TWI358340B - Solder foams, nano-porous solders, foamed-solder b - Google Patents

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TWI358340B TW095146439A TW95146439A TWI358340B TW I358340 B TWI358340 B TW I358340B TW 095146439 A TW095146439 A TW 095146439A TW 95146439 A TW95146439 A TW 95146439A TW I358340 B TWI358340 B TW I358340B
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Description

1358340 九、發明說明 【發明新屬之技衛領域】 本發明實施體系槪括地關於積體電路構製。更特定言 之’本發明實施體系係關於與微電子裝置相關聯的焊材和 形態。 【先前技術】
焊料係已封裝積體電路（1C )的重要部分。1C晶元（ die )常構製到微電子裝置諸如處理器之中。焊料則完成 1C晶元與外界之間的耦合。 對1C以高速且不過熱地執行的遞增需求已對焊料引 發出問題。1C封裝體內的遞增熱應力引起焊料與該焊料所 黏合的基板之間的熱應力。 【發明內容】 本發明提供一種組成物，其包含第一種材料的發泡焊 料，其中該發泡焊料具有選自孔胞狀發泡和網狀發泡的形 態；一種物件，包含第一種材料之發泡焊料芯及上面配置 該發泡焊料芯的基板；以及形成發泡焊料之方法。 【實施方式】 〔發明詳細說明〕 本揭示中之實施體系係關於經配置在1C基板上的發 泡焊料。諸實施體系亦關於可用於形成閉孔及網狀焊料的 -5- 1358340 發泡焊料冶金學。 下面的說明包括僅爲描述目的而不可視爲具有限制性 所用的術語，諸如（較）上、（較）下、第一、第二等。 本文所述裝置或物件之實施體系可在許多位置與取向上製 造、使用、或運送。 至此參照圖式，其中相似的結構係加上相似的後綴指 示編號。爲了更清楚地顯示出各實施體系的結構，於此包 括的圖式是積體電路結構的圖形表示。因此，構製出的結 構之真實外觀，例如在光學顯微照片中者，也許看起來不 同，但仍摻有所述實施體系的主要結構。再者，該等圖式 係僅顯示出爲了解所述實施體系所需之結構。其中未包括 諳於此技者所知悉的額外結構以維持圖式之清晰性。 圖1係對展示出根據一實施體系的孔胞狀發泡形態的 發泡焊料之光學顯微照片100的電腦影像繪示。該光學顯 微照片繪示100包括發泡焊料凸塊110。孔胞狀發泡形態 係以孔胞狀室體112和孔胞狀壁體114所繪出。據此，該 孔胞狀發泡焊料實質地係封閉到在該發泡焊料凸塊1 1 〇中 的流體可滲透多孔性。 圖2係對展示出根據一實施體系的網狀發泡形態的發 泡焊料之光學顯微照片200的電腦影像繪示。光學顯微照 片繪示200包括發泡焊料凸塊210。該網狀發泡形態係以 焊料節（ganglia ) 2 1 4予以繪示，其實質上係開放到在 發泡焊料凸塊210中的流體可滲透多孔性。 在下文中，發泡焊料，無論是孔胞狀發泡體形態抑或 -6- 1358340 網狀發泡體形態，都簡稱爲“發泡焊料”。各種孔胞狀發泡 形態或網狀發泡體髟態實施體系都可闱於此揭示中的所有 描述，除非另有明確不同的聲明》 在一實施體系中，發泡焊料係第一種材料的發泡焊料 ，且該發泡焊料的相對密度範圍係從約0.1至約0.9。“相 對密度”，意指發泡焊料的密度係與相同材料的實心焊料 相比較。相同材料的實心焊料可由查閱如純金屬和焊料等 φ 材料的古典物理學密度來確定，諸如可在參考材料中找到 者。 在一實施體系中，第一種材料的發泡焊料具有約0.5 • 的相對密度。在一實施體系中，第一種材料的發泡焊料具 • 有約0.6的相對密度。在一實施體系中，第一種材料的發 泡焊料具有約〇·7的相對密度。在一實施體系中，第一 種材料的發泡焊料具有約0.8的相對密度。 在1C封裝體中耐震的一種方法爲改進焊料凸塊中焊 ^ 料的楊氏模量（m)。在1C封裝體檢驗中所進行的衝撃負 載條件下，對於動態和衝撃兩負載，應變速率可爲約1 02/ 秒之級次。在一實施體系中，在此等應變速率下，發泡焊 料實施體系會展現出所謂的應變速率敏感性》換言之，發 泡焊料實施體系會隨著增加的應變速率而變得更堅固。於 操作中對所體現的發泡焊材所施加的高同系溫度下，應變 速率敏感性會變得明顯。例如，在m爲約0.2之下，1 02/ 秒的應變速率會使屈伏強度增加到準靜態屈伏強度約 2 5 0 %。由於此發現，在衝撃負載的條件下，塑性變形會受 1358340 到壓制且發泡焊料的應力-應變關係會正面地偏離金屬於 準靜態屈伏強度中的古典應力-應變關係。 在一實施體系中，發泡焊料係銅基焊料諸如純銅、 銅-錫、銅_錫_錯、銅_錫_銀、銅_錫_祕、銅_錫-姻及其 他。在一實施體系中，發泡焊料係鎳基焊料諸如純鎳、 鎮-錫、錬-錫-錯、錬-錫-銀、鎮_錫_祕、錬-錫-姻及其 他。在一實施體系中，發泡焊料係鎳鈦形狀記憶合金，諸 如 NITINOL® ， 由 J ohnson-Matthey of Wayne, Pennsylvania所製造。NITIN0L®係展現出超塑性行爲的 鎳-鈦合金。在一實施體系中，發泡焊料係錫基焊枓諸如 純錫、錫-線、錫-錯、錫-姻、錫-給-錬、錫-錬-銀及其 他。在一實施體系中，發泡焊料係銦基焊料諸如純銦、 銦-錫、銦-鉛、銦-鉛-鎳、銦-鎳-銀及其他。其他發泡焊 料可依應用而使用。 圖3係根據本發明一實施體系，一包括在基板320上 的第一材料之發泡焊料芯316及第二材料的焊料殻318之 物件300的垂直切面圖。在一實施體系中，基板320係1C 晶元。在一實施體系中，基板3 2 0係安裝基板，諸如印刷 線路板。該發泡焊料芯316係經示意地描述；且其可爲根 據本發明一實施體系之孔胞狀發泡焊料抑或網狀發泡焊料 。如圖示者，發泡焊料包括孔胞狀室體312和孔胞狀壁體 314諸如圖1中所示之孔胞狀發泡焊料凸塊11〇。 根據一實施體系，發泡焊料芯316和焊料殼318構成 焊料凸塊310。