TWI628256B - 金屬膠及其用於連接組件之用途 - Google Patents

金屬膠及其用於連接組件之用途 Download PDF

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湯瑪士 奎博斯
麥克 沙佛
蘇珊妮 克勞迪亞 達奇
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Abstract

本發明係關於一種金屬膠，其包含(A)75至90重量%之包含含有至少一種有機化合物之塗層之銅及/或銀顆粒、(B)5至20重量%之有機溶劑、及(C)2至20重量%之至少一種類型之不同於顆粒(A)且具有在0.2至10μm範圍內之平均粒度(d50)之金屬顆粒，其中組分(C)之該等金屬顆粒係選自由鉬顆粒及具有10至90重量%銀含量之鎳核心-銀夾套顆粒組成之群。

Description

金屬膠及其用於連接組件之用途
本發明係關於一種金屬膠，及一種用於連接組件之方法，該方法中使用該金屬膠。
在電力及消費電子產品中，對壓力及溫度高度敏感之組件諸如LED或極薄矽晶片之連接特別具有挑戰性。
為此，該等壓力及溫度敏感性組件通常係藉助於膠合彼此連接。然而，黏著技術與其在介於組件之間產生僅包含低導熱性及/或導電性之接觸位點之缺點相關聯。
為解決此問題，使待連接之組件通常經歷燒結。燒結技術係一種以穩定方式連接組件之極簡單方法。
已知在電力電子產品中在燒結製程中使用金屬膠來連接組件。例如，WO2011/026623 A1揭示一種金屬膠，其含有75至90重量%(重量百分比)之至少一種呈包含含有至少一種有機化合物之塗層之顆粒形式存在之金屬、0至12重量%之至少一種金屬前驅物、6至20重量%之至少一種溶劑、及0.1至15重量%之至少一種燒結助劑，及該金屬製劑藉助燒結方法連接組件之用途。
DE 10 2009 000 192 A1揭示燒結材料，其可於用於連接組件之燒結製程中使用且包含經有機方式塗覆之銅、銀及/或金顆粒作為結構顆粒及經非有機方式塗覆(未經塗覆)之金屬及/或陶瓷輔助顆粒。提及 金屬輔助顆粒，應注意此等可提供為由與結構顆粒相同(但不含有機塗層)的材料製成。
本發明之目標係提供一種以穩定方式連接組件之燒結方法。該方法意欲用於在待連接之組件之間產生具有低孔隙度及高導電性及導熱性之接觸位點。該燒結方法適用於在壓力燒結條件下及在少壓力燒結中穩定地連接組件。由該方法製得之呈設於經連接之組件之間之燒結層(經燒結之層)形式之燒結連接甚至在如可在正常使用條件下發生之持續溫度壓迫後不應變成具脆性並不應或幾乎不會形成內部機械張力。連接組件之燒結層中之脆性及機械張力減弱該連接之強度或可甚至破壞其，此係在用於連接大表面組件例如大表面散熱片或大表面晶片時專門進口之一問題。大表面組件之實例包括彼等具有>16mm2，例如在>16至12,000mm2範圍內之接觸表面積者。實例包括矩形接觸表面各具有>4mm之邊緣長度之矩形組件，其中較長的邊緣可例如係長度長達150mm。本發明之另一目標係提供一種特別適於實施該燒結方法之金屬膠。
本發明係關於一種用於連接組件之方法，該方法包括提供(a)夾層配置，其包含至少(a1)一個組件1、(a2)一個組件2、及(a3)位於組件1與組件2間之金屬膠，(b)燒結該夾層配置，其中該金屬膠包含(A)75至90重量%之包含含有至少一種有機化合物之塗層之銅及/或銀顆粒、(B)5至20重量%之有機溶劑、及(C)2至20重量%之至少一種類型之不同於顆粒(A)且具有在0.2至10μm範圍內之平均粒度(d50)之金屬顆粒，其中組分(C)之該等金屬顆粒係選自由鉬顆粒及具有10至90重量%銀含量之鎳核心-銀夾套顆粒組成之群。
本發明進一步係關於一種金屬膠，其包含(A)75至90重量%之包含含有至少一種有機化合物之塗層之銅及/或銀顆粒、(B)5至20重量%之有機溶劑、及(C)2至20重量%之至少一種類型之不同於顆粒(A)且具 有在0.2至10μm範圍內之平均粒度(d50)之金屬顆粒，其中組分(C)之該等金屬顆粒係選自由鉬顆粒及具有10至90重量%銀含量之鎳核心-銀夾套顆粒組成之群。
術語「平均粒度」如說明及申請專利範圍中所使用應理解為係指可藉助於雷射繞射測得之一級平均粒徑(d50)。雷射繞射測量可利用適宜粒度測量裝置，例如由Malvern Instruments製造之Mastersizer 3000進行。
