WO2011026623A1 - Metallpaste mit oxidationsmitteln - Google Patents

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WO2011026623A1
WO2011026623A1 PCT/EP2010/005399 EP2010005399W WO2011026623A1 WO 2011026623 A1 WO2011026623 A1 WO 2011026623A1 EP 2010005399 W EP2010005399 W EP 2010005399W WO 2011026623 A1 WO2011026623 A1 WO 2011026623A1
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Michael Schäfer
Wolfgang Schmitt
Jian ZENG
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W. C. Heraeus Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a metal paste and a method for joining components, in which this metal paste is used.
  • the components to be connected are often sintered.
  • the sintering technique represents a very simple method for stable connection of components.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a sintering method which allows to connect components in a stable manner with each other, wherein the process temperature is below 200 ° C.
  • contact points between the components to be connected are formed, which have a low porosity and a high electrical and thermal conductivity.
  • Another object of the present invention is to provide a metal paste which can be used in the sintering process of the invention, and which lower the process temperature to below 200 ° C and the formation of contact points between the low porosity and high electrical components to be connected and thermal conductivity allows.
  • a method of joining components in which (a) a sandwich is provided comprising at least (a1) a device 1, (a2) a device 2, and (a3) a metal paste extending between device 1 and component 2, and (b) sintering the sandwich assembly, characterized in that the metal paste (A) comprises 75-90% by weight of at least one metal in the form of particles having a coating containing at least one organic compound ( B) 0-12% by weight of at least one metal precursor, (C) 6-20% by weight of at least one solvent and (D) 0.1-15% by weight of at least one sintering aid selected from the group consisting of (i) organic peroxides, ( ii) inorganic peroxides and (iii) inorganic acids.
  • a metal paste comprising (A) 75-90% by weight of at least one metal in the form of particles having a coating containing at least one organic compound, (B) 0-12% by weight of at least one metal oxide. precursors, (C) 6-20% by weight of at least one solvent and (D) 0.1-15% by weight of at least one sintering aid selected from the group consisting of (i) organic peroxides, (ii) inorganic peroxides and (iii) inorganic acids.
  • the invention relates to the use of a sintering aid selected from the group consisting of (i) organic peroxides, (ii) inorganic peroxides, and (iii) inorganic acids, for a sintering process for joining components that are sandwiched together be in contact with each other via the metal paste.
  • a sintering aid selected from the group consisting of (i) organic peroxides, (ii) inorganic peroxides, and (iii) inorganic acids, for a sintering process for joining components that are sandwiched together be in contact with each other via the metal paste.
  • the present invention is based on the recognition that it is advantageous for the sintering of components using metal pastes, when the particles contained in the metal paste, preferably coated with fatty acids. If the metal particles are not coated, then there is an agglomeration of the metal particles in the metal paste and a clumping of the metal particles in an early stage during the sintering process. This often results in inhomogeneous contact points between the components to be connected.
  • metal particles coated in this way are also the reason why the sintering temperature can not be lowered below 200 ° C. As long as the coating compounds are on the surface of the metal particles, on the one hand agglomeration of the metal particles is prevented. On the other hand, however, the surfaces of the metal particles are not available for the sintering process, so that the metal particles can not be sintered.
  • the coating compounds are burned off during the sintering process at the temperatures usually used for sintering of well over 200 ° C. Only after the burning off of the coating compounds are the surfaces of the metal particles accessible for the sintering process. Therefore, sintering processes are conventional with those used, coated metal particles only at temperatures far above 200 ° C possible.
  • certain sintering aids ensure burning off of the coating compounds at temperatures below 200 ° C.
  • These sintering aids are preferably oxygen-containing oxidants, which ensure that the coating compounds contained on the metal particles are removed at temperatures below 200 ° C.
  • the surfaces of the metal particles are available for the sintering process. It was likewise surprising that, despite the burning off of the coating compounds at temperatures below 200 ° C., there is no agglomeration of the metal particles, but homogeneous and stable contact points between the components to be joined are formed.
  • the surface of the metal particles underlying the coating layer is usually oxidized at least in part.
  • Such metal oxide layers impair the diffusion processes required for sintering and thus result in a slowing down of the diffusion rate.
  • sintering by means of these surface oxidized metal particles conventionally requires high process temperatures of well over 200 ° C.
  • carbon monoxide when the coating compounds are burned off, carbon monoxide, inter alia, is formed.
  • the carbon monoxide released during sintering is a reducing agent and, as such, capable of reducing the metal oxide present on the surface of the metal particles.
  • the removal of the metal oxide ensures a disability-free diffusion and, consequently, an increase in the diffusion rate.
  • reactive metal is generated in situ, which further favors the sintering process.
  • this reactive metal can fill gaps between the metal atoms of the metal particles and thus significantly reduce the porosity of the contact point between the components to be connected. As a result, extremely stable and thermally conductive and electrically conductive contact points are generated.
  • the process temperature during sintering can thus be significantly reduced. It is surprising that despite the burning off of the coating compounds at temperatures below 200 ° C not to agglomeration the metal particle comes, but homogeneous and stable contact points between the components to be connected arise.
  • the effects described above appear to result in the use of the sintering aids used to succeed in lowering the sintering temperature below 200 ° C. while still producing stable and thermally conductive and electrically conductive contact points between the components to be connected by the sintering process.
  • the metal paste contains at least one metal.
  • metal in the present case includes both pure metals and metal alloys.
  • metal refers to an element in the periodic table of the elements in the same period as boron, but to the left of boron, in the same period as silicon, but to the left of silicon, in the same period as germanium, but to the left of germanium, and in the same period as antimony, but to the left of antimony, as well as to all elements that have a higher atomic number than 55.
  • pure metals are understood as meaning metals which contain a metal having a purity of at least 95% by weight, preferably at least 98% by weight, more preferably at least 99% by weight and even more preferably at least 99.9% by weight.
  • the metal is copper, silver, gold, nickel, palladium, platinum or aluminum.
  • Metal alloys according to the invention are understood as meaning metallic mixtures of at least two components, of which at least one is a metal.
  • an alloy containing copper, aluminum, nickel and / or precious metals is used according to the invention as the metal alloy.
  • the metal alloy preferably comprises at least one metal selected from the group consisting of made of copper, silver, gold, nickel, palladium, platinum and aluminum.
  • Particularly preferred metal alloys contain at least two metals selected from the group consisting of copper, silver, gold, nickel, palladium, platinum and aluminum. It may further be preferred that the proportion of the metals selected from the group consisting of copper, silver, gold, nickel, palladium, platinum and aluminum on the metal alloy is at least 90 weight percent, preferably at least 95 weight percent, more preferred at least 99 weight percent and even more preferably 100 weight percent.
  • the alloy may be, for example, an alloy containing copper and silver, copper, silver and gold, copper and gold, silver and gold, silver and palladium, platinum and palladium or nickel and palladium.
  • the metal may be a pure metal, several types of pure metals, one type of metal alloy, several types of metal alloys or mixtures thereof.
  • the metal is present in the metal paste in the form of particles.
  • the metal particles can be of different shape.
  • the metal particles may be in the form of flakes or spherical (spherical) form.
  • the metal particles in the form of flakes.
  • this does not exclude that of the metal particles used and a minor proportion may have a different shape.
  • the metal particles are coated.
  • Coating of particles is understood according to the invention to mean a firmly adhering layer on the surface of particles.
  • the coating of the metal particles contains at least one type of coating compound.
  • These coating compounds are organic compounds.
  • the organic compounds which serve as coating compounds are carbon-containing compounds which prevent agglomeration of the metal particles.
  • the coating compounds carry at least one functional group.
  • Suitable functional groups are, in particular, carboxylic acid groups, carboxylate groups, ester groups, keto groups, aldehyde groups, amino groups, amido groups, azo groups, imide groups, cyano groups or nitrile groups.
  • Preferred functional groups are carboxylic acid groups and ester groups.
  • the carboxylic acid group may be deprotonated.
  • the coating compounds having at least one functional group are preferably saturated, monounsaturated or polyunsaturated organic compounds.
  • These coating compounds having at least one functional group may further be branched or unbranched.
  • the coating compounds according to the invention having at least one functional group preferably have 1-50, more preferably 2-24, even more preferably 6-24 and even more preferably 8-20 carbon atoms.
  • the coating compounds may be ionic or nonionic.
  • Preferably used as coating compounds are free fatty acids, fatty acid salts or fatty acid esters.
  • the free fatty acids, fatty acid salts and fatty acid esters are preferably unbranched.
  • the free fatty acids, fatty acid salts or fatty acid esters are preferably saturated.
  • Preferred fatty acid salts are the salts of ammonium, monoalkylammonium, dialkylammonium, trialkylammonium, aluminum, copper, lithium, sodium and potassium.
  • Preferred esters are alkyl esters, in particular methyl esters, ethyl esters, propyl esters and butyl esters.
  • the free fatty acids, fatty acid salts or fatty acid esters are compounds having 8-24, more preferably 10-24 and even more preferably 12-18 carbon atoms.
  • Preferred coating compounds are caprylic acid (octanoic acid), capric acid (decanoic acid), lauric acid (dodecanoic acid), myristic acid (tetradecanoic acid), palmitic acid (hexadecanoic acid), margaric acid (heptadecanoic acid), stearic acid (octadecanoic acid), arachic acid (eicosanoic acid / lcosanoic acid), behenic acid (Docosanoic acid), lignoceric acid (tetracosanic acid) and the corresponding esters and salts.
  • caprylic acid octanoic acid
  • capric acid decanoic acid
  • lauric acid diodecanoic acid
  • myristic acid tetradecanoic acid
  • palmitic acid hexadecanoic acid
  • margaric acid heptadecanoic acid
  • stearic acid octa
  • Particularly preferred coating compounds are dodecanoic acid, octadecanoic acid, aluminum stearate, copper stearate, sodium stearate, potassium stearate, sodium palmitate and potassium palmitate.
  • the coating compounds used according to the invention are applied to the surface of the metal particles by means of conventional methods known from the prior art.
  • the coating compounds for example, it is possible to slurry the coating compounds, in particular the stearates or palmitates mentioned above, in solvents and to mill the slurried coating compounds in ball mills with the metal particles. After grinding, the metal particles now coated with the coating compounds are dried and then dedusted.
  • the proportion of organic compounds is preferably 8-24, more preferably 10-24 and even more preferably 12-18 carbon atoms at least 60 weight percent, more preferably at least 70 weight percent, even more preferably at least 80 weight percent, even more preferably at least 90 weight percent, especially at least 95 weight percent, at least 99 weight percent or 100 weight percent of the total coating.
  • the proportion of coating compounds preferably of the coating compounds, selected from the group consisting of free fatty acids, fatty acid salts and fatty acid esters having 8-24, more preferably 10-24, and even more preferably 12-18 carbon atoms, is usually 0, 01-2% by weight, preferably 0.3-1.5% by weight, more preferably 0.4-1.4% by weight and even more preferably 0.5-1.0% by weight, based on the weight of the coated metal particles.
  • the degree of coating which is defined as the ratio of the mass of coating compounds to the surface of the metal particles, is preferably 0.00005-0.03 g, more preferably 0.0001-0.02 g, and even more preferably 0.0005-0.02 g on coating compounds per square meter (m 2 ) surface of the metal particles.
  • the metal paste according to the invention preferably comprises at least one metal precursor in addition to the coated metal particles.
  • a compound containing at least one metal is a compound which decomposes at temperatures below 200 ° C to release a metal.
  • a metal is preferably formed in situ when using a metal precursor during the sintering process. It can be easily determined whether a compound is a metal precursor according to this preferred embodiment. For example, a paste containing a compound to be tested can be deposited on a substrate having a silver surface, heated to 200 ° C, and left at that temperature for 20 minutes. Thereafter, it is checked whether under these conditions, the compound to be tested has decomposed to a metal.
  • the content of the metal-containing paste constituents can be weighed out before the test and the theoretical mass of the metal calculated therefrom. After the test, the mass of material deposited on the substrate is determined gravimetrically. If the mass of the material deposited on the substrate corresponds to the theoretical mass of the metal, taking into account the usual measurement deviations, the tested compound is a metal precursor according to this preferred embodiment.
  • the metal precursor is an endothermically decomposable metal precursor.
  • an endothermic decomposable metal precursor is to be understood as meaning a metal precursor whose thermal decomposition, preferably under a protective gas atmosphere, an endothermic process. In this thermal decomposition, it should come to the release of metal from the metal precursor.
  • the metal precursor comprises a metal which is also contained in the metal powder.
  • the metal precursor comprises as metal at least one element selected from the group consisting of copper, silver, gold, nickel, palladium and platinum.
  • metal precursors endothermically decomposable carbonates, lactates, formates, citrates, oxides or fatty acid salts, preferably fatty acid salts having from 6 to 24 carbon atoms, of said metals.
  • the metal precursors used are silver carbonate, silver (I-) lactate, silver (II) formate, silver citrate, silver oxide (for example AgO or Ag 2 O), copper (II) lactate, copper stearate, copper oxides (for example Cu 2 O or CuO) or gold oxides (for example Au 2 O or AuO).
  • the metal precursor used is silver carbonate, silver (I) oxide or silver (II) oxide.
  • the metal precursor in the metal paste is preferably in the form of a powder consisting of particles.
  • the particles of the powder may be in the form of flakes or in spherical (spherical) form. Preferably, however, the particles of the metal precursor are present as flakes.
  • the metal paste according to the invention also contains at least one solvent.
  • solvents are compounds which can dissolve other compounds by physical means. However, these other compounds are preferably not the metal of the metal paste.
  • Suitable solvents according to the invention are the solvents customarily used for metal pastes.
  • the solvents used are organic compounds which carry at least one heteroatom and have 6-24 carbon atoms, more preferably 8-20 carbon atoms.
  • organic compounds may be branched or unbranched.
  • the organic compounds may also be cyclic compounds.
  • organic compounds used as the solvent may be saturated, monounsaturated or polyunsaturated compounds.
  • the at least one heteroatom contained in the organic compounds capable of serving as a solvent is preferably selected from the group consisting of oxygen atoms and nitrogen atoms.
  • the at least one heteroatom may be part of at least one functional group.
  • Suitable functional groups are preferably hydroxyl groups, carboxylic acid groups, ester groups, keto groups, aldehyde groups, amino groups, amide groups, azo groups, imide groups, cyano groups or nitrile groups.
  • the solvent used is an alcohol.
  • the solvents used are a-terpineol ((R) - (+) - ⁇ -terpineol, (S) - (-) - ⁇ -terpineol or racemates), ⁇ -terpineol, ⁇ -terpineol, ⁇ -terpineol , Mixtures of the abovementioned terpineols, N-methyl-2-pyrrolidone, ethylene glycol, dimethylacetamide, 1-tridecanol, 2-tridecanol, 3-tridecanol, 4-tridecanol, 5-tridecanol, 6-tridecanol, isotridecanol and mixtures of these isotridecanols , dibasic esters (preferably dimethyl ester of glutaric, adipic or succinic acid or mixtures thereof), glycerol, diethylene glycol, triethylene glycol or mixtures thereof.
  • dibasic esters preferably dimethyl ester of glutaric,
  • the solvent used is capable of dissolving the sintering aid contained in the metal paste.
  • At least one sintering aid is contained in the metal paste according to the invention.
  • These sintering aids ensure that the coating compounds present on the particles of the metal contained in the metal paste burn off at temperatures below 200 ° C. during the sintering process.
  • Oxidizing agent is a substance that can oxidize other substances and thereby reduces itself.
  • An oxidant can absorb electrons and is thus an electron acceptor.
  • the sintering aid is also an oxygen carrier. This means a substance that can give off oxygen.
  • sintering aids (i) organic peroxides, (ii) inorganic peroxides and (iii) inorganic acids. These compounds can serve as sintering aids because they contain at least one oxygen atom and allow burning of the coating compounds present on the metal particles of the metal paste at a temperature below 200 ° C.
  • organic peroxides are to be understood as meaning compounds which contain the peroxide anion O 2 2 ' or the peroxide group O-O and at least one organic radical which is linked directly to the peroxide group.
  • organic peroxides can therefore also contain inorganic radicals which are linked directly to the peroxide group as long as at least one organic radical which is directly linked to the peroxide group is present. This linkage is preferably covalent.
  • Organic radicals are preferably radicals which contain at least one carbon atom, the carbon atom being linked to the peroxide group directly, preferably by a covalent bond.