根據一實施體系，基板320包括黏合墊 1358340 I · 322。在一實施體系中，黏合墊322展現出鍍覆製程的特 性之長型柱狀晶粒形態。根據一實施體系，黏合塾322包 括在銅黏合墊322上的閃光層324諸如金閃光層324 »在 一實施體系中，焊料凸塊310展現出介於約0.2與約0.7 之間的範圍內之模數。 在一實施體系中，焊料殻318係發泡焊料芯316的金 屬間衍生物。該金屬間衍生物可爲在處理條件諸如回流下 φ 與發泡焊料芯3 1 6攙合以形成金屬間材料的任何組成。於 一範例實施體系中，焊料殼3 1 8係鎳錫金屬間化合物且發 泡焊料芯係鎳或鎳合金。 • 在一實施體系中，發泡焊料芯316具有單位直徑326 . ，且該焊料殻318的厚度328具有從單位的約1 %至該單 位的約100%範圍內之厚度。在一實施體系中，焊料殼318 具有從約5%該單位至約20%該單位範圍內之厚度。在一 實施體系中，焊料殼318具有從約6%該單位至約19%該 Φ 單位範圍內之厚度。 在一實施體系中，焊料凸塊310的尺寸，及因而發泡 焊料芯316和焊料殻318的近似尺寸可由黏合墊322的尺 寸予以確定。在一實施體系中，黏合墊322係約106微米 。在一實施體系中，焊料核316的直徑326及焊料殼318 的雙倍厚度32 8亦爲約1〇6微米。其他尺寸可按照應用而 選擇。 圖4係根據本發明一實施體系，一包括在基板42〇上 的發泡焊料球410及中間焊料層430之物件400的垂直切 1358340 面圖。在一實施體系中，基板420係1C晶元。 體系中，基板420係安裝基板，諸如印刷線路板 料球410係用圖解法不出，且根據一實施體系， 胞狀發泡焊料或網狀發泡焊料。根據一實施體 420包括黏合墊42 2。在一實施體系中，黏合墊 出鍍覆法的特性之長形柱狀晶粒形態。根據一實 黏合墊42 2包括在銅黏合墊422上的閃光層424 閃光層424。根據一實施體系，在發泡焊料球41 落著上基板432及黏合墊434。在一實施體系中 板432係一 1C晶元◊在一實施體系中，該上基;| 安裝基板，諸如印刷線路板。在一實施體系中， 410展現出介於約0.2與約0.7之間的範圍內之模 在一實施體系中，該中間焊料層4 3 0係經回 料，比發泡焊料球410更密實。在一實施體系中 料層43 0的回流係在低於該發泡焊料球410的液 的溫度進行。例如，中間焊料層43 0始於在膏狀 銅奈米粒子，且發泡焊料球410係製備的球體， 度爲或靠近元素銅的古典物理學熔化溫度。根據 系，在該中間焊料層430的回流期間，銅的平均 係不大於約20微米。 在一實施體系中，發泡焊料球410具有由約 至約200微米範圍內之直徑426。在一實施體系 焊料球410具有約106徵米的直徑426»在一實 ，發泡焊料球410的尺寸可由黏合墊42 2的尺寸 在一實施 。發泡焊 其可爲孔 系，基板 422展現 施體系^ ，諸如金 〇上方座 ，該上基 反432係 該焊料球 數。 流過的焊 ，中間焊 線溫度下 基質內的 其熔化溫 —實施體 晶粒尺寸 25微米 中，發泡 施體系中 來確定。 -10- 1358340 在一實施體系中，黏合墊422係約106微米。其他尺寸可 按照應用而選擇。 在一實施體系中，中間焊料層430係由使用在基板 42 0上的奈米粒子焊料膏基質所形成。在一實施體系中， 奈米粒子焊料膏包括金屬粒子，其約100%通過20奈米（ nm)篩，及該基質包括一膏諸如助熔劑和揮發性成分。
在一實施體系中，中間焊料層430包括含有銅粒子的 奈米粒狀焊料膏，且該發泡焊料球含有銅。此外，黏合墊 422也包含銅且閃光層424不存再。在一實施體系中，中 間焊料層43 0包括含有鎳粒子的奈米粒子焊料膏，且發泡 焊料球包含鎳。此外，黏合墊422也包含鎳而閃光層424 不存在。在一實施體系中，中間焊料層43 0包括形狀記億 合金諸如鎳-鈦合金粒子之奈米粒子焊料膏，且發泡焊料 球亦包括該形狀記憶合金。此外，黏合墊422亦包括形狀 記億合金且閃光層424不存在。在一實施體系中，中間焊 料層430包括含有第一類型金屬粒子的奈米粒子焊料膏， 且發泡焊料球包括相同的第一類型之相同金屬。同樣，黏 合墊422也包括相同第一類型的相同金屬且閃光層424不 存在。 中間焊料層430的處理包括將含奈米粒子的焊料膏加 熱到焊料粒子開始回流的低溫。因爲焊料膏基質實質上保 護中間焊料層430內的奈米粒子對抗腐蝕及/或氧化性影 響，所以該中間焊料層4 3 0可抗拒回流期間的實質晶粒成 長。在一實施體系中，回流後的中間焊料層430具有在約 -11 - 1358340 50奈米至約20微米範圍內之平均晶粒尺寸。 在一實施體系中’回流前的中間焊料層430包含的粒 子所具尺寸範圍爲由約2奈米至50奈米。在一實施體系 中，中間焊料層43 0所包含的粒子具有的尺寸範圍爲由約 10奈米至30奈米。在一實施體系中’中間焊料層430包 含的粒子具有的尺寸範圍爲約98%小於或等於約20奈米 〇 因爲該等粒子尺寸實施體系，中間焊料層430的金屬 粒子之成核引起從固體轉變到固相線，且該轉變可開始於 約400°C或更低。例如，金可能在約300°C經歷固體-至-固 相線轉變。 在一實施體系中，中間焊料層430包括等於或低於約 400 °C的熔化溫度。依金屬類型和粒子尺寸而定，該中間 焊料層43〇可具有數百度的熔化溫度變化。例如，固體金 具有約l〇64°C的古典物理學熔化溫度。當金形成本文中所 述奈米粒子中間焊料層430時，其熔化溫度可減低至約 300 °C。此固體-至-固相線溫度降低可用於本揭示所述的所 有奈米粒子焊料組成實施體系。 在中間焊料層430和發泡焊料球410各具不同的金屬 或不同的合金之情況中’可於彼等之間形成金屬間區431 。在一實施體系中，中間焊料層430係銅·錫-銦焊料且發 泡焊料球41〇係銅金屬。在此實施體系中該金屬間區431 係銅-錫金屬間材料。 圖5係根據一實施體系’—包括在基板5 20上的發泡 -12- 1358340