根據本發明之金屬膠就組分(A)而言包含75至90重量%，較佳77至89重量%，更佳78至87重量%，及甚至更佳78至86重量%之包含含有至少一種有機化合物之塗層之銅及/或銀顆粒。當前給定的重量包括位於該等顆粒上之塗層化合物之重量。
術語銅及/或銀顆粒(A)應理解為包括由純金屬(純度至少99.9重量%)以及含有至多10重量%之至少一種其他合金金屬之合金組成之顆粒。合適的合金金屬之實例為銅、銀、金、鎳、鈀、鉑及鋁。
就組分(A)而言，銀顆粒，特定言之彼等由純銀製成者為較佳。
銅及/或銀顆粒(A)可具有不同形狀。其等可例如呈薄片形式存在或具有球形(似球)形狀。根據一尤佳實施例，其等採用薄片形狀。然而，此不排除使用之小部分銅及/或銀顆粒具有不同形狀。然而，較佳至少70重量%，更佳至少80重量%，甚至更佳至少90重量%或100重量%之銅及/或銀顆粒係呈薄片形式存在。
該等銅及/或銀顆粒係經塗覆。
術語顆粒之塗層應理解為係指顆粒之表面上之堅固黏著層。
該等銅及/或銀顆粒之塗層包含至少一種類型之塗層化合物。
該等塗層化合物係有機化合物。
充作塗層化合物之有機化合物係防止該等銅及/或銀顆粒聚結之含碳化合物。
根據一較佳實施例，該等塗層化合物具有至少一個官能基。可設想之官能基尤其包括羧酸基、羧酸酯基、酯基、酮基、醛基、胺基、醯胺基、偶氮基、醯亞胺基或腈基。羧酸基及羧酸酯基係較佳的官能基。羧酸基可係去質子化。
該等具有至少一個官能基之塗層化合物較佳係飽和、單不飽和或多不飽和有機化合物。
除此之外，該等具有至少一個官能基之塗層化合物可係分支鏈或非分支鏈。
該等具有至少一個官能基之塗層化合物較佳包含1至50個，更佳2至24個，甚至更佳6至24個，及又更佳8至20個碳原子。
該等塗層化合物可係離子性或非離子性。
較佳使用游離脂肪酸、脂肪酸鹽或脂肪酸酯作為塗層化合物。
該等游離脂肪酸、脂肪酸鹽、及脂肪酸酯較佳係非分支鏈。
除此之外，該等游離脂肪酸、脂肪酸鹽、及脂肪酸酯較佳係飽和。
較佳之脂肪酸鹽包括銨鹽、單烷基銨鹽、二烷基銨鹽、三烷基銨鹽、鋁鹽、銅鹽、鋰鹽、鈉鹽、及鉀鹽。
烷酯，特定言之甲酯、乙酯、丙酯、及丁酯係較佳的酯。
根據一較佳實施例，該等游離脂肪酸、脂肪酸鹽或脂肪酸酯係具有8至24個，更佳8至18個碳原子之化合物。
較佳之塗層化合物包括辛酸(caprylic acid)(辛酸(octanoic acid))、癸酸(capric acid)(癸酸(decanoic acid))、月桂酸(十二烷酸)、肉豆蔻酸(十四烷酸)、棕櫚酸(十六烷酸)、珍珠酸(十七烷酸)、硬脂酸(十八烷酸)、花生四烯酸(花生酸/二十烷酸)、山萮酸(二十二烷酸)、木蠟酸(二十四烷酸)以及對應之酯及鹽。
尤佳之塗層化合物包括十二烷酸、十八烷酸、硬脂酸鋁、硬脂 酸銅、硬脂酸鈉、硬脂酸鉀、棕櫚酸鈉、及棕櫚酸鉀。
該等塗層化合物可藉由自先前技術已知的習知方法施覆至銅及/或銀顆粒(A)之表面。
可例如在溶劑中漿化該等塗層化合物，特定言之上文提及之硬質酸鹽或棕櫚酸鹽，及在球磨機中一起研磨該等漿化的塗層化合物與銅及/或銀顆粒。在研磨之後，乾燥經該等塗層化合物塗覆之銅及/或銀顆粒且接著移除粉塵。
較佳地，相對於整個塗層之有機化合物之分率，特定言之選自由游離脂肪酸、脂肪酸鹽及脂肪酸酯組成之群之化合物之分率，係至少60重量%，更佳至少70重量%，甚至更佳至少80重量%，又更佳至少90重量%，尤其至少95重量%，至少99重量%或100重量%。
相對於經塗覆之銅及/或銀顆粒之重量的該等塗層化合物之分率，較佳選自由游離脂肪酸、脂肪酸鹽及脂肪酸酯組成之群之塗層化合物之分率係<5重量%，例如0.01至2重量%，較佳0.3至1.5重量%。
定義為塗層化合物之質量與銅及/或銀顆粒之表面積之比的塗覆程度較佳係0.00005至0.03g，更佳0.0001至0.02g塗層化合物每平方米(m2)銅及/或銀顆粒表面積。
本發明金屬膠就組分(B)而言包含6至20重量%，較佳7至18重量%，更佳8至17重量%，及又更佳10至15重量%之有機溶劑(即，一種有機溶劑或至少兩種有機溶劑之混合物)。
該一或多種有機溶劑(B)係常用於金屬膠之有機溶劑。實例包括萜品醇、N-甲基-2-吡咯啶酮、乙二醇、二甲基乙醯胺、1-十三醇、2-十三醇、3-十三醇、4-十三醇、5-十三醇、6-十三醇、異十三醇(除了倒數第二個C原子上之甲基取代以外)、未經取代之1-羥基-C16-C20-烷烴(諸如16-甲基十七烷-1-醇)、二元酯(較佳係戊二酸、己二酸或琥珀酸之二甲酯或其混合物)、甘油、二乙二醇、三乙二醇、及具有5至 32個C原子、更佳10至25個C原子、及甚至更佳16至20個C原子之脂族烴(尤其係飽和脂族烴)。該等脂族烴係例如由Exxon Mobil以商標名ExxsolTM D140或以商標名Isopar MTM銷售。
