it be low melting glass so that it is melted at the temperature at which the wafer is attached, i.e. at 425-450 ° C. The preferred glass type meeting this requirement has a softening temperature of 325 ° C and the following composition:

PbO 95-96 % 25 Si02 0,25-2,5 % B2C>3 de rest.PbO 95-96% 25 SiO2 0.25-2.5% B2C> 3 the rest.

Gevonden werd dat kleine hoeveelheden ZnO, bene-den 0,5 %, geen afbreuk doen, maar de aanwezigheid van enig natrium moet strikt worden vermeden, daar dit silicium aantast. 30 Hoewel bismutoxide ook kan worden opgenomen in laag smeltende glassoorten, is het moeilijker te malen dan loodoxide en zal het platina aantasten dat in verdere procedures wordt gebruikt. Daarom wordt de vervanging van lood door bismut niet aanbevo-len.It has been found that small amounts of ZnO, below 0.5%, do not detract, but the presence of any sodium should be strictly avoided, as it affects silicon. Although bismuth oxide can also be incorporated into low-melting glasses, it is more difficult to grind than lead oxide and will attack platinum used in further procedures. Therefore, the replacement of lead by bismuth is not recommended.

35 Het glas wordt gefrit en gemalen in een beker- molen uit zeer zuiver aluminiumoxide totdat het voldoet aan de volgende specificaties: 235 The glass is fried and ground in a high-purity alumina cup grinder until it meets the following specifications: 2

Oppervlakte: 0,3-0,6 m /g schijnbare dichtheid: 2,8-3,6 g/cm 3 8203081 ΐ ·► - 5 -Area: 0.3-0.6 m / g Apparent density: 2.8-3.6 g / cm 3 8203081 ΐ ► - 5 -

In het algemeen kunnen glassoorten met een ver-wekingspunt in het gebied van 325-425°C en een thermische uit-zettingscoefficient niet hoger dan ca. 13 ppm/°C, bij voorkeur in het gebied van 8-13 ppm/0C, worden gebruikt.Generally, glasses with a softening point in the range of 325-425 ° C and a thermal expansion coefficient cannot exceed about 13 ppm / ° C, preferably in the range of 8-13 ppm / 0C. used.

5 Het verwekingspunt moet tenminste 325°C bedra- gen om te verzekeren dat alle organische materialen verbrand worden. Wanneer het verwekingspunt hoger is dan 425°C zal het glas niet voldoende vloeibaar zijn bij de temperatuur waarbij het plaatje wordt bevestigd. Het glas wordt vervolgens gemengd 10 met de onderstaand te beschrijven drager (80 % vaste stoffen) en vermalen op een 3-walsmolen tot een deeltjesgrootte (F.O.G.) van 7-8 ^im.5 The softening point must be at least 325 ° C to ensure that all organic materials are burned. When the softening point exceeds 425 ° C, the glass will not be sufficiently liquid at the temperature at which the wafer is attached. The glass is then mixed with the support described below (80% solids) and ground on a 3-roll mill to a particle size (F.O.G.) of 7-8 µm.

Deskundigen zullen onderkennen dat de keuze van de drager niet kritisch is en dat talloze geschikte dragers 15 direct beschikbaar zijn. Natuurlijk moet de verbranding volle-dig zijn bij de aangegeven temperaturen. De in het onderhavige geval gekozen drager bevatte: ethylmethacrylaat 12 %Those skilled in the art will recognize that the choice of the carrier is not critical and that numerous suitable carriers are readily available. Of course, the combustion must be complete at the indicated temperatures. The support selected in the present case contained: ethyl methacrylate 12%

Terpineol 88 %.Terpineol 88%.