焊料長型墊510之物件500的垂直切面圖。發泡焊料長型 墊5 10係經示意地繪示岀，且根據一實施體系，其可爲孔 胞狀發泡焊料或網狀發泡焊料。根據一實施體系，基板 520包括黏合墊522。在一實施體系中，該黏合墊522展 現出鍍覆法的特性之長型柱狀晶粒形態。根據一實施體系 ，黏合墊522包括閃光層524諸如在銅黏合墊上的金閃光 層524。在一實施體系中，發泡焊料長型墊510展現出介 於約0.2與約0.7範圍內的模數。 在一實施體系中，發泡焊料長型墊510係用中間焊料 層536製備，其可爲與圖4中所繪示與描述的任何中間焊 料層436相同的材料。進一步根據一實施體系，中間焊料 層536奈米粒子金屬可經在明顯低於該金屬的古典物理學 固相線溫度的溫度下處理到回流。 在一實施體系中，發泡焊料長型墊510具有從約25 微米至約200微米範圍內之特性尺寸526。在一實施體系 中，發泡焊料長型墊510具有約106微米的特性尺寸526 大。在一實施體系中，發泡焊料長型墊510的尺寸可由黏 合墊522的尺寸確定。在一實施體系中，黏合墊522係約 106微米。其他尺寸可按照應用而選擇。 在一實施體系中，中間焊料層5 3 6係經由使用奈米粒 子焊料膏基質在基板520上形成。在一實施體系中，該奈 米粒子焊料膏包含金屬粒子，其約1 〇〇%通過20奈米的篩 ，且該基質包括膏諸如助熔劑和揮發性成分。 在一實施體系中’中間焊料層536包括含有銅粒子的 -13- 1358340 奈米粒子焊料膏，且該發泡焊料長型墊510包含銅。此外 ，黏合墊522亦包括銅且閃光層524不存在。在一實施體 系中，中間焊料層536包括含有鎳粒子的奈米粒子焊料膏 ，且發泡焊料長型墊510包括鎳。此外，黏合墊522也包 括鎳和閃光層5 24不存在。在一實施體系中，中間焊料層 536包括含形狀記憶合金諸如鎳-鈦合金粒子之奈米粒子焊 料膏，且發泡焊料長型墊510亦包括形狀記憶合金。在一 實施體系中，中間焊料層536包括含第一類型的金屬粒子 之奈米粒子焊料膏，且發泡焊料長型墊510包括相同的第 一類型之相同金屬。此外，黏合墊5 22亦包括相同的第一 類型之相同金屬且閃光層524不存在。 中間焊料層536的處理包括加熱含奈米粒子的焊料膏 到焊料粒子開始回流的低溫。因爲焊料膏基質實質地保護 在中間焊料層536內的奈米粒子免受腐蝕及/或氧化影響 ，所以中間焊料層5 3 6在回流期間可實質地抗拒晶粒生長 。在一實施體系中，回流後的中間焊料層536具有在從約 50奈米至小於或等於約20微米範圍內之平均晶粒尺寸。 在一實施體系中，回流前的中間焊料層536包括具有 在從約2奈米至50奈米範圍內的尺寸之粒子。在一實施 體系中’中間焊料層536包括具有在從約1〇奈米至約30 奈米範圍內的尺寸之粒子。在一實施體系中，中間焊料層 536包括具有約98 %小於或等於約20奈米範圍內的尺寸之 粒子。 圖6係根據一實施體系形成發泡焊料的製程繪示6〇〇 -14- 1358340 。處理係由首先攙合發泡焊料先質611於可壓縮氣體613 中。在一實施體系中，發泡焊料先質6ii係金屬粒子。在 一實施體系中，可壓縮氣體613對該發泡焊料先質的金屬 係惰性者。在一實施體系中，該可壓縮氣體613係氬氣。 在一實施體系中，發泡焊料先質611包括可促進發泡 焊料形成的金屬界面活性劑。在一實施體系中，發泡焊料 61 1組成包括，以重量百分比計算，約錫-ίο銦_〇_6銅。 φ 在此描述中，發泡焊料先質611組成包括約10%的銦、約 0.6%的銅 '及其餘的錫。基於所得特殊原料及其化學純度 ，也許會存在其他雜質。 • 在圖6中，發泡焊料先質611係經置入罐638中，如 • 金屬硬結技術中所知著。其後將塡充罐638經由壓縮處理 達成包含發泡焊料先質611及可壓縮氣體613的高壓罐 639。在一實施體系中，高壓罐639係經由如金屬硬結技 術中已知之熱均壓法（hot-isostatic pressing，HIPing)完 Φ 成。若該發泡焊料是孔胞狀發泡焊料，則在熱均壓法（ HIPing )之後，於沒有明顯的限制性外壓力下進一步加熱 該高壓罐63 9，且使高壓罐63 9發泡使包括金屬室體612 與金屬壁614的金屬發泡體610得以形成。或者，若發泡 焊料是網狀發泡焊料，則在熱均壓法（HIPing )之後，於 沒有明顯的限制性外壓力下進一步加熱該高壓罐63 9，且 使該高壓罐639發泡使包括金屬節614’的金屬發泡體610’ 得以形成。 在一實施體系中，塡充罐63 8不經熱均壓法，但其先 -15- 1358340 經加熱導致發泡焊料先質611的燒結，如在金屬硬結技術 中所知者。燒結不會引致發泡焊料先質的徹底回流，反而 ，會引起在兩個發泡焊料先質611出現處之間的接觸點 640之成核現象（nucleation )。發泡焊料先質611的第二 次加熱形成金屬發泡體使得發泡焊料發生首次燒結和二次 加熱膨脹。在一實施體系中，首次燒結即達成發泡焊料使 得金屬發泡體610爲孔胞狀發泡焊料。或者，首次加熱達 成發泡焊料使具有金屬節614’的金屬發泡體610’得以形成 〇 在一實施體系中，塡充罐638係在沒有明顯外部加熱 之下先固結’且於以二次加熱以引起焊料先質611膨脹。 在一實施體系中，二次加熱完成發泡焊料使得金屬發泡體 610爲孔胞狀發泡焊料。或者，二次加熱完成發泡焊料使 具有金屬節614’的金屬發泡體610’得以形成。 其他技術也可用以形成發泡焊料。在一實施體系中， 係使用熔模鑄造如技藝中所知者。在一實施體系中，係使 用熔融加工配合金屬氫化物的分解，其形成在發泡焊料中 生成多孔的氣體。在一實施體系中，係採用利用金屬氫化 物的分解之粉末加工。在一實施體系中，係使用聚合物預 發泡體作爲臨時支撐結構以用於支撐凝固中的發泡焊料； 其後驅除掉聚合物預發泡體。 在一實施體系中，係將金屬粉末裝塡到~罐中，除氣 且隨後用氬氣加壓。將該罐熱均壓法（HIP ed )以固結金 屬粉末。固結之後’加熱該罐以經由在經熱均壓法（ -16- 1358340 HIPed)的粉末中周圍基質的蠕動使截留的氣體發生膨脹 。該技術可芾來產生具有在約G.6至約0.8範圍內的裝塡 密度之多孔型金屬。其多孔的尺寸和分布可經由使用恰當 的氣體壓力、金屬界面活性劑含量、加熱時間、溫度、及 其他參數予以精確地控制。