對本發明必要的是金屬膠就組分(C)而言包含2至20重量%之至少一種類型之不同於顆粒(A)且具有在0.2至10μm範圍內之平均粒度(d50)之金屬顆粒，其中組分(C)之該等金屬顆粒係選自由鉬顆粒及具有10至90重量%，較佳15至30重量%，特定言之25重量%之銀含量之鎳核心-銀夾套顆粒組成之群。
該等形成組分(C)之顆粒不同於銅及/或銀顆粒(A)。其為鉬顆粒或具有10至90重量%，較佳15至30重量%，特定言之25重量%之銀含量之鎳核心-銀夾套顆粒[經銀塗覆(包封)之鎳顆粒]中任何一者或鉬顆粒與具有10至90重量%，較佳15至30重量%，特定言之25重量%之銀含量之鎳核心-銀夾套顆粒之組合。換言之，該等鎳核心-銀夾套顆粒之銀夾套佔鎳核心-銀夾套顆粒總重量之10至90重量%，較佳15至30重量%，特定言之25重量%。
特定言之，該等顆粒(C)既不包含薄片亦不包含針狀物，具體而言，其包含在例如1至3，較佳1至2範圍內之形狀因子。
當前使用的術語「形狀因子」係指顆粒之形狀並意指顆粒之最大及最小縱向延伸之比率。其可通過分析顯微圖藉由測量統計上合理數目之顆粒例如2,500至3,000個個別顆粒之尺寸來確定。例如，可使用在完整放大5,000倍下，耦合至自動圖像分析系統之光學顯微鏡來達成該目的。
包含在1至3或1至2之指定範圍內之形狀因子之顆粒的特徵在於，例如，具有球形(形狀因子1)、基本上球形、橢圓或卵形狀、不規則但緊湊之形狀、所謂紐扣之形狀等，但在任何情況中，具有偏離片狀(薄片)針狀之形狀。顆粒(C)之表面可係平滑或不規則，例如，粗 糙或格子化。
在一個實施例中，該等形成組分(C)之鎳核心-銀夾套顆粒不具有塗層。
本發明金屬膠可包含0至12重量%，較佳0.1至12重量%，更佳1至10重量%，及甚至更佳2至8重量%之至少一種金屬前驅物(D)。
在本發明之範疇中，金屬前驅物應理解為意指含有至少一種金屬之化合物。較佳地，該化合物在低於200℃之溫度下分解同時釋放金屬。因此，在燒結製程中使用金屬前驅物較佳地與原位產生金屬相關聯。容易確定化合物是否係金屬前驅物。例如，可在具有銀表面之基板上沉積含有待測試之化合物之膠，接著加熱至200℃，且維持該溫度20分鐘。接著，測試待測試之化合物是否在此等條件下分解形成金屬。針對此目的，例如，可在測試之前對含金屬之膠組分之內容物稱重以計算金屬之理論質量。於該測試後，藉由重量分析方法來測定沉積於基板上之材料之質量。若沉積於基板上之材料之質量等於金屬之理論質量，考慮到常見的測量誤差，則所測試化合物係金屬前驅物。
根據一較佳實施例，該金屬前驅物係可吸熱分解之金屬前驅物。可吸熱分解之金屬前驅物應理解為係其較佳在保護性氣體氛圍中之熱分解係吸熱過程之金屬前驅物。該熱分解係與金屬自該金屬前驅物之釋放相關聯。
該金屬前驅物較佳包含至少一種選自由銅、銀、金、鎳、鈀及鉑組成之群，特定言之由銅及銀組成之群之元素作為金屬。
可較佳使用以上指定金屬之可吸熱分解之碳酸鹽、乳酸鹽、甲酸鹽、檸檬酸鹽、氧化物或脂肪酸鹽(較佳係具有6至24個碳原子之脂肪酸鹽)作為金屬前驅物。
碳酸銀、乳酸銀、甲酸銀、檸檬酸銀、氧化銀(例如AgO或 Ag2O)、乳酸銅、硬脂酸銅、氧化銅(例如Cu2O或CuO)在具體實施例中用作金屬前驅物。
根據一尤佳實施例，使用碳酸銀及/或氧化銀作為金屬前驅物。
該金屬前驅物(若存在於金屬膠中)較佳呈顆粒形式存在。
該等金屬前驅物顆粒可採用薄片或球形(似球)形狀。較佳地，該等金屬前驅物顆粒係呈薄片形式存在。
除此之外，該金屬膠可包含0至10重量%，較佳0至8重量%之至少一種燒結助劑(E)。燒結助劑之實例包括有機過氧化物、無機過氧化物、及無機酸，諸如例如WO2011/026623 A1中所述者。
除以上所示成分(A)至(E)外，本發明金屬膠亦可含有0至15重量%，較佳0至12重量%，更佳0.1至10重量%之一或多種其他成分(F)。該等其他成分可較佳係常用於金屬膠中之成分。該金屬膠可含有例如分散劑、界面活性劑、消泡劑、黏合劑、聚合物(諸如纖維素衍生物，例如甲基纖維素、乙基纖維素、乙基甲基纖維素、羧基纖維素、羥丙基纖維素、羥乙基纖維素、羥甲基纖維素)及/或黏度控制(流變)劑作為其他成分。
相對於本發明金屬膠(即，其施覆之前)計，針對成分(A)至(F)指定的重量%分率總和累加(例如)達100重量%。因此，本發明金屬膠可藉由混合成分(A)至(F)來製得。在該上下文中可使用熟習此項技術者已知的裝置，諸如攪拌器及三輥研磨機。