20 Daarop wordt het zilver toegevoegd aan de glaspasta in de onderstaand besproken gewenste zilver : glas-verhouding, maar binnen de grenzen van 25 : 75 en 95 : 5. Het percentage (tota-le) vaste stoffen wordt daarop gebracht in het gebied van 75-85 % door toevoeging van meer van de drager. Buiten dit ge-25 bied wordt de waarschijnlijkheid van het optreden van rheolo-gische problemen te groot. In het algemeen verdient een vaste-stofgehalte in het gebied van 80-83 % de voorkeur. In dit gebied zal in het algemeen de pasta een viskositeit van 20-22 Pa.s hebben, gemeten op een Brookfield RVT-viscometer, met een 30 TF-as bij 20 rpm en 25eC.The silver is then added to the glass paste in the desired silver: glass ratio discussed below, but within the limits of 25:75 and 95: 5. The percentage of (total) solids is brought thereon in the range of 75 -85% by adding more of the carrier. Outside this range, the probability of the occurrence of rheological problems becomes too great. Generally, a solids content in the range of 80-83% is preferred. In this range, the paste will generally have a viscosity of 20-22 Pa.s measured on a Brookfield RVT viscometer, with a 30 TF axis at 20 rpm and 25 ° C.

De toepassing van de pasta is in wezen de ge-bruikelijke. Afhankelijk van deze toepassing wordt een punt-vormig, vierkant of netvormig gebied aan pasta opgebracht op een gemetalliseerd of kaal laagvormig (keramisch) substraat, 35 waarbij machinaal aanbrengen, zeefdruk of stempeltechnieken evenzeer bruikbaar zijn. Indien puntvormig is de grootte van de punt ca. 25 % groter dan die van het plaatje. Het plaatje wordt bevestigd door het plaatje in het midden van de vochtige 8203081 - 6 - pasta te plaatsen en het te vatten door toepassing van druk, zodat de pasta tot ca. halverwege de zijde van het plaatje wordt opgedrukt en een dunne film onder het plaatje achter-laat. Het drogen in een oven wordt uitgevoerd bij 50-75°C ge-5 durende 20-40 min. Het verbranden van het organische materiaal wordt uitgevoerd in cycli van 15-20 min met 2-3 min bij een piektemperatuur in het gebied van 325-450°C. In de bijgaande tokening wordt een substraat 10 getoond met een plaatje 12 daaraan bevestigd met een laag van met zilver gevuld glas 14, 10 welke omhoog gedrukt is rond de randen gedurende het "vatten". Voor proefdoeleinden werd de omhulling onderworpen aan een nagebootste (omhullings)-afdichtingscyclus in het gebied van 430-525°C, met 15 min bij 430°C.The use of the paste is essentially the usual one. Depending on this application, a point-shaped, square or reticulated area of paste is applied to a metalized or bare layered (ceramic) substrate, where machine application, screen printing or stamping techniques are equally useful. If pointed, the size of the tip is approximately 25% larger than that of the picture. The plate is fixed by placing the plate in the center of the moist 8203081-6 paste and grasping it by applying pressure so that the paste is pressed up to about halfway the side of the plate and a thin film under the plate leave behind. Oven drying is carried out at 50-75 ° C for 20-40 min. Burning of the organic material is performed in 15-20 min with 2-3 min at a peak temperature in the range of 325 -450 ° C. In the accompanying token, a substrate 10 is shown with a wafer 12 attached thereto with a layer of silver-filled glass 14, 10 which is pressed up around the edges during "dipping". For testing purposes, the casing was subjected to a simulated (casing) sealing cycle in the range of 430-525 ° C, with 15 min at 430 ° C.

Anderzijds kan het plaatje bevestigd worden 15 door bekende schrobtechnieken of kan ook hete-fasefibratie-binding worden toegepast.Alternatively, the wafer can be attached by known scrubbing techniques or hot phase vibration bonding can also be used.

Een verrassend aspect van de uitvinding is het feit dat de mechanische sterkte van de binding evenredig is met het zilvergehalte. Bij toepassing van een standdaard- .A surprising aspect of the invention is the fact that the mechanical strength of the bond is proportional to the silver content. When using a standard-.

20 stoottest (Mil. Spec. 883B, methode 2019.1) werd een traject van 5-17 lbs (2,27-7,71 kg) geregistreerd over het zilvertra-ject van 30-95 %. Zoals te verwachten neemt het electrische geleidingsvermogen tevens toe met het zilvergehalte. Bij de benedengrens is de weerstand te vergelijken met de commerciele 25 epoxies, (25-35 ^ifi.cm) bijv. EPO-TEK P-10 en deze daalt tot 5-10 yafi.cm bij hogere zilvergehalten.Impact test (Mil. Spec. 883B, Method 2019.1), a range of 5-17 lbs (2.27-7.71 kg) was recorded over the silver range of 30-95%. As expected, the electrical conductivity also increases with the silver content. At the lower limit, the resistance is comparable to the commercial epoxies, (25-35 ^ ifi.cm) eg EPO-TEK P-10 and it drops to 5-10 yafi.cm at higher silver contents.