在一實施體系中，於形成金屬發泡體610或金屬發泡 體610’後，將該金屬發泡體（在下文中稱爲“金屬發泡體 610”）進一步處理以製備焊料凸塊。在一實施體系中，金 屬發泡體610係先在沒有破壞發泡品質之下予以擠壓，及 以線形式使用壓頭機裁切成短段直到線實質上呈立方體或 實心圓柱形爲止。發泡焊料的實質立方體或實心圓柱形件 的處理包括滾筒打磨以達成更具球形，或在磨機內硏磨。 在一實施體系中，實質立方體或實心圓柱形發泡焊料的自 體硏磨係在滚磨機中完成。在一實施體系中，實質立方體 或實心圓柱形發泡焊料的半自體硏磨係在滾磨機內加入首 批量的硏磨介質諸如陶瓷球而完成。在一實施體系中，實 質立方體或實心圓柱形發泡焊料的磨機硏磨係在滾磨機內 加入第二批量的硏磨介質而做成，其中該第二批量大於首 批量的硏磨介質》在一實施體系中，在首次硏磨該發泡焊 料成爲球形之後，在較低極端的滾筒打磨環境中進行表面 加工。 根據一實施體系，在造出發泡焊料芯或發泡焊料球之 後，經由電鍍將焊料塗覆於發泡焊料。再度參考圖3。於 發泡焊料芯316係一形狀記億發泡體之情況中，進行鎳鍍 -17- 1358340 覆程序以在形狀記憶合金和黏合墊3 22之間創造增強的可 濕性。於有閃光層324之情況中，根據一實施體系，可排 除鍍覆程序。 圖7係說明根據不同實施體系的程序流程之流程圖° 在7 1 0，該程序包括在一罐內形成含有摻合氣體的發 泡焊料先質。
在720，該程序包括壓製該罐。該程序可包括均壓法 或 HIPing 。 在730，該程序包括在引起發泡焊料先質形成孔胞狀 發泡體或網狀發泡體的條件下加熱該罐。在一實施體系中 ，該程序係終止於720。 在740，該程序包括將發泡焊料形成爲發泡焊料球或 成爲發泡長型焊料墊。
在75 0，一程序實施體系包括在黏合墊上形成中間焊 料層。在一實施體系中，該中間焊料層係奈米粒子焊料預 形成物。 在752，該程序包括在中間焊料層上形成發泡焊料諸 如發泡焊料凸塊或發泡焊料長型墊。 在754，該程序包括回流該中間焊料層以黏合於發泡 焊料。在一實施體系中，該程序終止於754。 圖8係根據一實施體系形成奈米多孔焊料的製程繪示 800。處理開始於先將發泡焊料先質811與發泡劑813攙 合。在一實施體系中，發泡焊料先質811係具有在約5奈 米至約50奈米範圍內的平均粒子直徑之金屬粒子。在一 -18- 1358340 實施體系中，發泡焊料先質811係具有在約10奈米至約 40奈米範圍內的平均粒子直徑之金屬粒子。在一實施體系 中，發泡焊料先質811係具有在約15奈米至約30奈米範 圍內的平均粒子直徑之金屬粒子。在一實施體系中，發泡 焊料先質811係具有約99%通過20奈米及約98%大於約5 奈米的平均粒子直徑之金屬粒子。 在一實施體系中，發泡劑813係金屬氫化物諸如氫化 φ 鈦（TiH2 )。在一實施體系中，發泡劑813係金屬氫化物 諸如氫化銷（ZrH2 )。在一實施體系中，發泡劑813係金 屬氫化物諸如氫化給（HfH2 )。在一實施體系中，發泡劑 ' 8 1 3係耐火性金屬氫化物，以RH2表示。在一實施體系中 - ，發泡劑813實質地匹配發泡焊料先質之粒子尺寸分布。 在一實施體系中，發泡焊料先質811包括有助於發泡 焊料形成的金屬界面活性劑。在一實施體系中，發泡焊料 先質811組成包括，以重量％計算，約錫-10銦-0.6銅。 Φ 在此描述中，發泡焊料先質811組成包括約10%的銦、約 0.6%的銅，及其餘的錫。基於所得特殊原料和其化學純 度，可能含有其他雜質。 在圖8中，發泡焊料先質811和發泡劑813都被放置 到混合容器83 8之內，例如，如金屬粉碎技藝中所知者。 然後操作混合容器838，將發泡焊料先質811及發泡劑 813摻合完成先質-發泡劑混合物。 在一實施體系中，先質-發泡劑的混合物係在軸向壓 縮模具840內壓縮。壓縮模具爲，例如，在粉末冶金學固 -19- 1358340 結技術中使用者》—砧842接收先質-發泡劑混合物844 及由通條8 46壓入砧842之內。於軸向壓縮之後，結果是 軸向壓縮小球848。 在一實施體系中，係在擠壓模具850中壓縮先質-發 泡劑混合物。擠壓係，例如，在粉末冶金學擠壓技藝中所 知者。先質-發泡劑混合物844係由通條846壓入擠壓模 具850之內。擠壓之後，結果是擠出小球852。 在一實施體系中，無論是軸向壓縮小球848抑或擠出 小球8 5 2均爲奈米多孔焊料先質，其經進一步加工，諸如 輥軋成爲軋製片料854或8 5 6。在一實施體系中，該小球 或該軋製片料都自小球或軋製片料搗鎚成實質球形的奈米 多孔焊料先質小球供進一步加工所用。 來自壓縮或擠出小球的實質立方體或實心圓柱形奈米 多孔焊料先質件之加工包括滾筒打磨成爲更爲球形，或在 磨機中硏磨。在一實施體系中，奈米多孔焊料先質的自磨 係在滾磨機內完成。在一實施體系中，奈米多孔焊料先質 的半自磨係在滾磨機內用第一量的硏磨介質諸如陶瓷球完 成。在一實施體系中，奈米多孔焊料先質的磨機硏磨係在 滾磨機內用第二量的硏磨介質完成，此第二量大於第一硏 磨介質量。在一實施體系中，於首次硏磨奈米多孔焊料先 質到達成球形之後，係在較不極端的滾筒打磨環境中進行 表面修整。 於將奈米多孔焊料先質形成爲所欲形狀之後，在加熱 下進一步處理該所欲形狀以達成奈米多孔焊料858。 -20- 1358340 圖9A係根據一實施體系，在奈米多孔性焊料處理期 間一物件9 0 0的垂直頌面圖。小球9 1 0，諸如奈米多孔焊 料先質，係經配置於安裝基板92〇。在一實施體系中，安 裝基板920爲一板。。在一實施體系中，安裝基板920爲 —晶元。在一實施體系中，安裝基板920包括黏合墊922 。在一實施體系中，上基板932包括上基板黏合墊934, 且該上基板93 2也接觸小球910。
小球9 1 0的處理係在熱環境中回流，如由虛線9 3 6所 示者爲諸如烤爐之熱空間。 在一實施體系中，小球910包括在本揭示中陳述的任 何尺寸分布範圍內之奈米粒子發泡焊料先質。類似地，也 含有發泡劑，其經實質均勻地混合以諸如在回流期間幫助 小球9 1 0膨脹。在一實施體系中，小球9 1 0的加熱係在從 約150°C至260°C的溫度範圍內進行。在一實施體系中，於 回流期間，發泡劑會釋出氣體，諸如從金屬氫化物釋出的 氫氣。當奈米多孔焊料先質開始在固相線回流時成核，在 初生奈米級氣泡上的表面張力與發泡焊料先質的奈米級粒 子之晶粒生長之間的均衡被取消。因此之故，克服初生奈 米級氣泡的尺寸之晶粒尺寸就可避免。 在一實施體系中，回流係在超壓下進行諸如在熱均壓 法（HIPing)環境中，但溫度係在從約150°C至約260°C的 範圍內。在此實施體系中，超壓係平衡初生釋放氣體的壓 力，而其他者係平衡回流期間發生的回流焊料濕潤且甚至 於初期奈米級氣泡的重力效應。在一實施體系中，在回流 -21 - 1358340 焊料中的初生奈米級氣泡係在實質的斯托克斯流態（ Stokes flow regime )中，其亦包括蠕動流。
