用于形成相互连接的传导性浆料、方法以及电气设备技术

根据本发明专利技术的实施例，提供了传导性浆料。传导性浆料具有的组合物包括多个传导性纳米颗粒和多个传导性纳米线，其中多个传导性纳米颗粒与多个传导性纳米线的重量比为约10:1至约50:1。根据本发明专利技术另外的实施例，还提供了形成相互连接的方法和电气设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于形成相互连接的传导性浆料、方法以及电气设备相关申请的交叉引用本申请要求于2015年1月30日提交的美国临时申请62/109785的优先权权益，其全部内容通过引用并入本文中。
各个实施例涉及用于形成相互连接的传导性浆料、方法以及电气设备。
技术介绍
锡(Sn)基焊料是用于连接微电子器件和部件最常用的无铅焊料。即使在低工艺温度(200-250℃)下，焊料与铜(Cu)凸块、凸块下金属化(UBM)(如铜(Cu)、镍(Ni)、银(Ag)钯(Pd)等)之间的反应也非常具有侵蚀性，并且能够导致严重的可靠性问题。由于其脆性，金属间化合物(IMC)的形成导致机械性能下降，由于其电阻率比纯金属更高，造成导电性下降。由不同金属之间不均衡的相互扩散而形成的柯肯达尔(Kirkendall)孔洞也降低了接合处的机械和电学性能。这些就是为什么建议将铜(Cu)而不是Sn基焊料作为替代的接合材料的原因。事实上，Cu与Cu的均匀连接提供了一种解决方案，以避免复杂的金属反应及其伴随的问题，从而实现高可靠性接合。然而，Cu与Cu的直接接合存在局限性。为了实现可靠的Cu-Cu薄膜接合，需要高温高压，因此限制了在半导体加工或电子封装的应用。
技术实现思路
根据实施例，提供了一种传导性浆料(conductivepaste)。该传导性浆料具有的组合物包括多个传导性纳米颗粒和多个传导性纳米线，其中多个传导性纳米颗粒与多个传导性纳米线的重量比为约10:1至约50:1。根据实施例，提供了一种用于形成相互连接的方法。该方法可以包括将本文中所述的传导性浆料施加在第一基底部分和第二基底部分之间，并将传导性浆料的多个传导性纳米颗粒彼此熔合以使第一基底部分和第二基底部分相互连接。根据实施例，提供了一种电气设备。该电气设备可以包括第一基底部分、第二基底部分和传导性部件，传导性部件布置成使第一基底部分和第二基底部分相互连接，其中传导性部件由本文所述的传导性浆料形成，传导性浆料经处理以使传导性浆料的多个传导性纳米颗粒彼此熔合。附图说明在附图中，相同的附图标记通常在不同的视图中指代相同的部分。附图不一定按比例绘制，而是通常重点说明本专利技术的原理。在下面的描述中，参考以下附图说明本专利技术的各个实施例，其中：图1A显示了根据各个实施例的传导性浆料的示意俯视图；图1B显示了根据各个实施例用于形成相互连接的方法的流程图；图1C和1D显示了根据各个实施例的电气设备的示意横截面图；图2A显示了根据各个实施例生产铜(Cu)纳米线(NW)并与铜(Cu)纳米颗粒(NP)混合的方法的各个处理阶段的横截面图；图2B显示了根据各个实施例生产铜(Cu)纳米线的方法的各个处理阶段的横截面图；图2C显示了根据各个实施例的铜纳米线(CuNW)的扫描电子显微镜(SEM)图像；图2D显示了根据各个实施例的铜纳米颗粒(CuNP)的透射电子显微镜(TEM)图像以及单个铜纳米颗粒的示意图；图2E显示了根据各个实施例用于清洗铜(Cu)纳米颗粒浆料的方法的示意图；图2F显示了根据各个实施例用于形成相互连接的方法的示意图；图2G显示了各个实施例中处理方法的一些步骤的实例的照片；图3A显示了使用各个实施例的铜(Cu)浆料将芯片接合到基底的示意图，而图3B显示了分散在基底上的接合层的示意图；图4A显示了各个实施例中纳米线和纳米颗粒的混合物的强化机理的示意图；图4B显示了各个实施例中在纳米颗粒浆料中的纳米线的溶剂萃取效果的示意图；图5A和5B显示了使用各个实施例的纳米铜(Cu)浆料形成的铜(Cu)柱的扫描电子显微镜(SEM)图像；图6A和6B显示了由各个实施例具有纳米线的铜浆料形成的铜(Cu)凸块的扫描电子显微镜(SEM)图像，而图6C和6D显示了由没有纳米线的铜浆料形成的铜(Cu)凸块的扫描电子显微镜(SEM)图像；图7A至7D显示了在200℃下接合的铜(Cu)纳米颗粒(NP)和纳米线(NW)复合物的断裂面的微观结构的扫描电子显微镜(SEM)图像；图7E显示了使用各个实施例的铜浆料形成的接合层的微观结构的扫描电子显微镜(SEM)图像；图8显示了各种铜(Cu)纳米结构的剪切强度图；图9A显示了剪切强度随长度以及纳米颗粒与纳米线的重量比的变化图；图9B显示了剪切强度随纳米线的长度的变化图；图10A显示了剪切强度随纳米线的长度的变化图；图10B显示了根据各个实施例的电气设备的示意横截面图；图10C和10D分别示出了取自图10B中位置“A”和“B”处的扫描电子显微镜(SEM)图像；每个比例尺代表500μm；图11显示了铜浆料的原位电阻测量曲线。