本發明金屬膠可特定言之用作燒結膠(即，用於燒結製程中)。燒結應理解為意指藉由加熱使兩個或更多個組件連接而無需銅及/或銀顆粒(A)達成液相。
通過使用本發明金屬膠實施之燒結方法可在施加壓力或不施加壓力來實施。能夠在無壓力下實施該燒結方法意指不論先前施加壓力達成組件間之足夠堅固連接。能夠在無壓力下實施燒結製程容許在該 燒結方法中使用壓力敏感性例如易碎性組件或具有機械敏感性微結構之組件。具有機械敏感性微結構之電子組件在暴曝露於無法接受的壓力時遭遇到電故障問題。
使至少兩個組件連接應理解為意指使第一組件附著在第二組件上。在此上下文中，「在...上」簡單意指該第一組件之表面係連接至該第二組件之表面，而與該等兩個組件或含有該至少兩個組件之配置之相對定位無關。
在本發明之範疇中，術語組件較佳包含單一部件。較佳地，該等單一部件無法進一步拆卸。
根據具體實施例，術語組件係指用於電子產品中之部件。
因此，組件可例如係二極體、LED(發光二極體(lichtemittierende Dioden))、DCB(直接銅結合)基板、引線框架、晶粒、IGBT(絕緣閘極雙極性電晶體(Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode))、IC(積體電路(integrierte Schaltungen))、感測器、散熱元件(較佳係鋁散熱元件或銅散熱元件)或其他被動組件(諸如電阻器、電容器或線圈)。如自本發明目標之說明顯而易見，組件可具體言之包括如上所述之大表面組件。
待連接之組件可係相同或不同組件。
本發明之實施例係關於連接LED與引線框架，連接LED與陶瓷基板，連接晶粒、二極體、IGBT或IC與引線框架、陶瓷基板或DCB基板，連接感測器與引線框架或陶瓷基板。
組件例如組件1及2中之至少一者可(無論如何只要其非由金屬組成)包括至少一個例如呈金屬化層形式之金屬接觸表面，藉此在根據本發明之方法之範疇中實現上述夾層配置。該金屬化層較佳係該組件之一部分。較佳地，該金屬化層係位於該組件之至少一個表面上。
較佳地，藉由本發明金屬膠連接該等組件係藉由該一或多個金 屬化層來實現。
該金屬化層可包含純金屬。因此，該金屬化層可較佳包含至少50重量%，更佳至少70重量%，甚至更佳至少90重量%或100重量%之純金屬。該純金屬係(例如)選自由鋁、銅、銀、金、鈀、及鉑組成之群。
另一方面，該金屬化層可不妨包含合金。該金屬化層之合金較佳含有至少一種選自由鋁、銀、銅、金、鎳、鈀、及鉑組成之群之金屬。
該金屬化層可不妨具有多層結構。因此，待連接之組件之至少一個表面可較佳包含由多個包含上文指定的純金屬及/或合金之層製成之金屬化層。
在本發明之方法中，至少兩個組件係藉由燒結彼此連接。
針對此目的，首先使該兩個組件彼此接觸。在此上下文中，藉助於本發明金屬膠來實現該接觸。針對此目的，提供一種配置，其中本發明金屬膠係位於每兩個該至少兩個組件之間。
因此，若意欲使兩個組件(即，組件1及組件2)彼此連接，則在燒結製程之前使本發明金屬膠位於組件1與組件2之間。另一方面，可設想使多於兩個組件彼此連接。例如，三個組件(即，組件1、組件2、及組件3)可以適宜方式彼此連接，使得組件2位於組件1與組件3之間。在此情況中，本發明金屬膠位於組件1與組件2之間而且位於組件2與組件3之間。
該等個別組件係呈夾層配置存在且彼此連接。夾層配置應理解為意指其中兩個組件中之一者位於另一者之上且該兩個組件基本上相對於彼此平行配置之配置。
可根據先前技術中已知的任何方法產生至少兩個組件及本發明金屬膠之配置，其中該金屬膠係位於該配置之兩個組件之間。
較佳地，首先，使組件1之至少一個表面提供有本發明金屬膠。接著，另一組件2以其一個表面置於已施覆至組件1之表面的金屬膠上。
施覆本發明金屬膠至組件之表面上可藉助習知方法，例如藉助印刷方法(諸如絲網印刷或模版印刷)來進行。另一方面，本發明金屬膠亦可藉由施配技術，藉助針轉移或藉由浸漬來施覆。
在施覆本發明金屬膠後，較佳藉助於金屬膠使該組件之已提供有金屬膠之表面與該組件之待與其連接之表面接觸。因此，本發明金屬膠之層位於待連接之組件之間。
較佳地，介於待連接之組件間之濕層之厚度係在20至100μm範圍內。在此上下文中，該濕層之厚度應理解為意指在乾燥前(若存在的話)及在燒結前待連接之組件之相對表面之間的距離。該濕層之較佳厚度取決於針對施覆金屬膠而選用的方法。若例如藉助於絲網印刷法來施覆金屬膠，則該濕層之較佳厚度可為20至50μm。若藉助於模版印刷來施覆金屬膠，則該濕層之較佳厚度可在20至100μm範圍內。在施配技術中，該濕層之較佳厚度可在20至100μm範圍內。