Bij gemetalliseerde substraten worden aanvaard-bare bindingen verkregen bij Ag - glasverhoudingen van 27 : 75 tot 95 : 5. Op kaal aluminiumoxide verdient het de voorkeur 30 deze verhouding te houden tussen 50 : 50 en 90 : 10. Opgemerkt wordt dat "aanvaardbaar" in dit verband gedefinieerd is als duidelijk boven de Mil. Spec, van 4,2 lbs (1,91 kg).For metallized substrates, acceptable bonds are obtained at Ag glass ratios of from 27:75 to 95: 5. On bare alumina, it is preferable to keep this ratio between 50:50 and 90:10. It should be noted that "acceptable" in this relationship is defined as clearly above the Mil. Spec, from 4.2 lbs (1.91 kg).

Waar zowel bindingssterkte als geleidingsvermogen toenemen met het zilvergehalte werpt zich de vraag op met 35 betrekking tot het nut van de samenstellingen met laag zilvergehalte en hoog glasgehalte. Het antwoord hangt in het algemeei af van de gewenste toepassing. Meer in het bijzonder worden wanneer het plaatje bevestigd moet worden met behulp van me- 8203081 i f - 7 - chanische schrobmiddelen, zeer goede bindingen verkregen met zilver in het gebied van 25-40 %. In situaties waarbij het ge-wenst is dat het plaatje tot een bepaalde diepte in de inkt wordt afgezonken, verdienen de hogere zilververhoudingen de 5 voorkeur. Bij de bovengrens met zeer hoog zilvergehalte (bijv. 75-95 %) geven proeven aan dat de inkt op een kaal substraat kan worden aangebracht en dat de chip met goede resultaten ultrasoon omlaag gewerkt kan worden. Erg ver boven 90 % zilver zal men evenwel niet gaarne gaan, omdat het hechtvermogen dan 10 begint af te nemen. Er bestaan dus verschillende mogelijkheden met inbegrip van het uitsluiten van bepaalde bewerkingstrappen door bijv. loodramen en plaatjes tegelijkertijd te bevestigen.Where both bond strength and conductivity increase with the silver content, the question arises as to the utility of the low silver and high glass compositions. The answer generally depends on the desired application. More particularly, when the plate is to be attached using mechanical scrubbing agents, very good bonds are obtained with silver in the range of 25-40%. In situations where it is desired that the wafer be sunk to a certain depth in the ink, the higher silver ratios are preferred. At the upper limit with very high silver content (e.g. 75-95%), tests indicate that the ink can be applied to a bare substrate and that the chip can be ultrasonically worked down with good results. However, very much above 90% silver, one will not like to go, because the adhesion then begins to decrease. Thus, there are several options including excluding certain processing steps by attaching eg lead windows and plates at the same time.

Het is mogelijk bepaalde basismetalen te ge-bruiken ter vervanging van een gedeelte van het zilver, maar 15 in het algemeen zal bij een dergelijke vervanging het hechtvermogen dalen en de weerstand stijgen. Meer in het bijzonder werden tot aan 10 % Ni, tot aan 60 % Sn en tot aan 20 % Cu ter vervanging gebruikt en dit leidde tot aanvaardbare bindings-sterkten, onder voorwaarde dat het branden werd uitgevoerd in 20 lucht en niet in stikstof en bij een gecombineerde metaal : glasverhouding van 80 : 20 (stikstofbranding reduceert het loodoxide en tast het glas aan).It is possible to use certain base metals to replace a portion of the silver, but generally such adhesion will decrease the adhesive power and increase the resistance. More specifically, up to 10% Ni, up to 60% Sn and up to 20% Cu were used as substitutes and this resulted in acceptable bond strengths, provided that the burn was conducted in air and not in nitrogen and at a combined metal: glass ratio of 80:20 (nitrogen combustion reduces the lead oxide and attacks the glass).