  • the organic peroxides which can be used according to the invention are hydroperoxides and peroxycarboxylic acids and their salts.
  • Peroxycarboxylic acids are derived from carboxylic acids, wherein preferably the hydroxyl group of the carboxylic acid unit is replaced by a hydroxyperoxyl group.
  • Hydroperoxides in turn are derived formally from ethers or alcohols, wherein the oxygen bridge, which connects the alkyl, alkenyl or aryl radicals to each other or to a hydrogen atom, is replaced by a peroxide group.
  • the organic peroxides used according to the invention have at least one peroxide group. You can thus have two or more peroxide groups.
  • the organic radicals may be the same or different.
  • the organic radicals may themselves carry heteroatoms.
  • the heteroatoms are preferably oxygen atoms, nitrogen atoms or halogen atoms. If the organic radicals contain halogen atoms, preference is given to fluorine atoms, chlorine atoms, bromine atoms or iodine atoms.
  • the heteroatoms may also be part of a functional group. Suitable functional groups are preferably carboxylic acid groups, ester groups, carboxyl groups, aldehyde groups, hydroxyl groups, amino groups, amide groups, azo groups, imid groups, cyano groups or nitrile groups.
  • the organic radicals of the organic peroxides preferably have 1-20, more preferably 2-15 and even more preferably 2-10 carbon atoms.
  • the organic radicals may be branched or unbranched.
  • the organic radicals may be aliphatic or aromatic radicals.
  • the organic radical may also have a cyclic radical.
  • the ring of the cyclic radical preferably consists of 4-8 atoms, which may preferably be carbon atoms.
  • the ring of the cyclic radical may also contain heteroatoms, preferably one or more nitrogen atoms or oxygen atoms.
  • the organic radical may have aromatic groups preferably having 5 or 6 carbon atoms.
  • the organic radicals can be saturated or unsaturated. Accordingly, multiple bonds, preferably double bonds, but also triple bonds, can be contained in the organic radicals.
  • the organic peroxides may also contain at least one inorganic radical directly linked to the peroxide group.
  • Inorganic radicals are understood according to the invention radicals which are linked to the peroxide group of the organic peroxide, wherein the linkage is not effected by a carbon atom.
  • the linking of the inorganic radical with the peroxide group of the organic peroxide can in principle be carried out by all atoms except carbon atoms.
  • the linking is preferably carried out by a hydrogen atom or a heteroatom.
  • the heteroatom metal atoms or nitrogen atoms may be preferable.
  • heteroatoms are directly linked to the peroxide group, then the heteroatom can be part of a radical which contains further atoms in addition to the heteroatom. These further atoms may preferably be carbon atoms, hydrogen atoms or further heteroatoms. Further heteroatoms which may be preferred are nitrogen atoms, oxygen atoms, phosphorus atoms and halogen atoms, for example fluorine atoms, chlorine atoms, bromine atoms or iodine atoms.
  • Suitable metal atoms which may be directly linked to the peroxide group are preferably metals of the first, second and third groups of the Periodic Table of the Elements. Accordingly, according to a preferred embodiment, lithium atoms, sodium atoms, potassium atoms, beryllium atoms, magnesium atoms, calcium atoms, strontium atoms, boron atoms or aluminum atoms are linked to the peroxide group.
  • the inorganic radical which is linked to the peroxide group via a heteroatom may preferably be an ammonium radical. It may also be preferable one or more hydrogen atoms of the ammonium radical are substituted by organic or inorganic groups. Preferably, one or more hydrogen atoms of the ammonium radical are replaced by alkyl groups. These alkyl groups may be branched or unbranched, but are preferably unbranched. The alkyl groups which substitute one or more hydrogen atoms of the ammonium group preferably have 1-10, more preferably 1-6 and even more preferably 1-4 carbon atoms. The alkyl groups which substitute one or more hydrogen atoms of the ammonium group may be the same or different.
  • Preferred inorganic radicals are ammonium radicals, monomethylammonium radicals, dimethylammonium radicals, trimethylammonium radicals, monoethylammonium radicals, diethylammonium radicals, triethylammonium radicals, monopropylammonium radicals, dipropylammonium radicals, tripropylammonium radicals, monoisopropylammonium radicals, diisopropylammonium radicals, triisopropylammonium radicals, monobutylammonium radicals, dibutylammonium radicals and tributylammonium radicals.
  • the organic peroxide used according to the invention may also be a cyclic organic peroxide.
  • the peroxide group of the organic peroxide itself may be part of a cyclic system.
  • the organic peroxides used in the invention preferably have a decomposition temperature of below 200 ° C.
  • a decomposition temperature of below 200 ° C.
  • organic peroxides used according to the invention are liquid at room temperature (20 ° C.) and normal pressure (1013 hPa).
  • the organic peroxide is a compound selected from the group consisting of diisobutyryl peroxide, cumene peroxyneodecanoate, 1,1,3,3-tetramethylbutyl peroxyneodecanoate, di-n-propyl peroxydicarbonate, tert-amyl-peroxyneodecanoate, di (2-ethylhexyl) peroxydicarbonate, tert-butyl peroxyneodecanoate, di-n-butyl peroxydicarbonate, 1,1,3,3-tetramethylbutyl peroxypivalate, tert-butyl peroxyneoheptanoate, tert-butyl peroxyneodecanoate Amyl peroxypivalate, tert-butyl peroxypivalate, di- (3,5,5- trimethylhexanoyl) peroxide, tert-butyl peroxy-2-eth
  • inorganic peroxides can also be used as sintering aids.
  • inorganic peroxides are understood as meaning compounds which contain the peroxide anion 0 2 2 " or the peroxide group -O- and also exclusively inorganic radicals
  • inorganic peroxides are preferably all peroxides which are not organic peroxides
  • radicals which are directly linked to the peroxide group via an atom other than a carbon atom are radicals which are directly linked to the peroxide group via an atom other than a carbon atom.
  • Two inorganic radicals connected to a peroxide group of the inorganic peroxide may be the same or different.
  • the linkage with the peroxide group may preferably be effected by one or more hydrogen atoms and / or one or more heteroatoms.
  • heteroatoms metal atoms, boron atoms or nitrogen atoms may be preferred.
  • heteroatoms are directly linked to the peroxide group, then the heteroatom can be part of a radical which contains further atoms in addition to the heteroatom. These further atoms may according to a preferred embodiment be carbon atoms, hydrogen atoms or further heteroatoms. Further heteroatoms may be nitrogen atoms, oxygen atoms, phosphorus atoms and halogen atoms, in particular fluorine atoms, chlorine atoms, bromine atoms or iodine atoms.
  • Preferred metal atoms which may be directly linked to the peroxide group are metals of the first, second and third groups of the Periodic Table of the Elements.
  • lithium atoms, sodium atoms, potassium atoms, beryllium atoms, magnesium atoms, calcium atoms, strontium atoms, boron atoms or aluminum atoms are linked to the peroxide group.
  • the at least one inorganic radical which is linked to the peroxide group of the inorganic peroxide via a heteroatom is preferably an ammonium radical. If two ammonium radicals are linked to a peroxide group in the inorganic peroxide, then the ammonium radicals may be the same or different.
  • one or more hydrogen atoms of the ammonium radical are substituted by organic or inorganic groups.
  • one or more hydrogen atoms of the ammonium radical are replaced by alkyl groups in this case. These alkyl groups may be branched or unbranched, but are preferably unbranched.
  • the alkyl groups which substitute one or more hydrogen atoms of the ammonium group preferably have 1-10, more preferably 1-6 and even more preferably 1-4 carbon atoms.
  • the alkyl groups which substitute one or more hydrogen atoms of the ammonium group may be the same or different.
  • Preferred inorganic radicals are ammonium radicals, monomethylammonium radicals, dimethylammonium radicals, trimethylammonium radicals, monoethylammonium radicals, diethylammonium radicals, triethylammonium radicals, monopropylammonium radicals, dipropylammonium radicals, tripropylammonium radicals, monoisopropylammonium radicals, diisopropylammonium radicals, triisopropylammonium radicals, monobutylammonium radicals, dibutylammonium radicals and tributylammonium radicals.
  • the inorganic peroxide may also be a peroxoborate.
  • peroxoborates are borates in which at least one oxygen atom is replaced by a peroxide group.
  • Borates are according to the invention salts or esters of boric acid.
  • the peroxoborates may preferably also be present as hydrates. Further, the peroxoborates may be peroxy salts with a ring-shaped anion.
  • Preferred peroxyborates are ammonium perborates, alkylammonium perborates and alkali metal perborates.
  • alkylammonium perborates covers ammonium perborates in which one or more hydrogen atoms of the ammonium moiety are replaced by one or more alkyl groups.
  • alkyl groups may be branched or unbranched.
  • these alkyl groups have 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, and even more preferably 1 to 4 carbon atoms.
  • Preferred alkali metal perborates are lithium perborate, potassium perborate and sodium perborate.
  • the inorganic peroxides used in the invention preferably have a decomposition temperature of not higher than 200 ° C.
  • the inorganic peroxides used according to the invention are liquid at room temperature (20 ° C.) and normal pressure (1013 hPa).
  • the inorganic peroxides used are hydrogen peroxide, ammonium peroxide, monomethylammonium peroxide, dimethylammonium peroxide, trimethylammonium peroxide, monoethylammonium peroxide, diethylammonium peroxide, triethylammonium peroxide, monopropylammonium peroxide, dipropylammonium peroxide, tripropylammonium peroxide, monoisopropylammonium peroxide, diisopropylammonium peroxide, triisopropylammonium peroxide, monobutylammonium peroxide, dibutylammonium peroxide, tributylammonium peroxide , Lithium peroxide, sodium peroxide, potassium peroxide, magnesium peroxide, calcium peroxide, barium peroxide, ammonium perborate, lithium perborate, potassium perborate or sodium perborate.
  • the inorganic peroxides are hydrogen peroxide, ammonium peroxide, sodium peroxide and ammonium perborate.
  • inorganic acids may also function.
  • the inorganic acids are oxygen-containing inorganic acids.
  • phosphoric acids are used as the inorganic acids.
  • phosphoric acids are generally understood inorganic acids having at least one phosphorus atom.
  • Preferred phosphoric acids which can be used according to the invention as sintering aids are ortho-phosphoric acid, diphosphoric acid, metaphosphoric acids and polyphosphoric acids.
  • the sintering aids according to the invention are preferably used as constituent of a metal paste which is used in a sintering process.
  • components are connected to each other, which are in a sandwich arrangement over the metal paste in contact.
  • the metal pastes used according to the invention may, in addition to metals, metal precursors, solvents and sintering aids, also contain other ingredients.
  • ingredients may preferably be ingredients commonly used in metal pastes.
  • dispersants for example, dispersants, surfactants, defoamers, binders, polymers or viscosity-controlling agents may be present in the metal paste as further ingredients.
  • the metal paste of the present invention contains 75 to 90 weight percent, preferably 77 to 89 weight percent, more preferably 78 to 87 weight percent and even more preferably 78 to 86 weight percent of at least one of the particulate metals described herein. These weights include the weight of the coating compounds contained on the particles. ,
  • the metal paste according to the invention contains 0-12% by weight, preferably 0.1-12% by weight, more preferably 1-10% by weight and even more preferably 2-8% by weight of at least one metal precursor.
  • the metal paste according to the invention contains from 6 to 20% by weight, preferably from 7 to 18% by weight, more preferably from 8 to 17% by weight and even more preferably from 10 to 15% by weight of at least one solvent.
  • the metal paste according to the invention contains 0.1-15% by weight, preferably 0.1-12% by weight, more preferably 1-10% by weight and even more preferably 1-8% by weight of at least one of the sintering aids described herein.
  • the metal paste according to the invention contains 0-15% by weight, preferably 0-12% by weight, more preferably 0.1-10% by weight and even more preferably 1-10% by weight of further ingredients.
  • the metal paste according to the invention contains 75-90% by weight of at least one of the metals described herein, 0-12% by weight of at least one metal precursor, 6
  • the metal paste according to the invention contains 77-89% by weight of at least one of the metals described herein, 0.1-12% by weight of at least one metal precursor, 7-18% by weight of at least one solvent and 0.1-12% by weight of at least one of the sintering aids described herein.
  • the metal paste 78 according to the invention contains
  • the metal paste according to the invention contains 78-86% by weight of at least one of the metals described herein, 2-8% by weight of at least one metal precursor, 10-15% by weight of at least one solvent and 1-8% by weight of at least one of the sintering aids described herein.
  • the molar ratio of sintering aids to the organic compounds contained in the coating of the metal particles (coating compounds) is in the range from 1: 1 to 100: 1, more preferably in the range from 2: 1 to 80: 1 more preferably in the range of 5: 1 to 80: 1, and more preferably in the range of 10: 1 to 70: 1.
  • the molar ratio of sintering aids to coating compounds is defined according to the invention as the quotient of (i) the sum of the amounts of the sintering aids contained in the metal paste and (ii) the sum of the quantities of coating compounds contained in the coating of the metal particles.
  • a metal paste contains, for example, 0.025 mol of dicumyl peroxide and 0.15 mol of di-tert-butyl peroxide as the sintering aid and 0.0008 mol of potassium stearate as the only coating compound, then the molar ratio of sintering aids to coating compounds is 50: 1.
  • a ratio of sintering aids to coating compounds in the preferred range according to the invention results in further advantageous effects. On the one hand, this ensures on the one hand that sufficient carbon monoxide is available for the reduction of the metal oxides during the sintering process as a result of the burning of the coating compounds. On the other hand, the amount of sintering aids is then not so high that this would affect the sintering process.
  • the organic compounds contained in the coating of the metal particles are free fatty acids, fatty acid salts or fatty acid esters, which are preferably 8-24, more preferably 10-24, and even more preferably 12-18 carbon atoms exhibit.
  • free fatty acids, fatty acid salts or fatty acid esters with preferably 8-24, more preferably 10-24 and even more preferably 12-18 carbon atoms are contained in the metal paste not only as coating compounds but also as further ingredients in the metal paste, then it may be preferred that for the determination of the molar ratio of sintering aids to coating compounds, the term coating compounds in addition to the fatty acids, fatty acid salts or fatty acid esters contained on the surface of the metal particles and the fatty acids, fatty acid salts or fatty acid esters, which are included as further ingredients in the metal paste.
  • the metal pastes described herein are used in a sintering process according to the invention.
  • Sintering is preferably understood to mean the connection of two or more components by heating, bypassing the liquid phase.
  • the connection of at least two components is understood to mean the fastening of a first component to a second component.
  • "on” merely means that a surface of the first component is connected to a surface of the second component, wherein it does not arrive at the relative position of the two components or the arrangement containing the at least two components.
  • component should preferably comprise individual parts. These items are preferably not further dismantled.
  • components are referred to as components which are used in high-performance electronics.
  • the components may be, for example, diodes, light emitting diodes, DCB (direct copper bonded) substrates, leadframes, dies, IGBTs (insulated gate bipolar transistors, insulated gate bipolar transistors), ICs (integrated circuits, integrated circuits), sensors, heatsinks (preferably aluminum heatsinks or copper heatsinks), or other passive devices (eg, resistors, capacitors, or coils).
  • the components may also be non-metallic components.
  • the components to be connected may be similar or different types of components.
  • the invention relates to the combination of leadframe LED, ceramic substrate LED, dies, diodes, IGBTs or ICs with leadframes, ceramic substrates or DCB substrates, sensor with leadframe or ceramic substrate, DCB or ceramic substrate with copper or aluminum heat sink, of leadframe with heat sink or of tantalum capacitors, preferably in ungehausem state, with leadframe.
  • more than two components can be interconnected.
  • LED or chip can be connected to (ii) leadframe and (iii) heat sink, with the leadframe preferably being between LED or chip and heat sink.
  • a diode can be connected to two heat sinks, wherein the diode is preferably located between two heat sinks.
  • the components may comprise at least one metallization layer. This metallization layer is preferably part of the device. The metallization layer is preferably located on at least one surface of the device.
  • the metallization layer may comprise pure metal. Thus, it may be preferred if the metallization layer comprises at least 50 weight percent, more preferably at least 70 weight percent, even more preferably at least 90 weight percent, or 100 weight percent pure metal.
  • the pure metal is preferably selected from the group consisting of copper, silver, gold, palladium and platinum.
  • the metallization layer may also comprise an alloy.