作為一選項，在燒結之前引入乾燥步驟，即，自經施覆之金屬膠移除有機溶劑。根據一較佳實施例，乾燥後金屬膠中之有機溶劑之分率為相對於本發明金屬膠中(即，準備用於施覆之金屬膠中)之有機溶劑之初始分率計為例如0至5重量%。換言之，根據該較佳實施例，於乾燥期間移除例如95至100重量%之在本發明金屬膠中初始存在之有機溶劑。
若在無壓力之燒結製程中進行乾燥，則該乾燥可在產生該配置之後，即，在使待連接之組件接觸之後進行。若在涉及施加壓力之燒結製程中進行乾燥，則該乾燥可不妨在施覆該金屬膠至該組件之至少一個表面上之後但與待連接之組件接觸之前進行。
較佳地，乾燥溫度係在100至150℃範圍內。
明顯地，乾燥時間取決於本發明金屬膠之組成及待燒結之配置之連接表面之尺寸。常用乾燥時間係在5至45分鐘範圍內。
使由至少兩個組件及位於該等組件之間之金屬膠組成之配置最終經歷燒結製程。
實際燒結係在施加或未施加壓力之製程中在例如200至280℃之溫度下進行。
在壓力燒結中之製程壓力較佳係小於30MPa且更佳小於5MPa。例如，該製程壓力係在1至30MPa範圍內且更佳係在1至5MPa範圍內。
燒結時間(例如)在壓力燒結中為2至60分鐘範圍內，例如在2至5分鐘範圍內及例如在無壓力燒結中為30至60分鐘範圍內。
燒結製程可在不受任何具體限制之氛圍中進行。因此，一方面，該燒結可在含氧氛圍中進行。另一方面，該燒結可不妨在無氧氛圍中進行。在本發明之範疇中，無氧氛圍應理解為意指氧含量不大於10ppm，較佳不大於1ppm，及甚至更佳不大於0.1ppm之氛圍。
燒結係在習知合適的燒結裝置中進行，在該等裝置中可設定上述製程參數。
除了滿足諸如剪切強度之基礎要求之外，由本發明金屬膠及/或在本發明方法中使用本發明金屬膠製得且呈連接組件之燒結層形式存在之複合物之特徵在於其甚至在200℃下持續例如100或200小時之長時間溫度壓迫後之有利行為。結果，幾乎無脆性且僅形成低程度之內部張力。可在實驗室中使用免燒結層來研究脆性行為及內部張力形成之程度。針對此目的，可藉由以下製得例如2.5cm長、1cm寬及100μm厚之免燒結層：藉由模版印刷將待測試之金屬膠施覆至經氧化之銅箔上，在高溫下以常用方式燒結，及隨後使其自經氧化之銅箔拆 卸。經氧化之銅膜之氧化層可起到在拆卸燒結層時簡單釋放之作用。隨後如此製得之免燒結層可在例如於200℃下持續100或200小時之長時間溫度壓迫之前及之後藉由測定彈性模量及翹曲或彎曲(其為測量內部張力之形成之量度)來測試其脆性行為。彈性模量E可由彎曲力X確定，彎曲力X係在彎曲測試中使用具有兩個支撐輥及一個彎曲模具之彎曲裝置依DIN EN ISO 7438：2012-03根據以下公式確定：E=(l3．X)：(4D．b．a3)
˙l：間距，單位為mm
˙X：力，單位為kN，在測定撓曲模量結束時測得(在開始測定撓曲模量時為0kN)
˙D：下垂量，單位為mm
˙b：樣品寬度，單位為mm
˙a：樣品厚度，單位為mm。
在該上下文中，彈性模量越高指示脆性越大；換言之，燒結層之樣品本體在長時間溫度壓迫後彈性模量相比燒結層之未受壓樣品本體之初始值之增量越小，則非期望之顯示脆度之傾向越低。長時間溫度壓迫後曲率之測定可作為多點測量依DIN EN ISO 25178-6：2010-06，使用共焦顯微鏡(參見該標準之項3.3.6)進行，其中低曲率指示低的內部張力形成。
藉由下文實例來說明本發明，然而，此等實例可不如此解釋為以任何方式或形式限制本發明。
實例：
1.製備金屬膠：
首先，藉由混合根據下表之個別成分來製備參考膠P1至P7及本發明金屬膠P8至P13。給定的所有量係以重量%單位計。
銀顆粒：具有d50=4μm之銀薄片，其塗覆有0.6重量%之脂肪酸混合物(25：75重量比之月桂酸/硬脂酸)
氧化鋁：具有d50=2.5μm之顆粒
鎢：具有d50=1.5μm之顆粒
氮化鋁：具有d50=1.5μm之顆粒
二氧化鈦：具有d50=3μm之顆粒
鉬：具有d50=2.1μm之顆粒
經銀塗覆之鎳顆粒：具有d50=5μm之鎳核心-銀夾套顆粒(銀：鎳之重量比=75：25)
2.金屬膠之施覆及燒結：
a)製備免燒結層以測定彈性模量及測定曲率
藉由模版印刷以150μm之濕層厚度將特定金屬膠施覆至銅箔之氧化銅表面。經印刷之表面在各情況中為具有2.5cm．1.0cm尺寸之矩形之全表面。隨後，乾燥(30min，120℃，在循環空氣乾燥烘箱中)所施覆的金屬膠並在250℃及4MPa之壓力下燒結2分鐘。燒結後之層厚度為100μm。使經燒結之金屬層自經氧化之銅箔拆卸以用於隨後的測試。