Een belangrijk aspect van de uitvinding is dat deze kan worden toegepast op de grotere geintegreerde schake-25 lingen die thans in gebruik komen. Meer in het bijzonder is het bekend dat het goud-siliciumeutecticum een bros interme-tallisch materiaal is en dat een ander bindingsmateriaal de verschillende thermische uitzettingssnelheden van het plaatje en van het substraat moet opvangen. Dit is. geen noemenswaardig 30 probleem bij kleine chips, maar in het VLSIC-gebied kan de af-dichtingscyclustemperatuur zowel onvoldoende binding als bre-ken van de chip veroorzaken vanwege thermische spanning. Aan-gezien de samenstelling volgens de onderhavige uitvinding eer-der verweekt dan smelt worden dergelijke thermische spanningen 35 vermeden, zoals werd aangetoond door middel van thermische-schokproef (Mil. Spec. Standaard 883B, omstandigheid A).An important aspect of the invention is that it can be applied to the larger integrated circuits now in use. More specifically, it is known that the gold-silicon eutectic is a brittle intermetallic material and that another bonding material must accommodate the different thermal expansion rates of the wafer and of the substrate. This is. not a significant problem with small chips, but in the VLSIC region, the sealing cycle temperature can cause both insufficient bonding and fracturing of the chip due to thermal stress. Since the composition of the present invention softens before melting, such thermal stresses are avoided, as demonstrated by thermal shock testing (Mil. Spec. Standard 883B, Condition A).

Tenslotte rijst de vraag of er toepassingen zouden kunnen zijn van de uitvinding waarbij het gewenst zou 8203081 * · - 8 - zijn een gedeelte van het zilver te vervangen door een edel metaal, in het bijzonder goud. Gebleken is dat geen bijzondere voordelen voortsproten uit dit hulpmiddel. Meer in het bijzonder werd een standaardgoudpasta gemengd met een 80 : 20 Ag : 5 glaspasta volgens de uitvinding in verhoudingen over een ge-bied met een Au : Ag-verhouding van 10/90 tot 80/20. Terwijl het geleidingsvermogen van bindingen aan chips enige neiging vertoonde te stijgen bij hoger goudgehalte, waren de resulta-ten niet eenduidig en was er duidelijk geen rechtvaardiging 10 voor de hogere kosten van een dergelijke vervanging. Bovendien had de schuifsterkte van de bindingen de neiging te dalen bij hoger goudgehalte, hoewel deze bij elk niveau nog aanvaardbaar was. Geen goud-siliciumeutecticum werd waargenomen, vermoede-lijk vanwege de kenmerken van het ternaire Au-Ag-Si-fasedia-15 gram. Kennelijk bestaat er dus geen reden de met de uitvinding te bereiken aanzienlijke economische besparingen op te offeren door zilver door goud te vervangen.Finally, the question arises whether there could be applications of the invention where it would be desirable to replace part of the silver with a precious metal, especially gold. It has been found that no particular advantages arose from this device. More specifically, a standard gold paste was mixed with an 80:20 Ag: 5 glass paste of the invention in proportions over a range with an Au: Ag ratio of 10/90 to 80/20. While the conductivity of bonds to chips showed some tendency to increase with higher gold content, the results were inconclusive and there was clearly no justification for the higher cost of such replacement. Moreover, the shear strength of the bonds tended to decrease with higher gold content, although it was still acceptable at any level. No gold silicon eutectic was observed, presumably because of the characteristics of the ternary Au-Ag-Si-phase media-15 grams. Apparently, therefore, there is no reason to sacrifice the significant economic savings to be achieved by the invention by replacing silver with gold.