  • the alloy of the metallization layer preferably contains at least one metal selected from the group consisting of silver, gold, nickel, palladium and platinum. It may also be preferable that at least two metals selected from the group consisting of silver, gold, nickel, palladium and platinum are contained in the alloy of the metallization layer.
  • the proportion of the elements selected from the group consisting of silver, gold, nickel, palladium and platinum on the alloy is preferably at least 90% by weight, more preferably at least 95% by weight, even more preferably at least 99% by weight, for example 100 weight percent.
  • the metallization layer preferably contains at least 95 weight percent, more preferably at least 99 weight percent, and even more preferably 100 weight percent of this alloy.
  • the metallization layer may also have a multilayer structure.
  • at least one surface of the components to be joined comprises a metallization layer of a plurality of layers comprising the aforementioned pure metals and / or alloys.
  • At least one metallization layer of a component in particular of a DCB substrate, comprises a layer of copper on which a layer of nickel is applied.
  • a layer of gold may be applied to the layer of nickel again.
  • the thickness of the layer of nickel is in this case preferred wise 1 - 2 ⁇ and the thickness of the layer of gold preferably 0.05 - 0.3 ⁇ .
  • a metallization layer of a component may also be preferred for a metallization layer of a component to comprise a layer of silver or gold and above this a layer of palladium or platinum.
  • the individual layers also contain a glass in addition to the said pure metals or alloys. It may also be preferred if the layers are a mixture of (i) glass and (ii) the pure metals or alloys.
  • At least two components are connected to one another by sintering.
  • the two or more components are brought into contact with each other.
  • the contacting takes place via the metal paste according to the invention.
  • an arrangement is provided in which metal paste is located between each two of the at least two components.
  • the metal paste according to the invention is located between the component 1 and the component 2 before sintering.
  • more than two components are connected to one another.
  • three components, component 1, component 2 and component 3 are connected to one another in a manner that component 2 between component 1 and component 3 is located.
  • the metal paste according to the invention is located both between component 1 and component 2 and between component 2 and component 3.
  • the individual components are present in a sandwich arrangement and connected to each other.
  • the arrangement of at least two components and metal paste, with metal paste between two components of this arrangement can be produced by a method known from the prior art.
  • a component 1 is provided with the metal paste according to the invention.
  • another component 2 with one of its surfaces is placed on the metal paste which has been applied to the surface of the component 1.
  • the application of the metal paste to the surface of a device can be done by conventional methods.
  • the application of the metal paste by means of printing process, such as by screen printing or stencil printing.
  • the application of the metal paste can also be carried out by means of Dispenstechnik, by means of spray technology, by Pintransfer or by dipping.
  • the surface of this component provided with the metal paste is preferably brought into contact with a surface of the component to be connected therewith via the metal paste.
  • the wet layer thickness between the components to be connected is preferably in the range of 20-200 ⁇ m. Under wet layer thickness according to the invention, the distance between the opposite surfaces of the components to be connected before the sintering process understood.
  • the preferred wet-view thickness depends on the chosen method of applying the metal paste. If the metal paste is applied by means of screen printing, for example, then a wet layer thickness of 20 to 50 ⁇ m may be preferred. If the application of the metal paste by stencil printing, then the preferred wet film thickness may be in the range of 50 - 200 pm.
  • a drying step is performed before the sintering process.
  • Drying is preferably understood as meaning a reduction in the proportion of the solvent in the metal paste.
  • the proportion of the solvent in the metal paste after drying is in the range of 1 to 5 weight percent, based on the weight of the dried metal paste.
  • the drying can take place on the one hand after the production of the arrangement, ie after the contacting of the components to be connected. On the other hand, however, the drying can also take place immediately after the application of the metal paste to the at least one surface of the component and before the contacting with the component to be connected.
  • the drying temperature is preferably in the range of 50-100 ° C.
  • drying time depends on the particular composition of the metal paste and the size of the arrangement to be sintered. Typical drying times are in the range of 5 to 45 minutes.
  • This sintering process is a low-temperature sintering process.
  • Under low temperature sintering process according to the invention is to be understood as a sintering process, which preferably takes place at a temperature of below 200 ° C.
  • the process pressure is preferably below 30 MPa and more preferably below 5 MPa.
  • the process pressure is in the range of 1-30 MPa, and more preferably in the range of 1-5 MPa.
  • the sintering time depends on the process pressure and is preferably in the range of 2 to 45 minutes.
  • the sintering process can be carried out in an atmosphere which is not further limited.
  • sintering can be carried out in an atmosphere containing oxygen.
  • oxygen-free atmosphere is understood as meaning an atmosphere whose oxygen content is not more than 10 ppm, preferably not more than 1 ppm and even more preferably not more than 0.1 ppm.
  • the sintering is carried out in a conventional apparatus suitable for sintering, in which the process parameters described above can be set.
  • the metal pastes 1 - 3 according to the invention and the compounding paste 1 were prepared by mixing the individual constituents.
  • a metal paste was prepared containing 79.7% by weight of coated silver particles having a mean particle diameter of 0.5-5 ⁇ m (coating amount: ⁇ 2% by weight of sodium stearate), 5% by weight of silver oxide, 5.5% by weight of terpineol, 4.3% by weight of tridecanol and 5 , 5 wt% dicumyl peroxide.
  • a metal paste was prepared containing 80% by weight of coated silver particles having a mean particle diameter of 2 to 15 ⁇ m (coating amount: ⁇ 2% by weight of sodium stearate), 5% by weight of silver oxide, 6% by weight of di-tert-butyl peroxide, 5% by weight of terpineol and 4% by weight of 1-dodecanol contained.
  • a metal paste was prepared containing 80% by weight of coated silver particles having a mean particle diameter of 0.5-5 ⁇ m (coating amount: ⁇ 2% by weight of sodium stearate), 5% by weight of silver carbonate, 6% by weight of di-tert-butyl peroxide, 5% by weight of terpineol and 4% by weight of 1 -sidridecanol.
  • Comparative Paste 1 A metal paste was prepared containing 82% by weight of coated silver particles having an average particle diameter of 0.5-5 ⁇ m (coating amount: ⁇ 2% by weight of sodium stearate), 8.2% by weight of silver oxide, 5.5% by weight of terpineol and 4.3% by weight Tridecanol contained.
  • the comparative paste 1 thus corresponds to the metal paste 1 according to the invention with the difference that no dicumyl peroxide is present, but instead the proportion of silver particles and silver oxide is increased.
  • the prepared metal pastes were used to sinter two components to be joined together.
  • DCB substrates each having a metallization layer of silver and IGBTs also each containing a metallization layer of silver were bonded together by sintering.
  • the metal pastes 1 - 3 or the comparative paste 1 were applied to the metallization of the individual DCB substrates by screen printing. Subsequently, the individual IGBTs with the metallization layer were placed on the pastes.
  • This embodiment corresponds to embodiment 1 with the exception that the resulting structure was pressure-sintered for 15 minutes.
  • leadframes each with a metallization layer
  • the metal pastes 1 - 3 or the comparative paste 1 were applied by means of stencil printing on the metallization of the individual lead frames. Following this, the individual diodes with the metallization layer were placed on the pastes.
  • the thus prepared construction was sintered for 20 seconds at a process pressure of 5 MPa and different process temperatures.
  • the sintering temperature was about 195 ° C, respectively.
  • the sintering temperature was about 230 ° C.
  • the sintering temperature was about 185 ° C in each case.
  • the sintering temperature was about 230 ° C.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein Sinterverfahren bereit, das es erlaubt, Bauelemente auf stabile Weise miteinander zu verbinden, wobei die Prozesstemperatur bei unter 200°C liegt und stabile Kontaktstellen entstehen, die eine niedrige Porosität sowie eine hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit aufweisen. Demnach bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Verbinden von Bauelementen, bei dem man (a) eine Sandwichanordnung bereitstellt, die wenigstens (a1) ein Bauelement (1), (a2) ein Bauelement (2) und (a3) eine Metallpaste aufweist, die sich zwischen Bauelement (1) und Bauelement (2) befindet, und (b) die Sandwichanordnung sintert, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallpaste (A) 75 - 90 Gewichtsprozent wenigstens eines Metalls, das in Form von Partikeln vorliegt, die ein Coating aufweisen, das wenigstens eine organische Verbindung enthält, (B) 0 - 12 Gewichtsprozent wenigstens eines Metallprecursors, (C) 6 - 20 Gewichtsprozent wenigstens eines Lösungsmittels und (D) 0,1 - 15 Gewichtsprozent wenigstens eines Sinterhilfsmittels, das aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus (i) organischen Peroxiden, (ii) anorganischen Peroxiden und (iii) anorganischen Säuren, umfasst.

Description

Metallpaste mit Oxidationsmitteln
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Metallpaste und ein Verfahren zum Verbinden von Bauelementen, bei dem diese Metall paste eingesetzt wird.
Im Bereich der Leistungselektronik stellt das Verbinden von Bauelementen, wie LEDs oder sehr dünnen Siliziumchips, die eine hohe Druck- und Temperaturempfindlichkeit aufweisen, eine besondere Herausforderung dar.
Aus diesem Grund werden solche druck- und temperaturempfindlichen Bauelemente häufig durch Kleben miteinander verbunden. Die Klebetechnik besitzt jedoch den Nachteil, dass damit Kontaktstellen zwischen den Bauelementen geschaffen werden, die nur eine unzureichende Wärmeleitfähigkeit bzw. elektrische Leitfähigkeit aufweisen.
Um dieses Problem zu lösen, werden die zu verbindenden Bauelemente häufig gesintert. Die Sintertechnik stellt ein sehr einfaches Verfahren zum stabilen Verbinden von Bauelementen dar.
Herkömmliche Sinterverfahren benötigen jedoch entweder einen hohen Prozessdruck oder aber eine hohe Prozesstemperatur. Diese Bedingungen führen häufig zu Schädigungen der zu verbindenden Bauelemente, so dass herkömmliche Sinterverfahren für viele Anwendungen ausscheiden.
In der DE 10 2007 046 901 A1 wird eine Sintertechnik vorgeschlagen, mit der es gelingt, sehr gut elektrisch leitende und wärmeleitende Verbindungsschichten für die Leistungselektronik aufzubauen. Bei diesem Sinterverfahren wird eine Metallpaste verwendet, die eine Silberverbindung enthält, die sich unter 300°C zu elementarem Silber zersetzt. Diese Metallpasten ermöglichen eine Verringerung des Prozessdrucks auf unter 3 bar und eine Verringerung der
BESTÄTIGUNGSKOPIE Prozesstemperatur auf unter 250°C. Diese Sintertechnik stellt einen großen Qualitätssprung bei der Verbindung von druck- und temperaturempfindlichen Bauelementen dar.
Allerdings wäre es für viele Anwendungen wünschenswert, wenn die Prozesstemperatur noch weiter gesenkt werden könnte. Dies würde zu einer geringeren Belastung der zu verbindenden Bauelemente und damit zu einer weiteren Qualitätssteigerung von Bauteilen auf dem Gebiet der Leistungselektronik sorgen. Darüber hinaus könnten bei einer weiteren Senkung der Prozesstemperatur in erheblichem Maße Energiekosten eingespart werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Sinterverfahren bereitzustellen, das es erlaubt, Bauelemente auf stabile Weise miteinander zu verbinden, wobei die Pro- zesstemperatur bei unter 200°C liegt. Dabei sollen Kontaktstellen zwischen den zu verbindenden Bauelementen gebildet werden, die eine niedrige Porosität und eine hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit aufweisen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Metallpaste bereitzustellen, die in dem erfindungsgemäßen Sinterverfahren verwendet werden kann, und die eine Erniedrigung der Prozesstemperatur auf unter 200°C und die die Bildung von Kontaktstellen zwischen den zu verbindenden Bauelementen mit niedriger Porosität und hoher elektrischer und thermischer Leitfähigkeit ermöglicht.
Diese Aufgaben werden gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche.
Demnach wird ein Verfahren zum Verbinden von Bauelementen zur Verfügung gestellt, bei dem man (a) eine Sandwichanordnung bereitstellt, die wenigstens (a1) ein Bauelement 1 , (a2) ein Bauelement 2 und (a3) eine Metallpaste aufweist, die sich zwischen Bauelement 1 und Bauelement 2 befindet, und (b) die Sandwichanordnung sintert, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallpaste (A) 75 - 90 Gewichtsprozent wenigstens eines Metalls, das in Form von Partikeln vorliegt, die ein Coating aufweisen, das wenigstens eine organische Verbindung enthält, (B) 0 - 12 Gewichtsprozent wenigstens eines Metallprecursors, (C) 6 - 20 Gewichtsprozent wenigstens eines Lösungsmittels und (D) 0,1 - 15 Gewichtsprozent wenigstens eines Sinterhilfsmittels, das aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus (i) organischen Peroxiden, (ii) anorganischen Peroxiden und (iii) anorganischen Säuren, umfasst. Ferner wird eine Metallpaste zur Verfügung gestellt, die (A) 75 - 90 Gewichtsprozent wenigstens eines Metalls, das in Form von Partikeln vorliegt, die ein Coating aufweisen, das wenigstens eine organische Verbindung enthält, (B) 0 - 12 Gewichtsprozent wenigstens eines Metall- precursors, (C) 6 - 20 Gewichtsprozent wenigstens eines Lösungsmittels und (D) 0, 1 - 15 Gewichtsprozent wenigstens eines Sinterhilfsmittels, das aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus (i) organischen Peroxiden, (ii) anorganischen Peroxiden und (iii) anorganischen Säuren, enthält.
Außerdem bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung eines Sinterhilfsmittels, das aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus (i) organischen Peroxiden, (ii) anorganischen Peroxiden und (iii) anorganischen Säuren, für einen Sinterprozess zum Verbinden von Bauelementen, die in einer Sandwichanordnung über die Metallpaste miteinander in Kontakt stehen.
Die nachstehenden Erläuterungen sollen die Erfindung nicht einschränken, sondern bieten nur eine mögliche Erklärung für die Wirkungsweise der Erfindung.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass es für das Sintern von Bauelementen unter Verwendung von Metallpasten vorteilhaft ist, wenn die in der Metallpaste enthaltenen Partikel, vorzugsweise mit Fettsäuren, gecoatet sind. Sind die Metallpartikel nicht gecoatet, dann kommt es zu einer Agglomeration der Metallpartikel in der Metallpaste und zu einer Verklumpung der Metallpartikel in einem frühen Stadium während des Sinterprozesses. Dies hat oft inhomogene Kontaktstellen zwischen den zu verbindenden Bauelementen zur Folge.
Überraschenderweise wurde herausgefunden, dass derart gecoatete Metallpartikel allerdings auch ursächlich dafür sind, dass die Sintertemperatur nicht auf unter 200°C gesenkt werden kann. Solange sich die Coatingverbindungen auf der Oberfläche der Metallpartikel befinden, wird zwar einerseits eine Agglomeration der Metallpartikel verhindert. Andererseits stehen aber auch die Oberflächen der Metallpartikel nicht für den Sintervorgang zur Verfügung, so dass die Metallpartikel nicht gesintert werden können.
In herkömmlichen Sinterverfahren werden die Coatingverbindungen bei den üblicherweise für das Sintern verwendeten Temperaturen von weit über 200°C im Laufe des Sinterprozesses abgebrannt. Erst nach dem Abbrennen der Coatingverbindungen sind die Oberflächen der Metallpartikel für den Sinterprozess zugänglich. Daher sind Sinterprozesse mit den herkömmlich eingesetzten, gecoateten Metallpartikeln erst bei Temperaturen von weit oberhalb von 200°C möglich.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass bestimmte Sinterhilfsmittel ein Abbrennen der Coatingverbindungen bei Temperaturen von unter 200°C gewährleisten. Bei diesen Sinterhilfsmitteln handelt es sich vorzugsweise um sauerstoffhaltige Oxidationsmittel, die sicherstellen, dass die auf den Metallpartikeln enthaltenen Coatingverbindungen bei Temperaturen unterhalb von 200°C entfernt werden. Somit stehen bereits bei Temperaturen von unter 200°C die Oberflächen der Metallpartikel für den Sinterprozess zur Verfügung. Ebenfalls überraschend war, dass es trotz des Abbrennens der Coatingverbindungen bei Temperaturen von unter 200°C nicht zu einer Agglomeration der Metallpartikel kommt, sondern homogene und stabile Kontaktstellen zwischen den zu verbindenden Bauelementen entstehen.