圖9B係在根據一實施體系的奈米多孔性焊料進一步 處理後，在圖9A中示出之物件的垂直切面圖。物件90 1 業經處理使得在回流小球9 1 1中形成奈米孔，其中一個以 指示數字9 09表出。在一實施體系中，回流小球911內的 多孔性程度係在從約1%至約70%的範圍內。在一實施體 系中，回流小球911的相對密度係在從約0.1至約0.9的 範圍內。“相對密度”意指回流小球9 1 1的密度係相對於相 同材料的實心焊料。在一實施體系中，回流小球911具有 約〇·5的相對密度。在一實施體系中，發泡焊料回流小球 911具有約0.6的相對密度。在一實施體系中，回流小球 911具有約0.7的相對密度。在一實施體系中，回流小球 911具有約〇.8的相對密度。
圖1〇係根據一實施體系，處理奈米多孔性焊料先質 的程序流程圖。 在1010，該程序包括將奈米焊料先質和發泡劑摻合。 在1 020，該程序包括將奈米焊料先質和發泡劑壓緊到 發泡焊料先質之內。 在1030，該程序包括將奈米焊料先質放置在一安裝基 板和晶元中之一者之上。 在1040，該程序包括將該奈米焊料先質發泡以達成奈 米多孔焊料。 圖11係繪示出根據一實施體系的計算系統之剖開豎 -22- 1358340 觀圖。前述發泡焊料凸塊、發泡焊料長型墊、或奈米多孔 焊料球的一或更多實施體系可用於計算系統，諸如圖n 的計算系統1100之中。在下文中，任何發泡焊料凸塊、 發泡焊料長型墊、或奈米多孔焊料球實施體系，單獨者或 與任何其他實施體系組合者都稱爲一實施體系組態。 5十算系統1100包括’例如’至少一處理器（沒有圖 示出）’其係包在一封裝體1100之內；一資料儲存系統 ^ 1112，至少一輸入裝置諸如鍵盤1114;及至少一輸出裝置 諸如監視器1116。該計算系統11〇〇包括處理數據信號的 處理器’且可包括，例如’微處理器，可得自英代爾公司 (Intel Corporation)。除了鍵盤1114之外，計算系統 • 1100可包括另一使用者輸入裝置諸如滑鼠1118。
爲本揭示的目的，體現根據所主張的內容之組件之計 算系統1 1 0 0可包括利用微電子裝置系統的任何系統，其 可包括’例如’可耦合數據儲存諸如動態隨機存取記憶體 (DRAM )，聚合物記億體，快閃記憶體，和相變記憶體 的至少一發泡焊料凸塊，發泡焊料長型墊，或奈米多孔焊 料球的實施體系。在此實施體系中，該（等）實施體系係 經由耦合到一處理器而耦合到該等功能體之任何組合。不 過，在一實施體系中，在此揭示中陳述的實施體系組態係 耦合到任何此等功能性。以一範例實施體系爲例，資料儲 存體包括晶元上的一埋置DRAM高速緩衝記憶體。此外， 在一實施體系中，經耦合到處理器（沒有圖示出）的實施 體系組態爲具有耦合到DRAM高速緩衝記憶體的資料儲存 -23- 1358340 體之實施體系組態的系統之一部分。此外，在一實施體系 中，實施體系組態係耦合到資料儲存體1 1 1 2。
在一實施體系中，計算系統Π00亦可包括含數位信 號處理器（DSP)，微控製器，應用特異性積體電路（ ASIC)，或微處理器之晶元。在此實施體系中，實施體系 組態係經由耦合到一處理器而耦合此等功能性的任何組合 。以一範例實施體系爲例，DSP (沒有圖示出）係可包括 獨立的處理機的晶片組之部分，且該DSP爲在板1 120上 的晶片組之分開部分。在此實施體系中，實施體系組態係 耦合於DSP，且可存在耦合於封裝體1110內的處理器之 分開的實施體系組態。此外，在一實施體系中，實施體系 組態係耦合於經安裝到與封裝體1 1 1 0 —樣的板1 1 20上之 DSP，至此可理解者，實施體系組態可如同針對計算系統 1100所陳述者予以組合，配合以在本揭示內的發泡焊料凸 塊、發泡焊料長型墊、或奈米多孔焊料球等各實施體系組 態所陳述的實施體系組態和彼等的相等物組合。 圖12爲根據一實施體系的計算系統之圖解。所示電 子系統1200可體現圖11中所示計算系統11〇〇，但電子系 統係更一般地繪示出。電子系統1200摻組至少一電子組 合體1210’諸如圖3-5中所示的1C封裝體。在一實施體 系中，電子系統1200係計算機系統，其包括系統匯流排 1 220以電耦合到電子系統1 200的各組件。根據不同的實 施體系’該系統匯流排1220爲單匯流排或多匯流排的任 何組合。電子系統1200包括提供電力到積體電路1210之 -24- 1358340 電壓源1 23 0。在某些實施體系中，電壓源1 230係通過系 統匯流排i 220供給電流予積體電路i 2 i 0。
根據一實施體系，積體電路1210係經電耦合到系統 匯流排1220且包括任何電路、或電路的組合。在—實施 體系中，積體電路1210包括可爲任何類型的處理器1212 。於用於本文中之時，處理器1212意爲任何類型的電路 ，諸如，但不限於，微處理器、微控製器、圖形處理機、 數位信號處理器、或他類處理器。可包括於積體電路1210 中的其他類型的電路爲慣用電路或ASIC，諸如供用於無 線電裝置上的通信電路1214，諸如行動電話、尋呼機、手 提電腦、收發兩用無線電設備、及相似的電子系統。在一 實施體系中，處理器1210包括內置晶片記憶體1216，諸 如SRAM。在一實施體系中，處理器1210包括內置晶片 記憶體1 2 1 6，諸如增強型動態隨機存取記憶體（eDRAM 在一實施體系中，電子系統1200亦包括外記憶體 1 240，其可轉而包括適用於特殊應用的一或多種記億元件 ，諸如RAM形式的主記憶體1242，一或多種的硬碟機 1 244，及/或一或多種驅動器，其可操作可拆卸媒體1246 ，諸如磁盤、高密度磁片（CDs )、數位視頻光碟（DVDs )、快閃記憶體鍵、及技藝中所知的其他可拆卸媒體。 在一實施體系中，電子系統1 200亦包括顯示裝置 1 250、音頻輸出1 260。