Een volgende belangrijke toepassing van de uitvinding ligt in het binden van chipcondensatoren aan substra-20 ten. Een condensator van 120 x 90 x 30 mil wordt bijv. "gevat" in een 5-7 mil-kussen van het zilvergevulde glas volgens de uitvinding, gedroogd en als bovenstaand gebrand. De schuifsterkte was 6,26 kg en een goed electrisch contact werd langs de zijden gemaakt. In termen van vervaardiging van hybride 25 schakelingen heeft dit belangrijke vertakkingen, te weten schakelchips en condensatoren kunnen in een enkele cyclus be-vestigd, gedroogd en gebrand worden, onder oplevering van goede bindingen. Bovendien kan daarop volgende bewerking of verwerking worden uitgevoerd bij temperaturen waarbij gebruike-30 lijke soldeerpasta*s zouden smelten.Another important application of the invention is in the bonding of chip capacitors to substrates. For example, a 120 x 90 x 30 mil capacitor is "mounted" in a 5-7 mil pad of the silver-filled glass of the invention, dried and fired as above. The shear strength was 6.26 kg and good electrical contact was made along the sides. In terms of hybrid circuit fabrication, this has important ramifications, namely, switching chips and capacitors can be attached, dried and burned in a single cycle, yielding good bonds. In addition, subsequent processing or processing can be carried out at temperatures at which conventional solder pastes would melt.

Een volgende toepassing voor de uitvinding is als vervanging van soldeer. Meer in het bijzonder zal de sa-menstelling volgens de uitvinding bij de 80 : 20 Ag : glasver-houding en het 80-85 % vaste-stofgehalte welke de voorkeur ver-35 dienen, het te solderen voorwerp beter vasthouden gedurende de brandingscyclus, terwijl gebruikelijke soldeermiddelen bewe-ging doorgaans toelaten.A further application for the invention is as a replacement for solder. More particularly, at the 80:20 Ag: glass ratio and the preferred 80-85% solids content, the composition of the invention will better retain the object to be soldered during the firing cycle, while usual soldering means usually allow movement.

82030818203081

Claims (17)