Ferner wurde ebenfalls überraschenderweise gefunden, dass die unter der Coatingschicht liegende Oberfläche der Metallpartikel zumeist wenigstens zu einem Teil oxidiert ist. Solche Metalloxidschichten beeinträchtigen die für das Sintern erforderlichen Diffusionsprozesse und haben somit eine Verlangsamung der Diffusionsgeschwindigkeit zur Folge. Aus diesem Grund ist es beim Sintern mittels dieser an der Oberfläche oxidierten Metallpartikel herkömmlicherweise nötig, hohe Prozesstemperaturen von weit über 200°C zu verwenden.
Erfindungsgemäß entsteht beim Abrennen der Coatingverbindungen unter anderem Kohlenmo- noxid. Das während dem Sintern freigesetzte Kohlenmonoxid ist ein Reduktionsmittel und als solches in der Lage, das auf der Oberfläche der Metallpartikel vorhandene Metalloxid zu reduzieren. Die Entfernung des Metalloxids gewährleistet eine behinderungsfreie Diffusion und damit einhergehend eine Steigerung der Diffusionsgeschwindigkeit. Bei dieser Reduktion des Metalloxids wird außerdem in situ reaktives Metall erzeugt, das den Sinterprozess weiter begünstigt. Ferner kann dieses reaktive Metall während des Sinterprozesses zwischen den Metallatomen der Metallpartikel vorhandene Lücken auffüllen und so die Porosität der Kontaktstelle zwischen den zu verbindenden Bauelementen signifikant erniedrigen. Dadurch werden äußerst stabile und wärmeleitfähige sowie elektrisch leitfähige Kontaktstellen erzeugt.
Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Sinterhilfsmittel kann somit die Prozesstemperatur beim Sintern signifikant reduziert werden. Überraschend ist dabei, dass es trotz des Abbrennens der Coatingverbindungen bei Temperaturen von unter 200°C nicht zu einer Agglomeration der Metallpartikel kommt, sondern homogene und stabile Kontaktstellen zwischen den zu verbindenden Bauelementen entstehen.
Die vorstehend beschriebenen Effekte scheinen im Ergebnis dazu zu führen, dass es bei Verwendung der eingesetzten Sinterhilfsmittel gelingt, die Sintertemperatur auf unter 200°C zu erniedrigen und trotzdem stabile und wärmeleitfähige sowie elektrisch leitfähige Kontaktstellen zwischen den durch den Sinterprozess zu verbindenden Bauelementen zu erzeugen.
Der Einsatz von Metallpasten in einem Sinterprozess zum Verbinden von Bauelementen im Bereich der Leistungselektronik ist bekannt.
Erfindungsgemäß enthält die Metallpaste wenigstens ein Metall.
Unter den Begriff Metall fallen vorliegend sowohl reine Metalle als auch Metalllegierungen.
Im Rahmen der Erfindung bezieht sich der Begriff Metall auf ein Element, das im Periodensystem der Elemente in der selben Periode wie Bor, aber links von Bor, in der selben Periode wie Silicium, aber links von Silicium, in der selben Periode wie Germanium, aber links von Germanium, und in der selben Periode wie Antimon, aber links von Antimon steht, sowie auf alle Elemente, die eine höhere Ordnungszahl als 55 aufweisen.
Als reine Metalle werden erfindungsgemäß Metalle verstanden, die ein Metall mit einer Reinheit von wenigstens 95 Gewichtsprozent, bevorzugt wenigstens 98 Gewichtsprozent, mehr bevorzugt wenigstens 99 Gewichtsprozent und noch mehr bevorzugt wenigstens 99,9 Gewichtsprozent enthalten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Metall um Kupfer, Silber, Gold, Nickel, Palladium, Platin oder Aluminium.
Als Metalllegierungen werden erfindungsgemäß metallische Gemische aus wenigstens zwei Komponenten verstanden, von denen wenigstens eine ein Metall ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird erfindungsgemäß als Metalllegierung eine Legierung eingesetzt, die Kupfer, Aluminium, Nickel und/oder Edelmetalle enthält. Die Metalllegierung umfasst vorzugsweise wenigstens ein Metall, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Kupfer, Silber, Gold, Nickel, Palladium, Platin und Aluminium besteht. Besonders bevorzugte Metalllegierungen enthalten wenigstens zwei Metalle, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Kupfer, Silber, Gold, Nickel, Palladium, Platin und Aluminium besteht. Es kann ferner bevorzugt sein, dass der Anteil der Metalle, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Kupfer, Silber, Gold, Nickel, Palladium, Platin und Aluminium besteht, an der Metalllegierung wenigstens 90 Gewichtsprozent, vorzugsweise wenigstens 95 Gewichtsprozent, mehr bevorzugt wenigstens 99 Gewichtsprozent und noch mehr bevorzugt 100 Gewichtsprozent beträgt. Bei der Legierung kann es sich beispielsweise um eine Legierung handeln, die Kupfer und Silber, Kupfer, Silber und Gold, Kupfer und Gold, Silber und Gold, Silber und Palladium, Platin und Palladium oder Nickel und Palladium enthält.
In der erfindungsgemäßen Metallpaste können als Metall ein reines Metall, mehrere Arten von reinen Metallen, eine Art von Metalllegierung, mehrere Arten von Metalllegierungen oder Mischungen davon enthalten sein.
Das Metall liegt in der Metallpaste in Form von Partikeln vor.
Die Metallpartikel können von unterschiedlicher Gestalt sein. Beispielsweise können die Metallpartikel in der Form von Flakes oder einer sphärischen (kugeligen) Form vorliegen. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weisen die Metallpartikel die Form von Flakes auf. Dies schließt jedoch nicht aus, dass von den eingesetzten Metallpartikeln auch ein untergeordneter Anteil eine andere Form aufweisen kann. Es ist jedoch bevorzugt, dass wenigstens 70 Gewichtsprozent, mehr bevorzugt wenigstens 80 Gewichtsprozent, noch mehr bevorzugt wenigstens 90 Gewichtsprozent oder 100 Gewichtsprozent der Partikel in der Form von Flakes vorliegen.
Erfindungsgemäß sind die Metallpartikel gecoatet.
Unter einem Coating von Partikeln wird erfindungsgemäß eine festhaftende Schicht auf der Oberfläche von Partikeln verstanden.
Erfindungsgemäß enthält das Coating der Metallpartikel wenigstens eine Art von Coatingver- bindungen.
Bei diesen Coatingverbindungen handelt es sich um organische Verbindungen. Erfindungsgemäß handelt es sich bei den organischen Verbindungen, die als Coatingverbindungen dienen, um kohlenstoffhaltige Verbindungen, die eine Agglomeration der Metallpartikel verhindern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform tragen die als Coatingverbindungen wenigstens eine funktionelle Gruppe. Als funktionelle Gruppen kommen insbesondere Carbonsäuregruppen, Carboxylatgruppen, Estergruppen, Ketogruppen, Aldehydgruppen, Aminogruppen, Amidg- ruppen, Azogruppen, Imidgruppen, Cyanogruppen oder Nitrilgruppen in Betracht. Bevorzugte funktionelle Gruppen sind Carbonsäuregruppen und Estergruppen. Die Carbonsäuregruppe kann deprotoniert sein.
Bei den Coatingverbindungen mit wenigstens einer funktionellen Gruppe handelt es sich vorzugsweise um gesättigte, einfach ungesättigte oder mehrfach ungesättigte organische Verbindungen.
Diese Coatingverbindungen mit wenigstens einer funktionellen Gruppe können ferner verzweigt oder unverzweigt sein.
Die erfindungsgemäßen Coatingverbindungen mit wenigstens einer funktionellen Gruppe weisen vorzugsweise 1 - 50, mehr bevorzugt 2 - 24, noch mehr bevorzugt 6 - 24 und noch mehr bevorzugt 8 - 20 Kohlenstoffatome auf.
Die Coatingverbindungen können ionisch oder nichtionisch sein.
Vorzugsweise kommen als Coatingverbindungen freie Fettsäuren, Fettsäuresalze oder Fettsäureester zum Einsatz.
Die freien Fettsäuren, Fettsäuresalze und Fettsäureester sind vorzugsweise unverzweigt.
Ferner sind die freien Fettsäuren, Fettsäuresalze oder Fettsäureester vorzugsweise gesättigt.
Bevorzugte Fettsäuresalze sind die Salze von Ammonium, Monoalkylammonium, Dialkylammo- nium, Trialkylammonium, Aluminium, Kupfer, Lithium, Natrium und Kalium. Bevorzugte Ester sind Alkylester, insbesondere Methylester, Ethylester, Propylester und Butyl- ester.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den freien Fettsäuren, Fettsäuresalzen oder Fettsäureestern um Verbindungen mit 8 - 24, mehr bevorzugt 10 - 24 und noch mehr bevorzugt 12 - 18 Kohlenstoffatomen.
Bevorzugte Coatingverbindungen sind Caprylsäure (Octansäure), Caprinsäure (Decansäure), Laurinsäure (Dodecansäure), Myristinsäure (Tetradecansäure), Palmitinsäure (Hexadecansäu- re), Margarinsäure (Heptadecansäure), Stearinsäure (Octadecansäure), Arachinsäure (Eico- sansäure/lcosansäure), Behensäure (Docosansäure), Lignocerinsäure (Tetracosansäure) sowie die entsprechenden Ester und Salze.
Besonders bevorzugte Coatingverbindungen sind Dodecansäure, Octadecansäure, Alumi- niumstearat, Kupferstearat, Natriumstearat, Kaliumstearat, , Natriumpalmitat und Kaliumpalmi- tat.
Die erfindungsgemäß verwendeten Coatingverbindungen werden mittels herkömmlicher und aus dem Stand der Technik bekannter Verfahren auf die Oberfläche der Metallpartikel aufgetragen.
Beispielsweise ist es möglich, die Coatingverbindungen, insbesondere die vorstehend erwähnten Stearate oder Palmitate, in Lösungsmitteln aufzuschlämmen und die aufgeschlämmten Coatingverbindungen in Kugelmühlen mit den Metallpartikeln zu vermählen. Nach dem Mahlen werden die nun mit den Coatingverbindungen beschichteten Metallpartikel getrocknet und anschließend entstaubt.
Vorzugsweise beträgt der Anteil an organischen Verbindungen, insbesondere der Anteil an Verbindungen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus freien Fettsäuren, Fettsäuresalzen und Fettsäureestern besteht, die vorzugsweise 8 - 24, mehr bevorzugt 10 - 24 und noch mehr bevorzugt 12 - 18 Kohlenstoffatome aufweisen, an dem gesamten Coating wenigstens 60 Gewichtsprozent, mehr bevorzugt wenigstens 70 Gewichtsprozent, noch mehr bevorzugt wenigstens 80 Gewichtsprozent, noch mehr bevorzugt wenigstens 90 Gewichtsprozent, insbesondere wenigstens 95 Gewichtsprozent, wenigstens 99 Gewichtsprozent oder 100 Gewichtsprozent. Üblicherweise beträgt der Anteil der Coatingverbindungen, vorzugsweise der Coatingverbin- dungen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus freien Fettsäuren, Fettsäuresalzen und Fettsäureestern mit 8 - 24, mehr bevorzugt 10 - 24 und noch mehr bevorzugt 12 - 18 Kohlenstoffatomen besteht, 0,01 - 2 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,3 - 1 ,5 Gewichtsprozent, mehr bevorzugt 0,4 - 1 ,4 Gewichts-prozent und noch mehr bevorzugt 0,5 - 1 ,0 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der gecoateten Metallpartikel.
Der Coatinggrad, der als Verhältnis der Masse an Coatingverbindungen zur Oberfläche der Metallpartikel definiert ist, beträgt vorzugsweise 0,00005 - 0,03 g, mehr bevorzugt 0,0001 - 0,02 g und noch mehr bevorzugt 0,0005 - 0,02 g an Coatingverbindungen pro Quadratmeter (m2) Oberfläche der Metallpartikel.
Die erfindungsgemäße Metallpaste umfasst neben den gecoateten Metallpartikeln vorzugsweise wenigstens einen Metallprecursor.
Unter Metallprecursor wird im Rahmen der Erfindung eine Verbindung verstanden, die wenigstens ein Metall enthält. Vorzugsweise handelt es sich dabei um eine Verbindung, die sich bei Temperaturen von unter 200°C unter Freisetzung eines Metalls zersetzt. Vorzugsweise wird demnach bei Verwendung eines Metallprecursors beim Sinterprozess in situ ein Metall gebildet. Es kann auf einfache Weise ermittelt werden, ob es sich bei einer Verbindung um einen Metallprecursor gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform handelt. So kann beispielsweise eine Paste, die eine zu testende Verbindung enthält, auf ein Substrat mit einer Silberoberfläche abgeschieden, auf 200°C erhitzt und bei dieser Temperatur für 20 Minuten belassen werden. Danach wird überprüft, ob sich unter diesen Bedingungen die zu testende Verbindung zu einem Metall zersetzt hat. Hierzu kann beispielsweise vor dem Test der Gehalt der metallhaltigen Pastenbestandteile ausgewogen und daraus die theoretische Masse des Metalls berechnet werden. Nach dem Test wird die Masse des auf dem Substrat abgeschiedenen Materials gravimetrisch bestimmt. Entspricht die Masse des auf dem Substrat abgeschiedenen Materials der theoretischen Masse des Metalls, wobei die üblichen Messabweichungen zu berücksichtigen sind, handelt es sich bei der getesteten Verbindung um einen Metallprecursor gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Metallprecursor um einen endotherm zersetzbaren Metallprecursor. Erfindungsgemäß soll unter endotherm zersetzbarem Metallprecursor ein Metallprecursor verstanden werden, dessen thermische Zersetzung, vor- zugsweise unter Schutzgasatmosphäre, einen endothermen Vorgang darstellt. Bei dieser thermischen Zersetzung soll es zur Freisetzung von Metall aus dem Metallprecursor kommen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Metallprecursor ein Metall auf, das auch im Metallpulver enthalten ist.
Vorzugsweise umfasst der Metallprecursor als Metall wenigstens ein Element, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Kupfer, Silber, Gold, Nickel, Palladium und Platin besteht.
Es kann bevorzugt sein, als Metallprecursor endotherm zersetzbare Carbonate, Lactate, For- miate, Citrate, Oxide oder Fettsäuresalze, vorzugsweise Fettsäuresalze mit 6 bis 24 Kohlenstoffatomen, der genannten Metalle zu verwenden.
In besonderen Ausführungsformen werden als Metallprecursor Silbercarbonat, Silber(l-)lactat, Silber(ll)-formiat, Silbercitrat, Silberoxid (zum Beispiel AgO oder Ag20), Kupfer(ll)-Iactat, Kup- ferstearat, Kupferoxide (zum Beispiel Cu20 oder CuO) oder Goldoxide (zum Beispiel Au20 oder AuO) eingesetzt.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird als Metallprecursor Silbercarbonat, Silber(l)-oxid oder Silber(ll)-oxid verwendet.
Falls vorhanden, liegt der Metallprecursor in der Metallpaste vorzugsweise in der Form eines Pulvers vor, das aus Partikeln besteht.
Die Partikel des Pulvers können die Form von Flakes oder eine sphärische (kugelige) Form aufweisen. Vorzugsweise liegen die Partikel des Metallprecursors jedoch als Flakes vor.
Die Verwendung eines Metallprecursors, der während des Sinterprozesses in situ Metall freisetzt, hat zur Folge, dass das in situ gebildete Metall während des Sinterprozesses Lücken zwischen den in der Metallpaste enthaltenen Metallpartikeln schließt. Auf diese Weise kann die Porosität einer Kontaktstelle zwischen zwei zu verbindenden Bauelementen reduziert werden.
Die erfindungsgemäße Metallpaste enthält ferner wenigstens ein Lösungsmittel. Unter Lösungsmittel werden erfindungsgemäß Verbindungen verstanden, die andere Verbindungen auf physikalischem Wege zur Lösung bringen können. Bei diesen anderen Verbindungen handelt es sich jedoch vorzugsweise nicht um das Metall der Metallpaste.
Erfindungsgemäß kommen als Lösungsmittel die üblicherweise für Metallpasten verwendeten Lösungsmittel in Betracht.