在一實施體系中，電子系統1200 亦包括控制器1270，諸如鍵盤、滑鼠、追蹤球、遊戲控製 -25- 1358340 器、微音器、語音識別裝置、或任何其他類型的輸入資訊 進電子系統1200的裝置。 如於此所知者，積體電路1210可應用於許多不同實 施體系中’包括電子封裝體、電子系統、計算機系統、— 或多種構製積體電路的方法，及一或多種構製包括積體電 路和於本文中於各種實施體系中陳述的發泡焊料實施體系 之電子組合體之方法，及彼等的技藝公認之等效物。該元 件、材料、幾何、尺寸、及操作序列全部都可以變異以配 合特殊封裝需求。 至此可以理解者，在此揭示中陳述的發泡焊料實施體 系可應用於傳統電腦以外的裝置和設備。例如，可以用實 施體系組態封裝晶元，且放置於可檇式裝置，諸如無線通 訊器或手提式裝置諸如個人數據助理及類似者之中。另一 例子爲可用實施體系組態封裝且置於運載工具中的晶元， 諸如置於汽車、火車頭、水運工具、飛機、或太空船中。 本發明摘要係提供以遵守37C.F.R.§1.72(b)之摘要 要求，旨在使讀者迅速探知本技術揭示的本質和要點。其 係在下述了解下提出：其不是用於解釋或限制申請專利範 圍的範圍或意義。 在前述“詳細說明”中，將各種特徵一起集合於單一實 施體系中用以將本揭示集爲一整體。此種揭示方法不可以 解釋爲反映出的所主張的本發明實施體系需要比申請專利 範圍中每一項明確地敘述出者更多的特徵之意圖。反而， 如下面申請專利範圍所反映者，本發明主體係在於少於單 -26- 1358340 一所揭示實施體系的總體特徵。因此，下面的申請專利範 圍係藉此納入“詳細說明”中，申請專利範圍每—項本身都 作爲分開的較佳實施體系。 熟諳此技者都可輕易理解者’對於爲解釋本發明本質 所說明和闡述的諸部件之細節、材料、及配置與方法階段 可做出各種其他改變而不違離附加申請專利範圍中表出的 本發明原理和範圍。
【圖式簡單說明】 爲了描述獲得本實施體系的方式，要參照後附圖式中 所不的特定實施體系呈現對上面簡述的實施體系之更特別 說明。要理解者’此等圖式僅繪出典型實施體系，彼等不 一定按比例描繪，且因此不可視爲對其範圍的限制，該等 實施體系要經由使用所附圖式以更加的具體內容和細節予 以說明和解釋，其中：
圖1係對展示出根據本發明一實施體系的孔胞狀發泡 形態的發泡焊料之光學顯微照片的電腦影像繪示。 圖2係對展示出根據本發明一實施體系的網狀發泡形 態的發泡焊料之光學顯微照片的電腦影像繪示。 圖3係根據本發明一實施體系，—包括在基板上的發 泡焊料芯及焊料殻之物件的垂直切面圖。 圖4係根據本發明一實施體系，一包括在基板上的發 泡焊料球及中間焊料層之物件的垂直切面圖。 圖5係根據本發明一實施體系，一包括在基板上的發 -27- 1358340 泡焊料長型墊之物件的垂直切面圖。 圖6係根據本發明一實施體系，形成發泡焊料的製程 描述。 圖7係根據本發明—實施體系，說明方法流程之流程 圖。 圖8係根據本發明一實施體系，形成奈米多孔性焊料 的製程描述。 圖9A係根據本發明一實施體系，在奈米多孔性焊料 處理期問之物件的垂直切面圖。 圖9B係在根據本發明一實施體系的奈米多孔性焊料 進一步處理後，在圖9A中示出之物件的垂直切面圖8 圖〗〇係根據本發明一實施體系，處理奈米多孔性焊 料先質的程序流程圖。 圖11係繪示出根據本發明一實施體系的計算系統之 剖開豎觀圖；及 圖12係根據本發明一實施體系的計算系統之不意圖 【主要元件符號說明】 1 00, 200 :光學顯微照片繪示 Π 〇 :發泡焊料凸塊 1 12, 3 12 :孔胞狀室體 114, 3 14 :孔胞狀壁體 2 1 0 :發泡焊料凸塊 -28- 1358340 2 14 :節 300,400，500, 900, 90 1 ：物件 3 1 6 :發泡焊料芯 318 :焊料殼 320, 420: 520 ：基板 322, 422, 43 4, 522 ：黏合墊 3 24, 424, 524 ：閃光層 3 2 6 :直徑 328 :厚度 4 1 0 :發泡焊料球 430，536:中間焊料層 4 3 1 :金屬間區 43 2, 93 2 :上基板 5 1 0 :發泡焊料長型墊 5 2 6 :特性尺寸 600, 800:製程繪示 610,610’：金屬發泡體 611，811 :發泡焊料先質 612 :金屬室體 613 :可壓縮氣體 6 14 :金屬壁 614’ ：金屬節 63 8 :罐 63 9 :高壓罐 -29- 1358340 640 :接觸點 8 1 3 :發泡劑 8 3 8 :混合容器 840:軸向擠壓模具 842 ：砧
844 :先質-發泡劑混合物 8 4 6 :通條 8 4 8 :軸向壓縮小球 8 50 :擠壓模具 8 5 2 :擠出小球 854, 856:軋製片料 8 5 8 :奈米多孔焊料 909 :奈米孔 9 1 0 :小球
9 1 1 :回流小球 920 :安裝基板 934 :上基板黏合墊 1 000 :程序流程圖 1110 :封裝體 1 1 1 2 :資料儲存系統 1 1 14 :鍵盤 1 1 1 6 :監視器 Π 1 8 :滑鼠 1120 :板 -30- 〇 1358340 1 200 ： 電子系統 ϊ 2 1 ϋ ： 電子組合體 12 12 : 處理器 1214 : 通信電路 1216 ： I 內置晶片記憶體 \ 1220 ： 系統匯流排 1 23 0 ： 電壓源 Ο 1240 : 外記憶體 1 242 ： 主記憶體 1 244 ： 硬碟機 1 246 ： 可拆卸媒體 1 250 ： 顯示裝置 1 260 ： 音頻輸出 1 270 ： 控制器 -31 -

Claims (1)