1. Metallisatiepasta uit met zilver gevuld glas, met het kenmerk, dat deze omvat 20-95 % fijn verdeeld zilver; 5 80-5 % van een laag smeltend, fijn verdeeld glasfrit; een geschikte organische drager; waarbij het percentage vaste stoffen in de pasta ligt in het gebied van 75-85 %. 101. Silver-filled glass metallization paste, characterized in that it comprises 20-95% finely divided silver; 80-5% of a low melting, finely divided glass frit; a suitable organic carrier; wherein the percentage of solids in the paste is in the range of 75-85%. 10 2, Metallisatiepasta volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het glasfrit in wezen bestaat uit: PbO 95-96 % Si02 0,25-2,5 %Metallization paste according to claim 1, characterized in that the glass frit essentially consists of: PbO 95-96% SiO2 0.25-2.5% 3. Metallisatiepasta volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat tot aan 10 % van het zilver vervangen is door nikkel.Metallization paste according to claim 1, characterized in that up to 10% of the silver is replaced by nickel. 4. Metallisatiepasta volgens conclusie 1, 20met het kenmerk, dat tot aan 60 % van het zilver vervangen is door tin.Metallization paste according to claim 1, 20, characterized in that up to 60% of the silver is replaced by tin. 5. Metallisatiepasta volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat tot aan 20 % van het zilver vervangen is door koper.Metallization paste according to claim 1, characterized in that up to 20% of the silver has been replaced by copper. 6. Metallisatiepasta volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een gedeelte van het zilver vervangen is door een ander edel metaal.Metallization paste according to claim 1, characterized in that part of the silver has been replaced by another precious metal. 7. Metallisatiepasta volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat het andere edele metaal 30 goud is.Metallization paste according to claim 6, characterized in that the other precious metal is gold. 8. Metallisatiepasta uit met zilver gevuld glas geschikt voor het binden van siliciumhalfgeleiderelementen aan keramische substraten, met het kenmerk, dat deze omvat 25-95 % fijn verdeeld zilver met een oppervlakte 2 35 van 0,7-1,0 m /g en een schijnbare dichtheid van 2,25-2,75 g/ cm^; 75-5 % fijn verdeeld glasfrit met een verwekingspunt in · het gebied van 325-425°C; en een geschikte organische drager in een hoeveelheid voldoende voor het verkrijgen van een 8203081 - 10 - vaste-stofgehalte van de pasta in het gebied van 75-85 %.8. Silver-filled glass metallization paste suitable for bonding silicon semiconductor elements to ceramic substrates, characterized in that it comprises 25-95% finely divided silver with a surface area of 0.7-1.0 m / g and a apparent density of 2.25-2.75 g / cm 3; 75-5% finely divided glass frit with a softening point in the range of 325-425 ° C; and a suitable organic carrier in an amount sufficient to obtain an 8203081-10 solids content of the paste in the range of 75-85%. 9. Electronisch samenstel, omvattende een keramisch substraat, een siliciumhalfgeleiderelement beves-tigd aan het substraat door een binding, waarbij de binding 5 gevormd wordt een met zilver gevuld glas.An electronic assembly comprising a ceramic substrate, a silicon semiconductor element attached to the substrate by a bond, the bond 5 being a silver-filled glass. 10. Electronisch samenstel volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat het met zilver gevulde glas 25-95 % zilver bevat en het glas een verwekingspunt in het gebied van 325-425°C heeft.Electronic assembly according to claim 9, characterized in that the silver-filled glass contains 25-95% silver and the glass has a softening point in the range of 325-425 ° C. 11. Electronisch samenstel volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat het glas in wezen bestaat uit PbO 95-96 % SiC>2 0,5-2,5 %Electronic assembly according to claim 10, characterized in that the glass consists essentially of PbO 95-96% SiC> 2 0.5-2.5% 12. Electronisch samenstel volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat het tevens een geleidende gemetalliseerde laag omvat tussen het substraat en de binding.Electronic assembly according to claim 9, characterized in that it also comprises a conductive metallized layer between the substrate and the bond. 13. Werkwijze voor het binden van een silicium- 20 plaatje aan een keramisch substraat, met het kenmerk , dat een metallisatiesamenstelling uit met zilver gevuld glas wordt aangebracht op het substraat, waarbij het glas een verwekingspunt in het gebied van 325-425°C heeft en de zilver : glas-verhouding ligt in het gebied van 25 : 75 25 tot 95 : 5; een siliciumplaatje onder druk gevat wordt in de metallisatiesamenstelling, onder vorming van een samenstel; het samenstel wordt gedroogd; en het samenstel bij een piek-temperatuur in het gebied van 425-525°C wordt gebrand.13. A method of bonding a silicon wafer to a ceramic substrate, characterized in that a silver-filled glass metallization composition is applied to the substrate, the glass having a softening point in the range of 325-425 ° C and the silver: glass ratio ranges from 25:75 to 95: 5; a silicon wafer is pressurized into the metallization composition to form an assembly; the assembly is dried; and firing the assembly at a peak temperature in the range of 425-525 ° C. 14. Werkwijze volgens conclusie 13, met 30 het kenmerk, dat de metallisatiesamenstelling een vaste-stofgehalte van 75-85 % heeft, terwijl de rest een ge-schikte organische drager is.14. A method according to claim 13, characterized in that the metallization composition has a solids content of 75-85%, the remainder being a suitable organic carrier. 15. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat het glas ca. 95 % PbO bevat.Method according to claim 13, characterized in that the glass contains about 95% PbO. 15 B2°3 rest*15 B2 ° 3 remainder * 15 B2°3 de rest*15 B2 ° 3 the rest * 16. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de zilver : glas-verhouding in de metallisatiesamenstelling 80 : 20 bedraagt.Process according to claim 13, characterized in that the silver: glass ratio in the metallization composition is 80:20. 17. Werkwijze volgens conclusie 13, met 8203081 ' - -φ· - 11 - het k e η m e r k , dat het glas in wezen bestaat uits PbO 95-96 % Si02 0,5-2,5 % B203 de rest. 5 820308117. Process according to claim 13, with 8203081 - - φ - - 11 - characterized in that the glass essentially consists of PbO 95-96% SiO2 0.5-2.5% B203 the rest. 5 8203081
NL8203081A 1981-08-03 1982-08-03 GLASS FILLED WITH SILVER. NL8203081A (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US28789281A 1981-08-03 1981-08-03
US28789281 1981-08-03
US35571982 1982-03-08
US06/355,719 US4401767A (en) 1981-08-03 1982-03-08 Silver-filled glass

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL8203081A true NL8203081A (en) 1983-03-01

Family

ID=26964708

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL8203081A NL8203081A (en) 1981-08-03 1982-08-03 GLASS FILLED WITH SILVER.