Vorzugsweise werden als Lösungsmittel organische Verbindungen verwendet, die wenigstens ein Heteroatom tragen und 6 - 24 Kohlenstoffatome, mehr bevorzugt 8 - 20 Kohlenstoffatome, aufweisen.
Diese organischen Verbindungen können verzweigt oder unverzweigt sein. Bei den organischen Verbindungen kann es sich auch um zyklische Verbindungen handeln.
Ferner können die als Lösungsmittel verwendeten organischen Verbindungen gesättigte, einfach ungesättigte oder mehrfach ungesättigte Verbindungen sein.
Das wenigstens eine Heteroatom, das in den organischen Verbindungen, die als Lösungsmittel dienen können, enthalten ist, ist vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus Sauerstoffatomen und Stickstoffatomen besteht.
Das wenigstens eine Heteroatom kann Teil von wenigstens einer funktionellen Gruppe sein. Als funktionelle Gruppen kommen vorzugsweise Hydroxylgruppen, Carbonsäuregruppen, Estergruppen, Ketogruppen, Aldehydgruppen, Aminogruppen, Amidgruppen, Azogruppen, Imidgrup- pen, Cyanogruppen oder Nitrilgruppen in Betracht.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem verwendeten Lösungsmittel um einen Alkohol.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden als Lösungsmittel a-Terpineol ((R)-(+)-a-Terpineol, (S)-(-)-a-Terpineol oder Racemate), ß-Terpineol, γ-Terpineol, Ö-Terpineol, Mischungen der vorstehend genannten Terpineole, N-Methyl-2-pyrrolidon, Ethylenglycol, Dime- thylacetamid, 1-Tridecanol, 2-Tridecanol, 3-Tridecanol, 4-Tridecanol, 5-Tridecanol, 6- Tridecanol, Isotridecanol und Mischungen dieser Isotridecanole, dibasische Ester (vorzugswei- se Dimethylester der Glutar-, Adipin- oder Bernsteinsäure oder Mischungen davon), Glycerin, Diethylenglycol, Triethylenglycol oder Mischungen hiervon verwendet.
Vorzugsweise ist das verwendete Lösungsmittel in der Lage, das in der Metallpaste enthaltene Sinterhilfsmittel zu lösen.
Um ein Absenken der Sintertemperatur auf unter 200°C zu ermöglichen, ist in der erfindungsgemäßen Metallpaste wenigstens ein Sinterhilfsmittel enthalten.
Diese Sinterhilfsmittel gewährleisten, dass die auf den Partikeln des in der Metallpaste enthaltenen Metalls vorhandenen Coatingverbindungen während des Sinterprozesses bei Temperaturen unter 200°C abbrennen.
Bei diesen Sinterhilfsmitteln handelt es sich vorzugsweise um Oxidationsmittel. Unter Oxidati- onsmittel ist ein Stoff zu verstehen, der andere Stoffe oxidieren kann und dabei selbst reduziert wird. Ein Oxidationsmittel kann Elektronen aufnehmen und ist somit ein Elektronenakzeptor.
Vorzugsweise ist das Sinterhilfsmittel auch ein Sauerstoffüberträger. Damit ist ein Stoff gemeint, der Sauerstoff abgeben kann.
Im Rahmen der Erfindung können als Sinterhilfsmittel (i) organische Peroxide, (ii) anorganische Peroxide und (iii) anorganische Säuren eingesetzt werden. Diese Verbindungen können als Sinterhilfsmittel dienen, da sie wenigstens ein Sauerstoffatom enthalten und ein Verbrennen der Coatingverbindungen, die auf den Metallpartikeln der Metallpaste vorhanden sind, bei einer Temperatur von unter 200°C ermöglichen.
Unter organischen Peroxiden sollen im Rahmen der Erfindung Verbindungen verstanden werden, die das Peroxidanion 02 2' bzw. die Peroxidgruppe -O-O- sowie wenigstens einen organischen Rest enthalten, der direkt mit der Peroxidgruppe verknüpft ist. Organische Peroxide können im Rahmen der Erfindung somit auch anorganische Reste enthalten, die direkt mit der Peroxidgruppe verknüpft sind, solange wenigstens ein organischer Rest vorhanden ist, der direkt mit der Peroxidgruppe verknüpft ist. Diese Verknüpfung ist vorzugsweise kovalenter Natur.
Unter organischen Resten sind vorzugsweise Reste zu verstehen, die wenigstens ein Kohlenstoffatom enthalten, wobei das Kohlenstoffatom mit der Peroxidgruppe direkt, vorzugsweise durch eine kovalente Bindung, verknüpft ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den erfindungsgemäß verwendbaren organischen Peroxiden um Hydroperoxide sowie Peroxycarbonsäuren und deren Salze. Peroxycarbonsäuren leiten sich von Carbonsäuren ab, wobei vorzugsweise die Hydroxylgruppe der Carbonsäureeinheit durch eine Hydroxyperoxylgruppe ersetzt ist. Hydroperoxide wiederum leiten sich formal von Ethern bzw. Alkoholen ab, wobei die Sauerstoffbrücke, die die Alkyl-, Alkenyl- oder Aryl-Reste miteinander oder mit einem Wasserstoffatom verbindet, durch eine Peroxidgruppe ersetzt ist.
Die erfindungsgemäß eingesetzten organischen Peroxide weisen wenigstens eine Peroxidgruppe auf. Sie können somit auch zwei oder mehrere Peroxidgruppen besitzen.
In dem erfindungsgemäß eingesetzten organischen Peroxid können die organischen Reste gleichartig oder verschiedenartig sein.
Die organischen Reste können selbst Heteroatome tragen. In diesem Fall handelt es sich bei den Heteroatomen vorzugsweise um Sauerstoffatome, Stickstoffatome oder Halogenatome. Enthalten die organischen Reste Halogenatome, dann sind Fluoratome, Chloratome, Bromatome oder lodatome bevorzugt. Die Heteroatome können auch Teil einer funktionellen Gruppe sein. Als funktionelle Gruppen kommen vorzugsweise Carbonsäuregruppen, Estergruppen, Ke- togruppen, Aldehydgruppen, Hydroxylgruppen, Aminogruppen, Amidgruppen, Azogruppen, Im- idgruppen, Cyanogruppen oder Nitrilgruppen in Betracht.
Die organischen Reste der organischen Peroxide weisen vorzugsweise 1 - 20, mehr bevorzugt 2 - 15 und noch mehr bevorzugt 2 - 10 Kohlenstoffatome auf.
Die organischen Reste können verzweigt oder unverzweigt sein.
Bei den organischen Resten kann es sich um aliphatische oder aromatische Reste handeln.
Im Fall von aliphatischen Resten kann der organische Rest auch einen zyklischen Rest aufweisen. Der Ring des zyklischen Restes besteht vorzugsweise aus 4 - 8 Atomen, wobei es sich vorzugsweise um Kohlenstoffatome handeln kann. Der Ring des zyklischen Restes kann jedoch auch Heteroatome, vorzugsweise ein oder mehrere Stickstoffatome oder Sauerstoffatome enthalten. Im Fall von aromatischen Resten kann der organische Rest aromatische Gruppen mit vorzugsweise 5 oder 6 Kohlenstoffatomen aufweisen.
Die organischen Reste können gesättigt oder ungesättigt sein. In den organischen Resten können demnach Mehrfachbindungen, vorzugsweise Doppelbindungen, aber auch Dreifachbindungen, enthalten sein.
Die organischen Peroxide können auch wenigstens einen anorganischen Rest enthalten, der direkt mit der Peroxidgruppe verknüpft ist.
Unter anorganischen Resten werden erfindungsgemäß Reste verstanden, die mit der Peroxidgruppe des organischen Peroxids verknüpft sind, wobei die Verknüpfung nicht durch ein Kohlenstoffatom erfolgt.
Die Verknüpfung des anorganischen Restes mit der Peroxidgruppe des organischen Peroxids kann grundsätzlich durch alle Atome außer Kohlenstoffatome erfolgen. Die Verknüpfung erfolgt vorzugsweise durch ein Wasserstoffatom oder ein Heteroatom. Als Heteroatom können Metallatome oder Stickstoffatome bevorzugt sein.
Sind Heteroatome direkt mit der Peroxidgruppe verknüpft, dann kann das Heteroatom Teil eines Restes sein, der neben dem Heteroatom weitere Atome enthält. Bei diesen weiteren Atomen kann es sich vorzugsweise um Kohlenstoffatome, Wasserstoffatome oder weitere Heteroatome handeln, Als weitere Heteroatome können Stickstoffatome, Sauerstoffatome, Phosphoratome und Halogenatome, wie zum Beispiel, Fluoratome, Chloratome, Bromatome oder lodatome, bevorzugt sein.
Als Metallatome, die direkt mit der Peroxidgruppe verknüpft sein können, kommen vorzugsweise Metalle der ersten, zweiten und dritten Gruppe des Periodensystems der Elemente in Betracht. Demnach sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform Lithiumatome, Natriumatome, Kaliumatome, Berylliumatome, Magnesiumatome, Calciumatome, Strontiumatome, Boratome oder Aluminiumatome mit der Peroxidgruppe verknüpft.
Bei dem anorganischen Rest, der über ein Heteroatom mit der Peroxidgruppe verknüpft ist, kann es sich vorzugsweise um einen Ammoniumrest handeln. Es kann auch bevorzugt sein, dass ein oder mehrere Wasserstoffatome des Ammoniumrestes durch organische oder anorganische Gruppen substituiert sind. Vorzugsweise sind ein oder mehrere Wasserstoffatome des Ammoniumrestes durch Alkylgruppen ersetzt. Diese Alkylgruppen können verzweigt oder unverzweigt sein, sind aber vorzugsweise unverzweigt. Die Alkylgruppen, die ein oder mehrere Wasserstoffatome des Ammoniumrestes substituieren, weisen vorzugsweise 1 - 10, mehr bevorzugt 1 - 6 und noch mehr bevorzugt 1 - 4 Kohlenstoffatome auf. Die Alkylgruppen, die ein oder mehrere Wasserstoffatome des Ammoniumrestes substituieren, können gleichartig oder verschiedenartig sein.
Bevorzugte anorganische Reste sind Ammoniumreste, Monomethylammoniumreste, Dimethy- lammoniumreste, Trimethylammoniumreste, Monoethylammoniumreste, Diethylammoniumres- te, Triethylammoniumreste, Monopropylammoniumreste, Dipropylammoniumreste, Tripropy- lammoniumreste, Monoisopropylammoniumreste, Diisopropylammoniumreste, Triisopropylam- moniumreste, Monobutylammoniumreste, Dibutylammoniumreste und Tributylammoniumreste.
Bei dem erfindungsgemäß verwendeten organischen Peroxid kann es sich auch um ein zyklisches organisches Peroxid handeln. Insbesondere kann die Peroxidgruppe des organischen Peroxids selbst Teil eines zyklischen Systems sein.
Die erfindungsgemäß verwendeten organischen Peroxide weisen vorzugsweise eine Zersetzungstemperatur von unter 200°C auf. In diesem Zusammenhang wurde jedoch überraschenderweise festgestellt, dass einige organische Peroxide, die eine Zersetzungstemperatur von über 200°C aufweisen, in Gegenwart von in der Metallpaste enthaltenem Metall eine Zersetzungstemperatur von unter 200°C aufweisen. Dies scheint darauf zurückzuführen sein, dass in der Metallpaste enthaltenes Metall die Zersetzung dieser organischen Peroxide katalysiert.
Es kann ebenfalls bevorzugt sein, dass die erfindungsgemäß eingesetzten organischen Peroxide bei Raumtemperatur (20°C) und Normaldruck (1013 hPa) flüssig sind.
Unter besonders bevorzugten Ausführungsformen handelt es sich bei dem organischen Peroxid um eine Verbindung, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Diisobutyryl-peroxid, Cumol- peroxyneodecanoat, 1 ,1 ,3,3-Tetramethylbutyl-peroxyneodecanoat, Di-n-propyl- peroxydicarbonat, tert-Amyl-peroxyneodecanoat, Di-(2-ethylhexyl)-peroxydicarbonat, tert-Butyl- peroxyneodecanoat, Di-n-butyl-peroxydicarbonat, 1 ,1 ,3,3-Tetramethylbutylperoxypivalat, tert- Butyl-peroxyneoheptanoat, tert-Amyl-peroxypivalat, tert-Butyl-peroxypivalat, Di-(3,5,5- trimethylhexanoyl)-peroxid, tert-Butyl-peroxy-2-ethylhexanoat, tert-Butyl-peroxyisobutyrat, 1,1- Di-(tert-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexan, 1 ,1-Di-(tert-butylperoxy)-cyclohexan, tert-Butyl- peroxy-3,5,5-trimethylhexanoat, 2,2-Di-(tert-butylperoxy)-butan, tert- Butylperoxyisopropylcarbonat, tert-Butyl-peroxyacetat, 2,5-Dimethyl-2,5-di(2- ethylhexanoylperoxy)-hexan, 1 ,1 ,3,3-Tetramethylbutyl-peroxy-2-ethylhexanoat, tert-Amyl- peroxy-2-ethylhexanoat, tert-Butyl-peroxydiethylacetat, tert-Amyl-peroxy-2-ethylhexylcarbonat, tert-Butyl-peroxy-2-ethylhexylcarbonat, tert-Butyl-peroxybenzoat, Di-tert-amylperoxid, 2,5- Dimethyl-2,5-di-(tert-butylperoxy)-hexan, tert-Butylcumyl-peroxid, 2,5-Dimethyl-2,5-di(tert- butylperoxy)hexyn-3, Di-tert-butyl-peroxid, 3,6,9-Triethyl-3,6,9-trimethyl-1 ,4,7-triperoxonan, Di- isopropylbenzen-mono-hydroperoxid, p-Menthanhydroperoxid, Cumolhydroperoxid, Dicumylpe- roxid und 1 ,1 ,3,3-Tetramethylbutyl-hydroperoxid besteht.
Als Sinterhilfsmittel können ferner auch anorganische Peroxide verwendet werden.
Unter anorganischen Peroxiden werden im Rahmen der Erfindung Verbindungen verstanden, die das Peroxidanion 02 2" bzw. die Peroxidgruppe -O-O- sowie ausschließlich anorganische Reste enthalten. Im Rahmen der Erfindung sind anorganische Peroxide vorzugsweise alle Peroxide, die keine organischen Peroxide sind. Anorganische Reste sind erfindungsgemäß Reste, die direkt mit der Peroxidgruppe über ein anderes Atom als ein Kohlenstoffatom verknüpft sind.
Zwei anorganische Reste, die mit einer Peroxidgruppe des anorganischen Peroxids verbunden sind, können gleichartig oder verschiedenartig sein.
Die Verknüpfung mit der Peroxidgruppe kann vorzugsweise durch ein oder mehrere Wasserstoffatome und/oder ein oder mehrere Heteroatome erfolgen. Als Heteroatome können Metallatome, Boratome oder Stickstoffatome bevorzugt sein.
Sind Heteroatome direkt mit der Peroxidgruppe verknüpft, dann kann das Heteroatom Teil eines Restes sein, der neben dem Heteroatom weitere Atome enthält. Bei diesen weiteren Atomen kann es sich gemäß einer bevorzugten Ausführungsform um Kohlenstoffatome, Wasserstoffatome oder weitere Heteroatome handeln, Als weitere Heteroatome können Stickstoffatome, Sauerstoffatome, Phosphoratome und Halogenatome, insbesondere Fluoratome, Chloratome, Bromatome oder lodatome, bevorzugt sein. Bevorzugte Metallatome, die direkt mit der Peroxidgruppe verknüpft sein können, sind Metalle der ersten, zweiten und dritten Gruppe des Periodensystems der Elemente. Folglich kann es bevorzugt sein, das Lithiumatome, Natriumatome, Kaliumatome, Berylliumatome, Magnesiumatome, Calciumatome, Strontiumatome, Boratome oder Aluminiumatome mit der Peroxidgruppe verknüpft sind.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem wenigstens einen anorganischen Rest, der über ein He- teroatom mit der Peroxidgruppe des anorganischen Peroxids verknüpft ist, um einen Ammoniumrest. Sind in dem anorganischen Peroxid zwei Ammoniumreste mit einer Peroxidgruppe verbunden, dann können die Ammoniumreste gleichartig oder verschiedenartig sein.