b)製備樣品以用於測定剪切強度
藉由模版印刷以75μm之濕層厚度施覆特定金屬膠至DCB基板之4mm．4mm之整個表面區域。接著於循環空氣乾燥烘箱中在120℃下乾燥該樣品30min。藉由其4mm．4mm之銀接觸表面在150℃之溫度下將矽晶片置於經乾燥之膠上。在4MPa及250℃下加熱矽晶片2min以將該等組件燒結至DCB。
在燒結之後，藉由測試剪切強度來確定結合。在此上下文中，利用剪切凿在260℃下以0.3mm/s之速率剪切掉矽晶片。藉助於負載電池(DAGE 2000裝置，由德國DAGE製造)測量力。
免燒結層之彈性模量及曲率係藉助彎曲測試於不存在長時間溫度壓迫下或於200℃持續100小時之長時間溫度壓迫後，在各情況中遵循上文所說明之程序來測定。下表顯示所獲得的測量結果：

Claims (12)

  1. 一種金屬膠，其包含(A)75至90重量%之包含含有至少一種有機化合物之塗層之銅及/或銀顆粒、(B)5至20重量%之有機溶劑、及(C)2至20重量%之至少一種類型之不同於顆粒(A)且具有在0.2至10μm範圍內之平均粒度(d50)之金屬顆粒，其中組分(C)之該等金屬顆粒係選自由鉬顆粒及具有10至90重量%銀含量之鎳核心-銀夾套顆粒組成之群。
  2. 如請求項1之金屬膠，其中該等銅及/或銀顆粒(A)係呈薄片形狀。
  3. 如請求項1之金屬膠，其中該至少一種有機化合物係選自由游離脂肪酸、脂肪酸鹽及脂肪酸酯組成之群。
  4. 如請求項1之金屬膠，其中該等鎳核心-銀夾套顆粒之銀含量係在15至30重量%範圍內。
  5. 如請求項4之金屬膠，其中該等鎳核心-銀夾套顆粒具有25重量%之銀含量。
  6. 如請求項1之金屬膠，其中該等顆粒(C)既不包含薄片亦不包含針狀物。
  7. 如請求項6之金屬膠，其中該等顆粒(C)包含在1至3範圍內之形狀因子。
  8. 如請求項1之金屬膠，其除成分(A)至(C)之外亦含有0至12重量%之至少一種金屬前驅物(D)、0至10重量%之至少一種燒結助劑(E)、及0至15重量%之一或多種選自分散劑、界面活性劑、消泡劑、黏合劑、聚合物及/或黏度控制(流變)劑之其他成分(F)。
  9. 一種用於連接組件之方法，該方法由以下步驟組成：(a)提供夾層配置，其包括至少(a1)一個組件1、(a2)一個組件2、及(a3)一種位於組件1與組件2之間之如請求項1之金屬膠，及(b)燒結該夾層配置。
  10. 如請求項9之方法，其中該燒結係於存在壓力或不存在壓力下進行。
  11. 如請求項9或10之方法，其中該等組件為用於電子產品中之部件。
  12. 如請求項11之方法，其中該等組件為具有在>16至12,000mm2範圍內之接觸表面之組件。
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102499022B1 (ko) * 2017-03-15 2023-02-13 쇼와덴코머티리얼즈가부시끼가이샤 접합용 금속 페이스트, 접합체 및 그 제조 방법, 그리고 반도체 장치 및 그 제조 방법
JP2020520410A (ja) 2017-05-12 2020-07-09 ヘレウス ドイチェラント ゲーエムベーハー ウント カンパニー カーゲー 金属ペーストの手段によりコンポーネントを接続する方法
EP3401039A1 (de) 2017-05-12 2018-11-14 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Verfahren zum verbinden von bauelementen mittels metallpaste
WO2019069818A1 (ja) * 2017-10-02 2019-04-11 リンテック株式会社 焼成材料組成物、フィルム状焼成材料の製造方法、及び支持シート付フィルム状焼成材料の製造方法
EP3626785B1 (de) * 2018-09-20 2021-07-07 Heraeus Deutschland GmbH & Co KG Metallpaste und deren verwendung zum verbinden von bauelementen
JP7468358B2 (ja) * 2018-11-29 2024-04-16 株式会社レゾナック 接合体及び半導体装置の製造方法、並びに接合用銅ペースト