1358340 0 附件3A :第095146439號申請專利範圍修正本 民國100年10月28日修正 十、申請專利範圍 1. —種物件，其包括： 第一種材料之發泡焊料芯，其中該發泡焊料包括形狀 記憶合金； 基板，在其上配置著該發泡焊料芯：及 一中間焊料層，其配置於該基板之上且接觸該發泡焊 料芯，其中該中間焊料層比該發泡焊料芯更密實。 2. —種物件，其包括： 第一種材料之發泡焊料芯，其中該發泡焊料包括形狀 目己憶合金 '< 基板，在其上配置著該發泡焊料芯； 一中間焊料層，其配置於該基板之上且接觸該發泡焊 料芯，其中該中間焊料層包括約20微米的平均晶粒尺寸 直徑；及 一黏合墊作爲該基板的部分，其中該黏合墊係接觸該 中間焊料層，且其中該黏合墊包括長型柱狀之晶粒形態特 性。 3. —種物件，其包括： 第一種材料之發泡焊料芯，其中該發泡焊料包括形狀 5己憶合金；及 基板，在其上配置著該發泡焊料芯， 其中該第一種材料的發泡焊料芯包括銅，且該物件進 1358340 一步包括： 一中間焊料層，其配置於該基板之上且接觸該發泡焊 料芯，其中該中間焊料層包括銅：及 一黏合墊作爲該基板的部分，其中該黏合墊係接觸該 中間焊料層，其中該黏合墊包括長型柱狀之晶粒形態特性 ，且其中該黏合墊包括銅。 4. 一種物件，其包括： 第一種材料之發泡焊料芯，其中該發泡焊料包括形狀 記憶合金；及 基板，在其上配置著該發泡焊料芯，其中該發泡焊料 芯係配置在該基板上的長型墊：及 —黏合墊作爲該基板的部分，其中該黏合墊係接觸該 長型墊。 5. —種形成發泡焊料的方法，其包括： 攙合焊料先質與可壓縮氣體：及 使該焊料先質膨脹。 6. 如申請專利範圍第5項之方法，其進一步包括： 將該焊料先質和可壓縮氣體放置於一罐內：及 以選自均壓法（i s 〇 s t a t i c p r e s s i n g，IP )和熱均壓法（ hot isostatic pressing, HIP)的方法加壓該罐。 7. 如申請專利範圍第5項之方法，其進一步包括： 將該焊料先質和可壓縮氣體放置於一罐內，其中該焊 料先質係可燒結粒狀物；及 燒結該可燒結粒狀物》 1358340 8·如申請專利範圍第5項之方法，其中該使該焊料 先質膨張係包括加熱該可壓縮氣體。 9· 一種方法，其包括： 於一黏合墊上形成奈米粒子焊料預形成物； 在該奈米粒子焊料預形成物上形成發泡焊料凸塊；及 回流該奈米粒子焊料預形成物。 10·如申請專利範圍第9項之方法，其中該形成奈米 粒子焊料預形成物包括在基質內的銅分散物，其中該銅分 散物具有約100%爲20奈米或更小的平均粒子直徑，且其 中該形成該發泡焊料凸塊包括施加銅發泡焊料凸塊。 11. 如申請專利範圍第9項之方法，其中該形成奈米 粒子焊料預形成物包括在基質內的銅分散物，其中該銅分 散物具有約100%爲約20奈米或更小的平均粒子直徑，其 中該形成該發泡焊料凸塊包括施加銅發泡焊料凸塊，且其 中該回流該奈米粒子焊料預形成物係在400 °C或較低的溫 度範圍進行。 12. 如申請專利範圍第9項之方法，其中該形成奈米 粒子焊料預形成物包括在基質內的銅分散物，其中該銅分 散物具有約100%爲約20奈米或更小的平均粒子直徑，其 中該形成該發泡焊料凸塊包括施加銅發泡焊料凸塊，且其 中該黏合墊包括銅。 13. —種形成奈米多孔焊料的方法，其包括： 攙合奈米焊料先質與發泡劑；及 經由從該發泡劑釋放氣體而使該奈米焊料先質膨脹。 -3- 1358340 I4·如申請專利範圍第13項之方法，其進一步包括 壓緊該奈米焊料先質和發泡劑，其係選自軸向壓緊和 擠壓。 15. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該膨脹係 以奈米焊料先質和發泡劑的熱均壓法予以助成。 16. 如申請專利範圍第13項之方法，其進一步包括 將該焊料先質和可壓縮氣體放置於一罐內，其中該焊 料先質係可燒結粒狀物；及 燒結該可燒結粒狀物。
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Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7422141B2 (en) * 2004-01-22 2008-09-09 Hrl Laboratories, Llc Microparticle loaded solder preform allowing bond site control of device spacing at micron, submicron, and nanostructure scale
US7531385B1 (en) * 2005-03-29 2009-05-12 Panasonic Corporation Flip chip mounting method and method for connecting substrates
JP2007287712A (ja) * 2006-04-12 2007-11-01 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置、半導体装置の実装構造、及びそれらの製造方法
US7884488B2 (en) * 2008-05-01 2011-02-08 Qimonda Ag Semiconductor component with improved contact pad and method for forming the same
US20110114707A1 (en) * 2009-11-19 2011-05-19 Santa Barbara Infrared Method for creating highly compliant thermal bonds that withstand relative motion of two surfaces during temperature changes using spacing structures
CN102812520B (zh) * 2010-03-18 2016-10-19 古河电气工业株式会社 导电性糊料和由该糊料得到的导电连接部件
EP2560197A4 (en) 2010-03-19 2016-04-27 Furukawa Electric Co Ltd CONDUCTIVE CONNECTING ELEMENT AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
NL2005112C2 (en) 2010-07-19 2012-01-23 Univ Leiden Process to prepare metal nanoparticles or metal oxide nanoparticles.