Es kann auch bevorzugt sein, dass ein oder mehrere Wasserstoffatome des Ammoniumrestes durch organische oder anorganische Gruppen substituiert sind. Vorzugsweise sind in diesem Fall ein oder mehrere Wasserstoffatome des Ammoniumrestes durch Alkylgruppen ersetzt. Diese Alkylgruppen können verzweigt oder unverzweigt sein, sind aber vorzugsweise unverzweigt. Die Alkylgruppen, die ein oder mehrere Wasserstoffatome des Ammoniumrestes substituieren, weisen vorzugsweise 1 - 10, mehr bevorzugt 1 - 6 und noch mehr bevorzugt 1 - 4 Kohlenstoffatome auf. Die Alkylgruppen, die ein oder mehrere Wasserstoffatome des Ammoniumrestes substituieren, können gleichartig oder verschiedenartig sein.
Bevorzugte anorganische Reste sind Ammoniumreste, Monomethylammoniumreste, Dimethy- lammoniumreste, Trimethylammoniumreste, Monoethylammoniumreste, Diethylammoniumres- te, Triethylammoniumreste, Monopropylammoniumreste, Dipropylammoniumreste, Tripropy- lammoniumreste, Monoisopropylammoniumreste, Diisopropylammoniumreste, Triisopropylam- moniumreste, Monobutylammoniumreste, Dibutylammoniumreste und Tributylammoniumreste.
Bei dem anorganischen Peroxid kann es sich auch um ein Peroxoborat handeln. Unter Peroxoborate werden erfindungsgemäß Borate verstanden, in denen wenigstens ein Sauerstoffatom durch eine Peroxidgruppe ersetzt ist. Borate sind erfindungsgemäß Salze oder Ester der Borsäure. Die Peroxoborate können vorzugsweise auch als Hydrate vorliegen. Ferner kann es sich bei den Peroxoboraten um Peroxosalze mit ringförmigem Anion handeln.
Bevorzugte Peroxoborate sind Ammoniumperborate, Alkylammoniumperborate und Alkaliperborate. Erfindungsgemäß fallen unter den Begriff Alkylammoniumperborate Ammoniumperborate, in denen ein oder mehrere Wasserstoffatome der Ammoniumeinheit durch ein oder mehrere Al- kylgruppen ersetzt sind. Diese Alkylgruppen können verzweigt oder unverzweigt sein. Vorzugsweise weisen diese Alkylgruppen 1 - 10 Kohlenstoffatome, mehr bevorzugt 1 - 6 Kohlenstoffatome und noch mehr bevorzugt 1 - 4 Kohlenstoffatome auf.
Bevorzugte Alkaliperborate sind Lithiumperborat, Kaliumperborat und Natriumperborat.
Die erfindungsgemäß verwendeten anorganischen Peroxide weisen vorzugsweise eine Zersetzungstemperatur von nicht mehr als 200°C auf.
Ferner kann es bevorzugt sein, dass die erfindungsgemäß eingesetzten anorganischen Peroxide bei Raumtemperatur (20°C) und Normaldruck (1013 hPa) flüssig sind.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden als anorganische Peroxide Wasserstoffperoxid, Ammoniumperoxid, Monomethylammoniumperoxid, Dimethylammoniumpe- roxid, Trimethylammoniumperoxid, Monoethylammoniumperoxid, Diethylammoniumperoxid, Triethylammoniumperoxid, Monopropylammoniumperoxid, Dipropylammoniumperoxid, Tripropy- lammoniumperoxid, Monoisopropylammoniumperoxid, Diisopropylammoniumperoxid, Triisopro- pylammoniumperoxid, Monobutylammoniumperoxid, Dibutylammoniumperoxid, Tributylammo- niumperoxid, Lithiumperoxid, Natriumperoxid, Kaliumperoxid, Magnesiumperoxid, Calciumpero- xid, Bariumperoxid, Ammoniumperborat, Lithiumperborat, Kaliumperborat oder Natriumperborat eingesetzt.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den anorganischen Peroxiden um Wasserstoffperoxid, Ammoniumperoxid, Natriumperoxid und Ammoniumperborat.
Als in der erfindungsgemäßen Metallpaste enthaltenes Sinterhilfsmittel können ferner auch anorganische Säuren fungieren.
Vorzugsweise handelt es sich bei den anorganischen Säuren um sauerstoffhaltige anorganische Säuren. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden als anorganische Säuren Phosphorsäuren eingesetzt. Unter Phosphorsäuren sind allgemein anorganische Säuren zu verstehen, die wenigstens ein Phosphoratom aufweisen.
Bevorzugte Phosphorsäuren, die erfindungsgemäß als Sinterhilfsmittel eingesetzt werden können, sind ortho-Phosphorsäure, Diphosphorsäure, Metaphosphorsäuren und Polyphosphorsäu- ren.
Die erfindungsgemäßen Sinterhilfsmittel werden vorzugsweise als Bestandteil einer Metallpaste verwendet, die in einem Sinterprozess zum Einsatz kommt. Vorzugsweise werden bei diesem Sinterprozess Bauelemente miteinander verbunden, die in einer Sandwichanordnung über die Metallpaste miteinander in Kontakt stehen.
Die erfindungsgemäß verwendeten Metallpasten können neben Metallen, Metallprecursorn, Lösungsmitteln und Sinterhilfsmitteln auch weitere Inhaltsstoffe aufweisen.
Bei diesen weiteren Inhaltsstoffen kann es sich vorzugsweise um üblicherweise in Metallpasten eingesetzte Inhaltsstoffe handeln.
Beispielsweise können in der Metallpaste als weitere Inhaltsstoffe Dispersionsmittel, Tenside, Entschäumer, Bindemittel, Polymere oder viskositätssteuernde Mittel enthalten sein.
Die erfindungsgemäße Metallpaste enthält 75 - 90 Gewichtsprozent, vorzugsweise 77 - 89 Gewichtsprozent, mehr bevorzugt 78 - 87 Gewichtsprozent und noch mehr bevorzugt 78 - 86 Gewichtsprozent wenigstens eines der hierin beschriebenen, in Form von Partikeln vorliegenden Metalle. Diese Gewichtsangaben schließen das Gewicht der Coatingverbindungen, die auf den Partikeln enthalten sind, mit ein. .
Die erfindungsgemäße Metallpaste enthält 0 - 12 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,1 - 12 Gewichtsprozent, mehr bevorzugt 1 - 10 Gewichtsprozent und noch mehr bevorzugt 2 - 8 Gewichtsprozent wenigstens eines Metallprecursors.
Die erfindungsgemäße Metallpaste enthält 6 - 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise 7 - 18 Gewichtsprozent, mehr bevorzugt 8 - 17 Gewichtsprozent und noch mehr bevorzugt 10 - 15 Gewichtsprozent wenigstens eines Lösungsmittels. Die erfindungsgemäße Metallpaste enthält 0,1 - 15 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,1 - 12 Gewichtsprozent, mehr bevorzugt 1 - 10 Gewichtsprozent und noch mehr bevorzugt 1 - 8 Gewichtsprozent wenigstens eines der hierin beschriebenen Sinterhilfsmittel.
Die erfindungsgemäße Metallpaste enthält 0 - 15 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0 - 12 Gewichtsprozent, mehr bevorzugt 0,1 - 10 Gewichtsprozent und noch mehr bevorzugt 1 - 10 Gewichtsprozent weitere Inhaltsstoffe.
Folglich enthält die erfindungsgemäße Metallpaste 75 - 90 Gewichtsprozent wenigstens eines der hierin beschriebenen Metalle, 0 - 12 Gewichtsprozent wenigstens eines Metallprecursors, 6
- 20 Gewichtsprozent wenigstens eines Lösungsmittels und 0,1 - 15 Gewichtsprozent wenigstens eines der hierin beschriebenen Sinterhilfsmittel.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Metallpaste 77 - 89 Gewichtsprozent wenigstens eines der hierin beschriebenen Metalle, 0,1 - 12 Gewichtsprozent wenigstens eines Metallprecursors, 7 - 18 Gewichtsprozent wenigstens eines Lösungsmittels und 0,1 - 12 Gewichtsprozent wenigstens eines der hierin beschriebenen Sinterhilfsmittel.
Gemäß einer mehr bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Metallpaste 78
- 87 Gewichtsprozent wenigstens eines der hierin beschriebenen Metalle, 0,1 - 10 Gewichtsprozent wenigstens eines Metallprecursors, 8 - 17 Gewichtsprozent wenigstens eines Lösungsmittels und 1 - 10 Gewichtsprozent wenigstens eines der hierin beschriebenen Sinterhilfsmittel.
Gemäß einer noch mehr bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Metallpaste 78 - 86 Gewichtsprozent wenigstens eines der hierin beschriebenen Metalle, 2 - 8 Gewichtsprozent wenigstens eines Metallprecursors, 10 - 15 Gewichtsprozent wenigstens eines Lösungsmittels und 1 - 8 Gewichtsprozent wenigstens eines der hierin beschriebenen Sinterhilfsmittel.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt das molare Verhältnis von Sinterhilfsmitteln zu den im Coating der Metallpartikel enthaltenen organischen Verbindungen (Coa- tingverbindungen) im Bereich von 1 : 1 bis 100 : 1 , mehr bevorzugt im Bereich von 2 : 1 bis 80 : 1 , noch mehr bevorzugt im Bereich von 5 : 1 bis 80 : 1 und insbesondere im Bereich von 10 : 1 bis 70 : 1. Unter molarem Verhältnis von Sinterhilfsmitteln zu Coatingverbindungen wird erfindungsgemäß der Quotient aus (i) der Summe der Stoffmengen der in der Metallpaste enthaltenen Sinterhilfsmittel und (ii) der Summe der Stoffmengen der im Coating der Metallpartikel enthaltenen Coatingverbindungen bezeichnet. Enthält eine Metallpaste bspw. als Sinterhilfsmittel 0,025 mol Dicumylperoxid und 0,15 mol Di-tert-butyl-peroxid und als einzige Coatingverbin- dung 0,0008 mol Kaliumstearat, so beträgt das molare Verhältnis von Sinterhilfsmitteln zu Coatingverbindungen 50 : 1.
Ein Verhältnis von Sinterhilfsmitteln zu Coatingverbindungen im erfindungsgemäß bevorzugten Bereich hat weitere vorteilhafte Effekte zur Folge. So wird dadurch einerseits gewährleistet, dass während des Sinterprozesses als Resultat des Verbrennens der Coatingverbindungen genügend Kohlenmonoxid zur Reduktion der Metalloxide zur Verfügung steht. Andererseits ist die Menge an Sinterhilfsmitteln dann noch nicht so hoch, dass hierdurch der Sinterprozess beeinträchtigt würde.
Wie vorstehend erläutert, kann es erfindungsgemäß bevorzugt sein, wenn es sich bei den im Coating der Metallpartikel enthaltenen organischen Verbindungen um freie Fettsäuren, Fettsäuresalze oder Fettsäureester handelt, die vorzugsweise 8 - 24, mehr bevorzugt 10 - 24 und noch mehr bevorzugt 12 - 18 Kohlenstoffatome aufweisen.
Sind in der Metallpaste freie Fettsäuren, Fettsäuresalze oder Fettsäureester mit vorzugsweise 8 - 24, mehr bevorzugt 10 - 24 und noch mehr bevorzugt 12 - 18 Kohlenstoffatomen nicht nur als Coatingverbindungen, sondern auch als weitere Inhaltsstoffe in der Metallpaste enthalten, dann kann es bevorzugt sein, dass für die Bestimmung des molaren Verhältnisses von Sinterhilfsmitteln zu Coatingverbindungen der Begriff Coatingverbindungen neben den auf der Oberfläche der Metallpartikel enthaltenen Fettsäuren, Fettsäuresalze oder Fettsäureester auch die Fettsäuren, Fettsäuresalze oder Fettsäureester, die als weitere Inhaltsstoffe in der Metallpaste enthalten sind, umfasst.
Die hierin beschriebenen Metallpasten werden erfindungsgemäß in einem Sinterverfahren eingesetzt.
Unter Sintern wird vorzugsweise das Verbinden von zwei oder mehr Bauelementen durch Erhitzen unter Umgehung der flüssigen Phase verstanden. Erfindungsgemäß wird unter dem Verbinden von wenigstens zwei Bauelementen das Befestigen von einem ersten Bauelement auf einem zweiten Bauelement verstanden. In diesem Zusammenhang bedeutet„auf" lediglich, dass eine Oberfläche des ersten Bauelements mit einer Oberfläche des zweiten Bauelements verbunden ist, wobei es auf die relative Lage der beiden Bauelemente oder der Anordnung, die die wenigstens zwei Bauelemente enthält, nicht ankommt.
Im Rahmen der Erfindung soll der Begriff Bauelement vorzugsweise Einzelteile umfassen. Diese Einzelteile sind vorzugsweise nicht weiter zerlegbar.
Gemäß besonderen Ausführungsformen werden als Bauelemente Teile bezeichnet, die in der Hochleistungselektronik verwendet werden.
Demgemäß kann es sich bei den Bauelementen beispielsweise um Dioden, LEDs (light emitting diodes, lichtemittierende Dioden), DCB (direct copper bonded)-Substrate, Leadframes, Dies, IGBTs (insulated-gate bipolar transistors, Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode), ICs (integrated circuits, integrierte Schaltungen), Sensoren, Kühlkörper (vorzugsweise Aluminium- Kühlkörper oder Kupfer-Kühlkörper) oder andere passive Baulemente (zum Beispiel Widerstände, Kondensatoren oder Spulen) handeln. Vorzugsweise kann es sich bei den Bauelementen auch um nichtmetallische Bauelemente handeln.
Die zu verbindenden Bauelementen können gleichartige oder verschiedenartige Bauelemente sein.
Unter bevorzugten Ausführungsformen betrifft die Erfindung die Verbindung von LED mit Leadframe, von LED mit keramischem Substrat, von Dies, Dioden, IGBTs oder ICs mit Leadframes, keramischen Substraten oder DCB-Substraten, von Sensor mit Leadframe oder keramischem Substrat, von DCB oder keramischem Substrat mit Kupfer- oder Aluminiumkühlkörper, von Leadframe mit Kühlkörper oder von Tantalkondensatoren, vorzugsweise in ungehäustem Zustand, mit Leadframe.
Ebenfalls bevorzugt können mehr als zwei Bauelemente miteinander verbunden werden. Beispielsweise können (i) LED oder Chip mit (ii) Leadframe und (iii) Kühlkörper verbunden werden, wobei sich der Leadframe vorzugsweise zwischen LED oder Chip und Kühlkörper befindet. Ebenso kann eine Diode mit zwei Kühlkörpern verbunden werden, wobei sich die Diode vorzugsweise zwischen zwei Kühlkörpern befindet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können die Bauelemente wenigstens eine Metallisierungsschicht umfassen. Diese Metallisierungsschicht ist vorzugsweise Teil des Bauelements. Die Metallisierungsschicht befindet sich vorzugsweise an wenigstens einer Oberfläche des Bauelements.
Die Metallisierungsschicht kann reines Metall aufweisen. So kann es bevorzugt sein, wenn die Metallisierungsschicht wenigstens 50 Gewichtsprozent, mehr bevorzugt wenigstens 70 Gewichtsprozent, noch mehr bevorzugt wenigstens 90 Gewichtsprozent oder aber 100 Gewichtsprozent an reinem Metall aufweist. Das reine Metall ist vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus Kupfer, Silber, Gold, Palladium und Platin besteht.
Andererseits kann die Metallisierungsschicht auch eine Legierung aufweisen. Die Legierung der Metallisierungsschicht enthält vorzugsweise wenigstens ein Metall, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Silber, Gold, Nickel, Palladium und Platin besteht. Es kann auch bevorzugt sein, dass wenigstens zwei Metalle, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Silber, Gold, Nickel, Palladium und Platin besteht, in der Legierung der Metallisierungsschicht enthalten sind. Der Anteil der Elemente, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Silber, Gold, Nickel, Palladium und Platin besteht, an der Legierung beträgt vorzugsweise wenigstens 90 Gewichtsprozent, mehr bevorzugt wenigstens 95 Gewichtsprozent, noch mehr bevorzugt wenigstens 99 Gewichtsprozent, so zum Beispiel 100 Gewichtsprozent.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Metallisierungsschicht vorzugsweise wenigstens 95 Gewichtsprozent, mehr bevorzugt wenigstens 99 Gewichtsprozent und noch mehr bevorzugt 100 Gewichtsprozent dieser Legierung.