TWI815706B (zh) * 2019-09-24 2023-09-11 美商阿爾發金屬化工公司 燒結組成物
CN111036897A (zh) * 2019-12-24 2020-04-21 深圳第三代半导体研究院 一种具有微纳米核壳结构的互连材料制备方法
CN115348907A (zh) * 2020-03-31 2022-11-15 三井金属矿业株式会社 铜颗粒及其制造方法
EP3916122A1 (en) * 2020-05-28 2021-12-01 Solmates B.V. Method for controlling stress in a substrate during laser deposition
CN114520067B (zh) * 2020-11-20 2024-04-05 常州明耀半导体科技有限公司 一种导电浆料及透明显示装置
KR102364576B1 (ko) * 2020-12-16 2022-02-21 서울과학기술대학교 산학협력단 소결접합용 무레진 구리 페이스트 및 이를 이용한 소결접합 방법
US11938543B2 (en) * 2021-04-09 2024-03-26 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Silver sintering preparation and the use thereof for the connecting of electronic components
DE102021121625B3 (de) 2021-08-20 2022-11-03 Danfoss Silicon Power Gmbh Verfahren zum Herstellen einer wenigstens ein aktives elektronisches Bauelement und wenigstens ein passives Bauelement aufweisenden elektronischen Baugruppe
CN114101661A (zh) * 2021-11-25 2022-03-01 重庆大学 一种填充有微纳米金属颗粒的混合浆料的制备方法及其产品和应用
WO2024091090A1 (ko) * 2022-10-28 2024-05-02 (주)에버텍엔터프라이즈 소결접합용 은 페이스트 조성물

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110209751A1 (en) * 2010-01-25 2011-09-01 Hitachi Chemical Company, Ltd. Paste composition for electrode and photovoltaic cell
CN102596486A (zh) * 2009-09-04 2012-07-18 贺利氏材料工艺有限责任两合公司 具有氧化剂的金属糊
CN103137240A (zh) * 2011-12-02 2013-06-05 第一毛织株式会社 用于太阳能电池电极的膏糊组合物、用该组合物制备的电极、以及包括该电极的太阳能电池

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5022582B1 (zh) * 1970-07-22 1975-07-31
JP3467873B2 (ja) 1994-12-02 2003-11-17 株式会社村田製作所 多層セラミック基板の製造方法
JP3513636B2 (ja) * 1995-02-08 2004-03-31 日立化成工業株式会社 複合導電粉、導電ペースト、電気回路及び電気回路の製造法
KR100390638B1 (ko) * 2001-07-09 2003-07-07 남애전자 주식회사 도전성 실리콘 페이스트
WO2005086191A1 (en) * 2004-03-09 2005-09-15 Showa Denko K.K. Solid electrolytic capacitor and the use thereof
US7218506B2 (en) * 2004-03-31 2007-05-15 Tdk Corporation Electrolytic capacitor and method of manufacturing the same