Country Status (7)

Country Link
CH (1) CH652737A5 (en)
DE (1) DE3227815A1 (en)
FR (1) FR2513240B1 (en)
GB (1) GB2103250B (en)
IE (1) IE53305B1 (en)
NL (1) NL8203081A (en)
PH (1) PH19754A (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3414065A1 (en) * 1984-04-13 1985-12-12 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Configuration comprising at least one electronic component fixed on a substrate, and process for fabricating a configuration of this type
US4699888A (en) * 1985-09-16 1987-10-13 Technology Glass Corporation Die/attach composition
US4906596A (en) * 1987-11-25 1990-03-06 E. I. Du Pont De Nemours & Co. Die attach adhesive composition
GB8730196D0 (en) * 1987-12-24 1988-02-03 Johnson Matthey Plc Silver-filled glass
DE3837300A1 (en) * 1988-11-03 1990-05-23 Messerschmitt Boelkow Blohm Method for producing microelectronic circuits and hybrids
US5180523A (en) * 1989-11-14 1993-01-19 Poly-Flex Circuits, Inc. Electrically conductive cement containing agglomerate, flake and powder metal fillers
DE19816309B4 (en) * 1997-04-14 2008-04-03 CiS Institut für Mikrosensorik gGmbH Method for direct mounting of silicon sensors and sensors manufactured thereafter
DE102012206362B4 (en) 2012-04-18 2021-02-25 Rohde & Schwarz GmbH & Co. Kommanditgesellschaft Circuit arrangement for thermally conductive chip assembly and manufacturing process

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2385580A (en) * 1944-07-01 1945-09-25 Du Pont Vitrifiable flux and bonding composition containing same
DE1646882B1 (en) * 1965-07-29 1970-11-19 Du Pont Precious metal mass to be burned onto ceramic carriers
SU391187A1 (en) * 1971-04-06 1973-07-25 PASTE FOR METALIZATION OF CERAMICS
US3824127A (en) * 1971-12-22 1974-07-16 Du Pont Disc capacitor silver compositions
JPS5116344A (en) * 1974-07-31 1976-02-09 Fujikura Kasei Kk Bodongarasuno netsusenyotoryo

Also Published As

Publication number Publication date
GB2103250A (en) 1983-02-16
PH19754A (en) 1986-06-26
GB2103250B (en) 1986-02-26
DE3227815A1 (en) 1983-02-24
FR2513240B1 (en) 1986-07-25
IE821840L (en) 1983-02-03
CH652737A5 (en) 1985-11-29
FR2513240A1 (en) 1983-03-25
IE53305B1 (en) 1988-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4401767A (en) Silver-filled glass
US4459166A (en) Method of bonding an electronic device to a ceramic substrate
US4436785A (en) Silver-filled glass
US4172919A (en) Copper conductor compositions containing copper oxide and Bi2 O3
US5165986A (en) Copper conductive composition for use on aluminum nitride substrate
US5121298A (en) Controlled adhesion conductor
EP0131778A1 (en) Copper-containing thick-film conductor compositions
US3838071A (en) High adhesion silver-based metallizations
US3827891A (en) High adhesion metallizing compositions
NL8203081A (en) GLASS FILLED WITH SILVER.
JPS6151361B2 (en)
CA1337376C (en) Metallized substrate for electronic device
JPS5873904A (en) Silver-filled glass
US3944696A (en) High-adhesion conductors
US4963187A (en) Metallizing paste for circuit board having low thermal expansion coefficient
JPS58100306A (en) Conductive paste
EP0198660A1 (en) Silver-filled glass metallizing pastes
KR900006013B1 (en) Silver-filled glass
JP2627532B2 (en) Brazing material
JP2686548B2 (en) Brazing material
JPH0520921A (en) Conductive paste and mounting board using same
JP3161815B2 (en) Brazing material for joining ceramics and metal and joining method therefor
JPH04307944A (en) Semiconductor element connecting material and semiconductor device
JP2742625B2 (en) Electronic components with leads
JP2759297B2 (en) Electronic components with leads

Legal Events

Date Code Title Description
BA A request for search or an international-type search has been filed
A85 Still pending on 85-01-01
BB A search report has been drawn up
BV The patent application has lapsed