Die Metallisierungsschicht kann auch einen mehrlagigen Aufbau aufweisen. So kann es beispielsweise bevorzugt sein, wenn wenigstens eine Oberfläche der zusammenzufügenden Bauelemente eine Metallisierungsschicht aus mehreren Lagen umfasst, die die vorstehend genannten reinen Metalle und/oder Legierungen aufweisen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst wenigstens eine Metallisierungsschicht eines Bauelements, insbesondere eines DCB-Substrats, eine Lage aus Kupfer, auf der eine Lage aus Nickel aufgebracht ist. Gegebenenfalls kann auf der Lage aus Nickel nochmals eine Lage aus Gold aufgebracht sein. Die Dicke der Lage aus Nickel beträgt in diesem Fall Vorzugs- weise 1 - 2 μιη und die Dicke der Lage aus Gold vorzugsweise 0,05 - 0,3 μητι. Andererseits kann es auch bevorzugt sein, wenn eine Metallisierungsschicht eines Bauelements eine Lage aus Silber oder Gold und darüber eine Lage aus Palladium oder Platin umfasst.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthalten die einzelnen Lagen neben den genannten reinen Metallen oder Legierungen auch ein Glas. Es kann auch bevorzugt sein, wenn die Lagen eine Mischung aus (i) Glas und (ii) den reinen Metallen oder Legierungen darstellen.
Erfindungsgemäß werden wenigstens zwei Bauelemente durch Sintern miteinander verbunden.
Dazu werden zunächst die zwei oder mehr Bauelemente miteinander in Kontakt gebracht. Das Kontaktieren erfolgt dabei über die erfindungsgemäße Metallpaste. Zu diesem Zweck wird eine Anordnung bereitgestellt, bei der sich zwischen jeweils zwei der wenigstens zwei Bauelemente Metallpaste befindet.
Sollen daher zwei Bauelemente, Bauelement 1 und Bauelement 2, miteinander verbunden werden, so befindet sich die erfindungsgemäße Metallpaste vor dem Sintern zwischen Bauelement 1 und Bauelement 2. Andererseits ist es denkbar, dass mehr als zwei Bauelemente miteinander verbunden werden. Beispielsweise können drei Bauelemente, Bauelement 1 , Bauelement 2 und Bauelement 3, auf eine Weise miteinander verbunden werden, dass Bauelement 2 zwischen Bauelement 1 und Bauelement 3 liegt. In diesem Fall befindet sich die erfindungsgemäße Metallpaste sowohl zwischen Bauelement 1 und Bauelement 2 als auch zwischen Bauelement 2 und Bauelement 3.
Erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass die einzelnen Bauelemente in einer Sandwichanordnung vorliegen und miteinander verbunden werden.
Unter Sandwichanordnung ist erfindungsgemäß eine Anordnung zu verstehen, bei der sich zwei Bauelemente übereinander befinden und die Bauelemente im Wesentlichen parallel zueinander sind.
Die Anordnung aus wenigstens zwei Bauelementen und Metallpaste, wobei sich Metallpaste zwischen zwei Bauelementen dieser Anordnung befindet, kann nach einem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren hergestellt werden. Vorzugsweise wird zunächst wenigstens eine Oberfläche eines Bauelements 1 mit der erfindungsgemäßen Metallpaste versehen. Anschließend wird ein anderes Bauelement 2 mit einer seiner Oberflächen auf die Metallpaste, die auf die Oberfläche des Bauelements 1 aufgetragen worden ist, aufgesetzt.
Die Auftragung der Metallpaste auf die Oberfläche eines Bauelements kann mittels herkömmlicher Verfahren erfolgen. Vorzugsweise erfolgt die Auftragung der Metallpaste mittels Druckverfahren, so zum Beispiel mittels Siebdruck oder Schablonendruck. Andererseits kann die Auftragung der Metallpaste auch mittels Dispenstechnik, mittels Spraytechnik, mittels Pintransfer oder durch Dippen erfolgen.
Im Anschluss an die Auftragung der Metallpaste wird vorzugsweise die mit der Metallpaste versehene Oberfläche dieses Bauelements mit einer Oberfläche des damit zu verbindenden Bauelements über die Metallpaste in Kontakt gebracht. Somit befindet sich zwischen den zu verbindenden Bauelementen eine Schicht Metallpaste.
Die Nassschichtdicke zwischen den zu verbindenden Bauelementen liegt vorzugsweise im Bereich von 20 - 200 pm. Unter Nassschichtdicke wird erfindungsgemäß der Abstand zwischen den sich gegenüberliegenden Oberflächen der zu verbindenden Bauelemente vor dem Sinter- prozess verstanden. Die bevorzugte Nasssichtdicke ist abhängig vom gewählten Verfahren zum Auftragen der Metallpaste. Wird die Metallpaste beispielsweise mittels Siebdruckverfahren aufgetragen, dann kann eine Nassschichtdicke von 20 - 50 μπι bevorzugt sein. Erfolgt die Auftragung der Metallpaste mittels Schablonendruck, dann kann die bevorzugte Nassschichtdicke im Bereich von 50 - 200 pm liegen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird vor dem Sinterprozess ein Trocknungsschritt durchgeführt.
Unter Trocknung wird vorzugsweise eine Verringerung des Anteils des Lösungsmittels in der Metallpaste verstanden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Anteil des Lösungsmittels in der Metallpaste nach der Trocknung im Bereich von 1 - 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der getrockneten Metallpaste. Die Trocknung kann einerseits nach der Herstellung der Anordnung, also nach der Kontaktie- rung der zu verbindenden Bauelemente erfolgen. Andererseits kann die Trocknung aber auch unmittelbar nach dem Auftragen der Metallpaste auf die wenigstens eine Oberfläche des Bauelements und vor der Kontaktierung mit dem zu verbindenden Bauelement erfolgen.
Die Trocknungstemperatur liegt vorzugsweise im Bereich von 50 - 100°C.
Es versteht sich, dass die Trocknungszeit abhängig ist von der jeweiligen Zusammensetzung der Metallpaste und der Größe der zu sinternden Anordnung. Übliche Trocknungszeiten liegen im Bereich von 5 - 45 Minuten.
Die Anordnung aus den wenigstens zwei Bauelementen und zwischen den Bauelementen befindlicher Metallpaste wird schließlich erfindungsgemäß einem Sinterprozess unterzogen.
Bei diesem Sinterprozess handelt es sich um einen Niedertemperatursinterprozess.
Unter Niedertemperatursinterprozess ist erfindungsgemäß ein Sinterprozess zu verstehen, der vorzugsweise bei einer Temperatur von unter 200°C abläuft.
Der Prozessdruck liegt dabei vorzugsweise unter 30 MPa und mehr bevorzugt unter 5 MPa. Vorzugsweise liegt der Prozessdruck im Bereich von 1 - 30 MPa und mehr bevorzugt im Bereich von 1 - 5 MPa.
Die Sinterzeit ist abhängig vom Prozessdruck und liegt vorzugsweise im Bereich von 2 - 45 Minuten.
Erfindungsgemäß kann der Sinterprozess in einer Atmosphäre erfolgen, die nicht weiter eingeschränkt ist. So kann das Sintern einerseits in einer Atmosphäre durchgeführt werden, die Sauerstoff enthält. Andererseits ist es erfindungsgemäß auch möglich, das Sintern in sauerstofffreier Atmosphäre durchzuführen. Unter sauerstofffreier Atmosphäre ist im Rahmen der Erfindung eine Atmosphäre zu verstehen, deren Sauerstoffgehalt nicht mehr als 10 ppm, vorzugsweise nicht mehr als 1 ppm und noch mehr bevorzugt nicht mehr als 0,1 ppm beträgt. Das Sintern wird in einer herkömmlichen, zum Sintern geeigneten Vorrichtung durchgeführt, in der sich die vorstehend beschriebenen Prozessparameter einstellen lassen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der nachstehend aufgeführten Beispiele erläutert, die jedoch nicht als einschränkend verstanden werden sollen.
Beispiele:
1. Herstellung von Metallpasten:
Zunächst wurden die erfindungsgemäßen Metallpasten 1 - 3 und die Verg!eichspaste 1 durch Vermischen der einzelnen Bestandteile hergestellt.
1.1 Erfindungsgemäße Metallpaste 1 :
Es wurde eine Metallpaste hergestellt, die 79,7 Gewichtsprozent gecoatete Silberpartikel mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,5 - 5 μηι (Coatingmenge: < 2 Gewichtsprozent Natriumstearat), 5 Gewichtsprozent Silberoxid, 5,5 Gewichtsprozent Terpineol, 4,3 Gewichtsprozent Tridecanol und 5,5 Gewichtsprozent Dicumylperoxid enthielt.
1.2 Erfindungsgemäße Metallpaste 2:
Es wurde eine Metallpaste hergestellt, die 80 Gewichtsprozent gecoatete Silberpartikel mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 2 - 15 μηι (Coatingmenge: < 2 Gewichtsprozent Natriumstearat), 5 Gewichtsprozent Silberoxid, 6 Gewichtsprozent Di-tert-butlyperoxid, 5 Gewichtsprozent Terpineol und 4 Gewichtsprozent 1-Dodecanol enthielt.
1.3 Erfindungsgemäße Metallpaste 3:
Es wurde eine Metallpaste hergestellt, die 80 Gewichtsprozent gecoatete Silberpartikel mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,5 - 5 μηι (Coatingmenge: < 2 Gewichtsprozent Natriumstearat), 5 Gewichtsprozent Silbercarbonat, 6 Gewichtsprozent Di-tert-butylperoxid, 5 Gewichtsprozent Terpineol und 4 Gewichtsprozent 1-lsotridecanol enthielt.
1.4 Vergleichspaste 1 : Es wurde eine Metallpaste hergestellt, die 82 Gewichtsprozent gecoatete Silberpartikel mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,5 - 5 μιη (Coatingmenge: < 2 Gewichtsprozent Nat- riumstearat), 8,2 Gewichtsprozent Silberoxid, 5,5 Gewichtsprozent Terpineol und, 4,3 Gewichtsprozent Tridecanol enthielt. Die Vergleichspaste 1 entspricht somit der erfindungsgemäßen Metallpaste 1 mit der Abweichung, dass kein Dicumylperoxid enthalten, sondern stattdessen der Anteil an Silberpartikeln und Silberoxid erhöht ist.
2. Ausführungsbeispiele:
Die hergestellten Metallpasten wurden zum Sintern von zwei miteinander zu verbindenden Bauelementen verwendet.
2.1 Ausführungsbeispiel 1 :
In diesem Beispiel wurden DCB-Substrate, die jeweils eine Metallisierungsschicht aus Silber aufwiesen, und IGBTs, die ebenfalls jeweils eine Metallisierungsschicht aus Silber enthielten, durch Sintern miteinander verbunden.
Dazu wurden auf die Metallisierungsschicht der einzelnen DCB-Substrate die erfindungsgemäßen Metallpasten 1 - 3 bzw. die Vergleichspaste 1 mittels Siebdruckverfahren aufgebracht. Im Anschluss daran wurden die einzelnen IGBTs mit der Metallisierungsschicht auf die Pasten gesetzt.
In den Fällen, in denen die erfindungsgemäßen Metallpasten 2 und 3 eingesetzt wurden, erfolgte eine Trocknung des Aufbaus aus DCB-Substrat, Metallpaste und IGBT bei 80°C für 20 Minuten. In den anderen Fällen war eine Trocknung nicht erforderlich. Die Nassschichtdicke betrug jeweils 100 Mm.
Der so hergestellte Aufbau wurde für 20 Sekunden bei einem Prozessdruck von 5 MPa und unterschiedlichen Prozesstemperaturen gesintert. 2.2 Ausführungsbeispiel 2:
Dieses Ausführungsbeispiel entspricht Ausführungsbeispiel 1 mit der Abweichung, dass der erhaltene Aufbau für 15 Minuten druckfrei gesintert wurde.
2.3 Ausführungsbeispiel 3:
In diesem Beispiel wurden Leadframes, die jeweils eine Metallisierungsschicht aufwiesen, die
Nicke! und einer Lage Gold bestanden, wobei sich an der A.ußenseite die Goldlage befand, und Dioden, die jeweils eine Metallisierungsschicht aus Silber enthielten, durch Sintern miteinander verbunden.
Dazu wurden auf die Metallisierungsschicht der einzelnen Leadframes die erfindungsgemäßen Metallpasten 1 - 3 bzw. die Vergleichspaste 1 mittels Schablonendruckverfahren aufgebracht. Im Anschluss daran wurden die einzelnen Dioden mit der Metallisierungsschicht auf die Pasten gesetzt.
In den Fällen, in denen die erfindungsgemäßen Metallpasten 2 und 3 eingesetzt wurden, erfolgte eine Trocknung des Aufbaus aus DCB-Substrat, Metallpaste und IGBT bei 80°C für 20 Minuten. In den anderen Fällen war eine Trocknung nicht erforderlich. Die Nassschichtdicke betrug jeweils 100 pm.
Der so hergestellte Aufbau wurde für 20 Sekunden bei einem Prozessdruck von 5 MPa und unterschiedlichen Prozesstemperaturen gesintert.
2.4 Ausführungsbeispiel 4:
Dieses Ausführungsbeispiel entspricht Ausführungsbeispiel 3 mit der mit der Abweichung, dass der erhaltene Aufbau für 15 Minuten druckfrei gesintert wurde. 3 Ergebnisse:
3.1 Ausführungsbeispiele 1 und 3:
In den Ausführungsbeispielen, in denen die erfindungsgemäßen Metallpasten 1 - 3 verwendet wurden, betrug die Sintertemperatur jeweils etwa 195°C. Dagegen betrug die Sintertemperatur in dem Ausführungsbeispiel, in dem die Vergleichspaste 1 verwendet wurde, etwa 230°C.
3.2 Ausführungsbeispiele 2 und 4:
In den Ausführungsbeispielen, in denen die erfindungsgemäßen Metallpasten 1 - 3 verwendet wurden, betrug die Sintertemperatur jeweils etwa 185°C. Dagegen betrug die Sintertemperatur in dem Ausführungsbeispiel, in denen die Vergleichspaste 1 verwendet wurde, etwa 230°C.

Claims

Patentansprüche
1. Metallpaste enthaltend
(A) 75 - 90 Gewichtsprozent wenigstens eines Metalls, das in Form von Partikeln vorliegt, die ein Coating aufweisen, das wenigstens eine organische Verbindung enthält,
(B) 0 - 12 Gewichtsprozent wenigstens eines Metallprecursors,
(C) 6 - 20 Gewichtsprozent wenigstens eines Lösungsmitteis und
(D) 0,1 - 15 Gewichtsprozent wenigstens eines Sinterhilfsmittels, das aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus
(i) organischen Peroxiden,
(ii) anorganischen Peroxiden und
(iii) anorganischen Säuren.
2. Metallpaste nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das organische Peroxid aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Diisobutyryl-peroxid, Cumol-peroxyneodecanoat, 1 ,1 ,3,3-Tetramethylbutyl-peroxyneodecanoat, Di-n-propyl-peroxydicarbonat, tert-Amyl- peroxyneodecanoat, Di-(2-ethylhexyl)-peroxydicarbonat, tert-Butyl-peroxyneodecanoat, Di-n-butyl-peroxydicarbonat, 1 , 1 ,3,3-Tetramethylbutylperoxypivalat, tert-Butyl- peroxyneoheptanoat, tert-Amyl-peroxypivalat, tert-Butyl-peroxypivalat, Di-(3,5,5- trimethylhexanoyl)-peroxid, tert-Butyl-peroxy-2-ethylhexanoat, tert-Butyl- peroxyisobutyrat, 1 , 1 -Di-(tert-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexan, 1 , 1 -Di-(tert- butylperoxy)-cyclohexan, tert-Butyl-peroxy-3,5,5-trimethylhexanoat, 2,2-Di-(tert- butylperoxy)-butan, tert-Butylperoxyisopropylcarbonat, tert-Butyl-peroxyacetat, 2,5- Dimethyl-2,5-di(2-ethylhexanoylperoxy)-hexan, 1 ,1 ,3,3-Tetramethylbutyl-peroxy-2- ethylhexanoat, tert-Amyl-peroxy-2-ethylhexanoat, tert-Butyl-peroxydiethylacetat, tert- Amyl-peroxy-2-ethylhexylcarbonat,tert-Butyl-peroxy-2-ethylhexylcarbonat, tert-Butyl- peroxybenzoat, Di-tert-amylperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-di-(tert-butylperoxy)-hexan, tert- Butylcumyl-peroxid, 2,5-Dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexyn-3, Di-tert-butyl-peroxid, 3,6,9-Triethyl-3,6,9-trimethyl-1 ,4,7-triperoxonan, Di-isopropylbenzen-mono-hydroperoxid, p-Menthanhydroperoxid, Cumolhydroperoxid, Dicumylperoxid und 1 ,1 ,3,3- Tetramethylbutyl-hydroperoxid besteht.