DE102007046901A1 (de) * 2007-09-28 2009-04-09 W.C. Heraeus Gmbh Verfahren und Paste zur Kontaktierung von Metallflächen
JP4961315B2 (ja) * 2007-09-28 2012-06-27 Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 金属被覆ニッケル粉の製造方法
DE102009000192A1 (de) 2009-01-14 2010-07-15 Robert Bosch Gmbh Sinterwerkstoff, Sinterverbindung sowie Verfahren zum Herstellen eines Sinterverbindung
JP5525335B2 (ja) * 2010-05-31 2014-06-18 株式会社日立製作所 焼結銀ペースト材料及び半導体チップ接合方法
DE102010044329A1 (de) * 2010-09-03 2012-03-08 Heraeus Materials Technology Gmbh & Co. Kg Kontaktierungsmittel und Verfahren zur Kontaktierung elektrischer Bauteile
WO2012099877A1 (en) * 2011-01-18 2012-07-26 Heraeus Precious Metals North America Conshohocken Llc Electroconductive paste compositions and solar cell electrodes and contacts made therefrom
HUE028880T2 (en) * 2011-09-20 2017-01-30 Heraeus Deutschland Gmbh & Co Kg Paste and process for connecting electronic components with a carrier
DE102011083931A1 (de) * 2011-09-30 2013-04-04 Robert Bosch Gmbh Schichtverbund aus einem elektronischen Substrat und einer Schichtanordnung umfassend ein Reaktionslot
CN103170617B (zh) * 2011-12-23 2016-04-27 比亚迪股份有限公司 一种改性Ag膏及其应用以及功率模块中芯片和基体连接的烧结方法
JP5856038B2 (ja) * 2012-10-31 2016-02-09 三ツ星ベルト株式会社 スクリーン印刷用導電性接着剤並びに無機素材の接合体及びその製造方法
WO2014117409A1 (zh) * 2013-02-04 2014-08-07 深圳首创光伏有限公司 晶体硅太阳能电池正面电极导电浆料及其制备方法
HUE042419T2 (hu) 2013-05-03 2019-06-28 Heraeus Deutschland Gmbh & Co Kg Részben oxidált fém szemcséket tartalmazó javított szinter-paszta

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102596486A (zh) * 2009-09-04 2012-07-18 贺利氏材料工艺有限责任两合公司 具有氧化剂的金属糊
US20110209751A1 (en) * 2010-01-25 2011-09-01 Hitachi Chemical Company, Ltd. Paste composition for electrode and photovoltaic cell
CN103137240A (zh) * 2011-12-02 2013-06-05 第一毛织株式会社 用于太阳能电池电极的膏糊组合物、用该组合物制备的电极、以及包括该电极的太阳能电池

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