JP2012092228A (ja) * 2010-10-27 2012-05-17 Nitto Denko Corp 発泡性組成物、発泡性成形体および発泡体
CN102672365B (zh) * 2011-03-07 2016-08-03 三星半导体(中国)研究开发有限公司 焊球及其制造方法
TWI601157B (zh) * 2011-12-13 2017-10-01 道康寧公司 組成物及由其所形成之導體
JP5946060B2 (ja) * 2012-05-28 2016-07-05 国立大学法人広島大学 接合部材、その形成方法及び装置
JP2013247295A (ja) * 2012-05-28 2013-12-09 Fujitsu Ltd 導電性接合材料、並びに電子部品及び電子機器
KR101296372B1 (ko) * 2012-08-21 2013-08-14 한국생산기술연구원 프리 리플로우 방식의 이종재질 솔더간 솔더링 장치 및 솔더링 방법
US8920934B2 (en) * 2013-03-29 2014-12-30 Intel Corporation Hybrid solder and filled paste in microelectronic packaging
WO2014208690A1 (ja) * 2013-06-28 2014-12-31 古河電気工業株式会社 接続構造体、及び半導体装置
US9888584B2 (en) 2014-12-31 2018-02-06 Invensas Corporation Contact structures with porous networks for solder connections, and methods of fabricating same
US9564409B2 (en) * 2015-01-27 2017-02-07 Semiconductor Components Industries, Llc Methods of forming semiconductor packages with an intermetallic layer comprising tin and at least one of silver, copper or nickel
CN106158674A (zh) * 2015-04-16 2016-11-23 清华大学 片间互连方法
TWI575623B (zh) * 2015-12-10 2017-03-21 南茂科技股份有限公司 凸塊結構與其製作方法
CN106180696B (zh) * 2016-08-10 2018-10-16 哈尔滨工业大学深圳研究生院 一种基于Ni@Sn核-壳结构的高温钎料的制备方法
CN106216873A (zh) * 2016-08-12 2016-12-14 哈尔滨工业大学深圳研究生院 一种基于金属锡填充泡沫银的高温钎料制备方法
JP6217836B1 (ja) * 2016-12-07 2017-10-25 千住金属工業株式会社 核材料および半導体パッケージおよびバンプ電極の形成方法
CN106825999B (zh) * 2017-03-14 2019-04-30 武汉理工大学 一种泡沫金属复合焊料片的制备方法
CN108550562B (zh) * 2018-04-24 2020-05-19 维沃移动通信有限公司 一种焊接件、封装组件和电子设备
CN111151912B (zh) * 2020-03-23 2021-08-24 东北石油大学 一种用于SiC陶瓷钎焊的Sn基钎料及其制备方法
CN111151915B (zh) * 2020-03-23 2021-08-24 东北石油大学 一种用于SiC陶瓷低应力钎焊的复合钎料及其制备方法
CN114038877A (zh) * 2021-08-09 2022-02-11 重庆康佳光电技术研究院有限公司 发光芯片及其制作方法和发光组件
CN114833452A (zh) * 2022-03-18 2022-08-02 浙江隆基乐叶光伏科技有限公司 一种锡膏及其生产方法、光伏组件的生产方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL263391A (zh) * 1960-06-21
JPS53100152A (en) * 1977-02-15 1978-09-01 Hitachi Cable Ltd Composite soldering material and manufacture thereof
CN1006141B (zh) * 1987-10-31 1989-12-20 冶金工业部钢铁研究总院 铜基钎焊料
JPH01316993A (ja) 1988-06-16 1989-12-21 Cmk Corp プリント配線板
JPH0596396A (ja) 1991-10-03 1993-04-20 Furukawa Electric Co Ltd:The クリーム半田
US5248475A (en) 1991-10-24 1993-09-28 Derafe, Ltd. Methods for alloy migration sintering
JPH11514300A (ja) 1995-10-06 1999-12-07 ブラウン ユニバーシティ リサーチ ファウンデーション はんだ付けの方法及び配合物
JPH1024386A (ja) * 1996-07-10 1998-01-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd クリームはんだ材料およびその製造方法
US5972521A (en) * 1998-10-01 1999-10-26 Mcdonnell Douglas Corporation Expanded metal structure and method of making same
DE10008257A1 (de) * 2000-02-23 2001-08-30 Alstom Power Schweiz Ag Baden Verfahren zur Reparatur einer Gasturbinenkomponente
DE60221872T2 (de) * 2001-10-26 2008-05-08 Miyazaki Prefecture Kugelförmiges monodisperses metallteilchen
JP2004031696A (ja) * 2002-06-26 2004-01-29 Kyocera Corp 熱電モジュール及びその製造方法
JP2004298962A (ja) * 2003-03-17 2004-10-28 Mitsubishi Materials Corp はんだ接合材及びこれを用いたパワーモジュール基板
US8790472B2 (en) 2004-06-08 2014-07-29 Senju Metal Industry Co., Ltd. Process for producing a solder preform having high-melting metal particles dispersed therein

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Publication number Publication date
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