3. Metallpaste nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Peroxid aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wasserstoffperoxid, Ammoniumperoxid, Lithiumperoxid, Natriumperoxid, Kaliumperoxid, Magnesiumperoxid, Calciumperoxid, Bariumperoxid und Peroxoboraten besteht.
4. Metallpaste nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die anorganische Säure eine Phosphorsäure ist.
5. Metallpaste nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine organische Verbindung aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus freien Fettsäuren, Fettsäuresalzen und Fettsäureestern, die jeweils 8 - 24 Kohlenstoffatome aufweisen, besteht.
6. Metallpaste nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass das molare Verhältnis von Sinterhilfsmitteln zu den im Coating enthaltenen organischen Verbindungen im Bereich von 1 : 1 bis 100 : 1 liegt.
7. Verwendung eines Sinterhilfsmittels, das aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus
(i) organischen Peroxiden,
(ii) anorganischen Peroxiden und
(iii) anorganischen Säuren,
für einen Sinterprozess zum Verbinden von Bauelementen, die in einer Sandwichanordnung über die Metallpaste miteinander in Kontakt stehen.
8. Verfahren zum Verbinden von wenigstens zwei Bauelementen, bei dem man
(a) eine Sandwichanordnung bereitstellt, die wenigstens
(a1) ein Bauelement 1 ,
(a2) ein Bauelement 2 und
(a3) eine Metallpaste aufweist, die sich zwischen Bauelement 1 und Bauelement 2 befindet, und
(b) die Sandwichanordnung sintert,
dadurch gekennzeichnet, dass die Metallpaste (A) 75 - 90 Gewichtsprozent wenigstens eines Metalls, das in Form von Partikeln vorliegt, die ein Coating aufweisen, das wenigstens eine organische Verbindung enthält,
(B) 0 - 12 Gewichtsprozent wenigstens eines Metallprecursors,
(C) 6 - 20 Gewichtsprozent wenigstens eines Lösungsmittels und
(D) 0,1 - 15 Gewichtsprozent wenigstens eines Sinterhilfsmittels, das aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus
(i) organischen Peroxiden,
(ii) anorganischen Peroxiden und
(iii) anorganischen Säuren,
umfasst.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sintern bei einer Temperatur von weniger als 200°C stattfindet.
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Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140030509A1 (en) * 2012-07-30 2014-01-30 Henkel Corporation Silver sintering compositions with fluxing or reducing agents for metal adhesion
EP2942129A1 (de) 2014-05-05 2015-11-11 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Metallpaste und deren Verwendung zum Verbinden von Bauelementen
WO2015169401A1 (de) 2014-05-05 2015-11-12 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Verfahren zum aufbringen getrockneter metallsinterzubereitung mittels eines transfersubstrats auf einen träger für elektronikbauteile, entsprechender träger und seine verwendung zum sinterverbinden mit elektronikbauteilen
WO2015193014A1 (de) * 2014-06-18 2015-12-23 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Metallpaste und deren verwendung zum verbinden von bauelementen
WO2015197281A1 (de) * 2014-06-27 2015-12-30 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Metallzubereitung und deren verwendung zum verbinden von bau-elementen
EP2979783A1 (de) 2014-07-28 2016-02-03 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Verfahren zum Verbinden von Bauelementen durch Drucksintern
WO2016028221A1 (en) 2014-10-16 2016-02-25 Heraeus Deutschland Gmbh &Co. Kg Metal sintering preparation and the use thereof of the connecting of components
EP2998048A1 (de) 2014-09-17 2016-03-23 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Metallsinterzubereitung und deren Verwendung zum Verbinden von Bauelementen
EP3009211A1 (de) 2015-09-04 2016-04-20 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Metallpaste und deren verwendung zum verbinden von bauelementen
WO2016071005A1 (de) * 2014-11-03 2016-05-12 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Metallsinterzubereitung und deren verwendung zum verbinden von bauelementen
EP3401039A1 (de) 2017-05-12 2018-11-14 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Verfahren zum verbinden von bauelementen mittels metallpaste
WO2018206267A1 (de) 2017-05-12 2018-11-15 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Verfahren zum verbinden von bauelementen mittels metallpaste
EP2678866B1 (de) * 2011-02-25 2019-02-27 Henkel AG & Co. KGaA Sinterfähiger silberplättchenkleber zur verwendung in der elektronik
US10785877B2 (en) 2014-07-28 2020-09-22 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Method for producing a silver sintering agent having silver oxide surfaces and use of said agent in methods for joining components by pressure sintering
WO2021073803A1 (en) 2019-10-14 2021-04-22 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Silver sintering preparation and the use thereof for the connecting of electronic components
WO2022214228A1 (en) 2021-04-09 2022-10-13 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Silver sintering preparation and the use thereof for the connecting of electronic components

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010044326A1 (de) * 2010-09-03 2012-03-08 Heraeus Materials Technology Gmbh & Co. Kg Verwendung von aliphatischen Kohlenwasserstoffen und Paraffinen als Lösemittel in Silbersinterpasten
DE102011083893A1 (de) * 2011-09-30 2013-04-04 Robert Bosch Gmbh Ausgangswerkstoff einer Sinterverbindung und Verfahren zur Herstellung der Sinterverbindung
DE102012206587A1 (de) 2012-04-20 2013-11-07 Technische Universität Berlin Lotmaterial, Verfahren zu dessen Herstellung und seine Verwendung zum drucklosen Fügen metallischer Substrate
DE102012207652A1 (de) * 2012-05-08 2013-11-14 Robert Bosch Gmbh Zweistufiges Verfahren zum Fügen eines Halbleiters auf ein Substrat mit Verbindungsmaterial auf Silberbasis
SG11201502567TA (en) 2012-10-29 2015-05-28 Alpha Metals Sintering powder
DE102013102278A1 (de) 2013-03-07 2014-09-11 Epcos Ag Kondensatoranordnung
EP2792642B1 (de) * 2013-04-15 2018-02-21 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Sinterpaste mit gecoateten Silberoxid auf schwer sinterbare edlen und unedlen Oberflächen
TW201611198A (zh) * 2014-04-11 2016-03-16 阿爾發金屬公司 低壓燒結粉末
EP3157695B1 (de) * 2014-06-23 2024-01-31 Alpha Assembly Solutions Inc. Mehrschichtige metallnanoteilchen
DE102014114096A1 (de) 2014-09-29 2016-03-31 Danfoss Silicon Power Gmbh Sinterwerkzeug für den Unterstempel einer Sintervorrichtung
DE102014114097B4 (de) 2014-09-29 2017-06-01 Danfoss Silicon Power Gmbh Sinterwerkzeug und Verfahren zum Sintern einer elektronischen Baugruppe
DE102014114093B4 (de) * 2014-09-29 2017-03-23 Danfoss Silicon Power Gmbh Verfahren zum Niedertemperatur-Drucksintern
DE102014114095B4 (de) 2014-09-29 2017-03-23 Danfoss Silicon Power Gmbh Sintervorrichtung
JP6567263B2 (ja) * 2014-10-15 2019-08-28 古河電気工業株式会社 金属微粒子分散液、焼結導電体の製造方法及び導電接続部材の製造方法
JP2016146289A (ja) * 2015-02-09 2016-08-12 日立化成株式会社 導電性組成物、それを用いた導電材料及び導電体
CN107709418B (zh) 2015-05-08 2021-04-27 汉高知识产权控股有限责任公司 可烧结的膜和膏及其使用方法
KR20180135440A (ko) * 2016-01-27 2018-12-20 코닝 인코포레이티드 기판을 실온 결합시키기 위한 방법 및 장치
EP4249148A1 (de) 2022-03-21 2023-09-27 Nano-Join GmbH Zusammensetzung zum sintern mit einem organischen silbervorläufer und partikel von agglomerierten silber-nanopartikeln
WO2023067191A1 (en) 2021-10-21 2023-04-27 Nano-Join Gmbh Composition for sintering comprising an organic silver precursor and particles of agglomerated silver nanoparticles

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995020460A1 (en) * 1994-01-27 1995-08-03 Indium Corporation Of America Solder paste utilizing aromatic carboxylic acids
JP2004283841A (ja) * 2003-03-19 2004-10-14 Senju Metal Ind Co Ltd ソルダペーストおよびソルダペースト用はんだ粉末の被覆方法
DE102005053553A1 (de) * 2005-11-08 2007-05-16 Heraeus Gmbh W C Lotpasten mit harzfreien Flussmittel
DE102007046901A1 (de) 2007-09-28 2009-04-09 W.C. Heraeus Gmbh Verfahren und Paste zur Kontaktierung von Metallflächen

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3091027A (en) * 1958-11-20 1963-05-28 Pechiney Prod Chimiques Sa Method and composition for assembling together refractory bodies
JPS6196002A (ja) * 1984-10-17 1986-05-14 Showa Denko Kk 易焼結性組成物
JP3469432B2 (ja) * 1997-06-24 2003-11-25 住友ベークライト株式会社 導電性樹脂ペースト及びこれを用いて製造された半導体装置
US20030148024A1 (en) * 2001-10-05 2003-08-07 Kodas Toivo T. Low viscosity precursor compositons and methods for the depositon of conductive electronic features
JP3929220B2 (ja) * 2000-01-26 2007-06-13 住友ベークライト株式会社 ダイアタッチペースト及び半導体装置
US6951666B2 (en) * 2001-10-05 2005-10-04 Cabot Corporation Precursor compositions for the deposition of electrically conductive features
US7732002B2 (en) * 2001-10-19 2010-06-08 Cabot Corporation Method for the fabrication of conductive electronic features
KR20070033329A (ko) * 2004-02-18 2007-03-26 버지니아 테크 인터렉추얼 프라퍼티스, 인크. 인터커넥트를 위한 나노 크기의 금속 페이스트 및 이의사용 방법
JP4482930B2 (ja) * 2004-08-05 2010-06-16 昭栄化学工業株式会社 導電性ペースト
EP1950767B1 (de) * 2005-09-21 2012-08-22 Nihon Handa Co., Ltd. Pastenartige silberpartikelzusammensetzung, prozess zur herstellung von festem silber, festes silber, verbindungsverfahren und prozess zum herstellen einer leiterplatte
JP4872663B2 (ja) * 2006-12-28 2012-02-08 株式会社日立製作所 接合用材料及び接合方法
KR100929593B1 (ko) * 2007-09-20 2009-12-03 제일모직주식회사 이방 도전성 접착 조성물 및 그를 포함하는 이방 도전성 필름
US8513534B2 (en) * 2008-03-31 2013-08-20 Hitachi, Ltd. Semiconductor device and bonding material
WO2009144792A1 (ja) * 2008-05-28 2009-12-03 相田化学工業株式会社 貴金属焼結用組成物、貴金属焼結体の製造方法及び貴金属焼結体

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995020460A1 (en) * 1994-01-27 1995-08-03 Indium Corporation Of America Solder paste utilizing aromatic carboxylic acids
JP2004283841A (ja) * 2003-03-19 2004-10-14 Senju Metal Ind Co Ltd ソルダペーストおよびソルダペースト用はんだ粉末の被覆方法
DE102005053553A1 (de) * 2005-11-08 2007-05-16 Heraeus Gmbh W C Lotpasten mit harzfreien Flussmittel
DE102007046901A1 (de) 2007-09-28 2009-04-09 W.C. Heraeus Gmbh Verfahren und Paste zur Kontaktierung von Metallflächen

Cited By (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2678866B1 (de) * 2011-02-25 2019-02-27 Henkel AG & Co. KGaA Sinterfähiger silberplättchenkleber zur verwendung in der elektronik
US20140030509A1 (en) * 2012-07-30 2014-01-30 Henkel Corporation Silver sintering compositions with fluxing or reducing agents for metal adhesion
TWI624202B (zh) * 2012-07-30 2018-05-11 漢高智慧財產控股公司 用於金層黏著之含有助熔劑或還原劑的銀燒結組合物
US10000670B2 (en) * 2012-07-30 2018-06-19 Henkel IP & Holding GmbH Silver sintering compositions with fluxing or reducing agents for metal adhesion
EP2942129A1 (de) 2014-05-05 2015-11-11 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Metallpaste und deren Verwendung zum Verbinden von Bauelementen
WO2015169401A1 (de) 2014-05-05 2015-11-12 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Verfahren zum aufbringen getrockneter metallsinterzubereitung mittels eines transfersubstrats auf einen träger für elektronikbauteile, entsprechender träger und seine verwendung zum sinterverbinden mit elektronikbauteilen
WO2015169571A1 (de) 2014-05-05 2015-11-12 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Metallpaste und deren verwendung zum verbinden von bauelementen
WO2015193014A1 (de) * 2014-06-18 2015-12-23 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Metallpaste und deren verwendung zum verbinden von bauelementen
EP2957366A1 (de) 2014-06-18 2015-12-23 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Metallpaste und deren Verwendung zum Verbinden von Bauelementen
WO2015197281A1 (de) * 2014-06-27 2015-12-30 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Metallzubereitung und deren verwendung zum verbinden von bau-elementen
EP2959990A1 (de) 2014-06-27 2015-12-30 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Metallzubereitung und deren verwendung zum verbinden von bauelementen
US10785877B2 (en) 2014-07-28 2020-09-22 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Method for producing a silver sintering agent having silver oxide surfaces and use of said agent in methods for joining components by pressure sintering
EP2979783A1 (de) 2014-07-28 2016-02-03 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Verfahren zum Verbinden von Bauelementen durch Drucksintern
TWI560830B (en) * 2014-09-17 2016-12-01 Heraeus Deutschland Gmbh & Co Kg Metal sintering preparation and the use thereof for the connecting of components
WO2016041736A1 (de) 2014-09-17 2016-03-24 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Metallsinterzubereitung und deren verwendung zum verbinden von bauelementen
EP2998048A1 (de) 2014-09-17 2016-03-23 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Metallsinterzubereitung und deren Verwendung zum Verbinden von Bauelementen
WO2016028221A1 (en) 2014-10-16 2016-02-25 Heraeus Deutschland Gmbh &Co. Kg Metal sintering preparation and the use thereof of the connecting of components
US20170326640A1 (en) * 2014-11-03 2017-11-16 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Metal sintering preparation and the use thereof for the connecting of components
WO2016071005A1 (de) * 2014-11-03 2016-05-12 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Metallsinterzubereitung und deren verwendung zum verbinden von bauelementen
CN107743425A (zh) * 2015-09-04 2018-02-27 贺利氏德国有限两合公司 金属胶及其用于连接组件的用途
EP3009211A1 (de) 2015-09-04 2016-04-20 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Metallpaste und deren verwendung zum verbinden von bauelementen
CN107743425B (zh) * 2015-09-04 2019-05-28 贺利氏德国有限两合公司 金属胶及其用于连接组件的方法
WO2017036704A1 (de) * 2015-09-04 2017-03-09 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Metallpaste und deren verwendung zum verbinden von bauelementen
US11045910B2 (en) 2015-09-04 2021-06-29 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Metal paste and use thereof for joining components
EP3401039A1 (de) 2017-05-12 2018-11-14 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Verfahren zum verbinden von bauelementen mittels metallpaste
WO2018206162A1 (de) 2017-05-12 2018-11-15 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Verfahren zum verbinden von bauelementen mittels metallpaste
WO2018206267A1 (de) 2017-05-12 2018-11-15 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Verfahren zum verbinden von bauelementen mittels metallpaste
WO2021073803A1 (en) 2019-10-14 2021-04-22 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Silver sintering preparation and the use thereof for the connecting of electronic components
WO2022214228A1 (en) 2021-04-09 2022-10-13 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Silver sintering preparation and the use thereof for the connecting of electronic components

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