具体实施例参考附图进行以下详细说明，通过说明的方式，附图示出了可以实践本专利技术的具体细节和实施例。对这些实施例进行了详细说明，以使本领域的技术人员能够实践本专利技术。在不脱离本专利技术范围的情况下，可以使用其它实施例，并且可以进行结构、逻辑和电气改变。各个实施例不一定相互排斥，因为一些实施例可以与一个或多个其他实施例结合以形成新的实施例。在方法或设备之一的内容中描述的实施例对于其他方法或设备类似地有效。类似地，在方法的内容中描述的实施例对于设备类似地有效，反之亦然。在实施例的内容中描述的特征可以相应地适用于其他实施例中的相同或相似的特征。即使在这些其他的实施例中没有明确描述，在实施例的内容中描述的特征也可以相应地适用于其他实施例。此外，在实施例的内容中针对特征描述的添加和/或结合和/或替代可以相应地适用于其它实施例中的相同或相似的特征。在各个实施例的内容中，关于特征或元件所使用的冠词“一(a)”、“一(an)”、“该”包括引用一个或多个特征或元件。在各个实施例的内容中，短语“至少基本上”可以包括“恰好地”和合理的变化。在各个实施例的内容中，用于数值的术语“约”包含精确的值和合理的变化。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。如本文所用，“A或B中的至少一个”形式的短语可以包括A或B或包括A和B两者。相应地，“A或B或C中的至少一个”或包括进一步列出的项目，可以包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。图1A示出了根据各个实施例的传导性浆料100的示意性俯视图。传导性浆料100具有的组合物包括多个传导性纳米颗粒102和多个传导性纳米线104，其中多个传导性纳米颗粒102与多个传导性纳米线104的重量比为约10:1至约50:1。换句话说，可以提供传导性浆料100。传导性浆料100可以包括多个传导性纳米颗粒(NP)102和多个传导性纳米线(NW)104的混合物。传导性浆料100中多个传导性纳米颗粒(NP)102和多个传导性纳米线(NW)104的量，或者换句话说，传导性性浆料100的组合物，可以是使多个传导性纳米颗粒102与多个传导性纳米线104的重量比为约10:1至为约50：1，例如约10:1至约40:1，约10:1至约20:1，约20:1至约50:1，约20:1至约40:1之间，或约30:1至约50:1。这可能意味着传导性浆料100中的主要/主组分是多个传导性纳米颗粒102，而传导性浆料100中的次要组分是多个传导性纳米线104。多个传导性纳米颗粒102和多个传导性纳米线104可以彼此分开或不同。这可能意味着通常在传导性浆料100内多个传导性纳米颗粒102彼此本文档来自技高网...

【技术保护点】
传导性浆料，其含有的组合物包含多个传导性纳米颗粒和多个传导性纳米线，其中所述多个传导性纳米颗粒与所述多个传导性纳米线的重量比为约10:1至约50:1。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.30 US 62/109,7851.传导性浆料，其含有的组合物包含多个传导性纳米颗粒和多个传导性纳米线，其中所述多个传导性纳米颗粒与所述多个传导性纳米线的重量比为约10:1至约50:1。2.根据权利要求1所述的传导性浆料，其中所述多个传导性纳米颗粒与所述多个传导性纳米线的重量比为约10:1至约40:1。3.根据权利要求2所述的传导性浆料，其中所述多个传导性纳米颗粒与所述多个传导性纳米线的重量比为约40:1。4.根据权利要求1-3中任一项所述的传导性浆料，其中所述多个传导性纳米颗粒中每个传导性纳米颗粒的尺寸为约5nm至约20nm。5.根据权利要求1-4中任一项所述的传导性浆料，其中所述多个传导性纳米线中每个传导性纳米线的长度为约5μm至约50μm。6.根据权利要求1-5中任一项所述的传导性浆料，其中所述多个传导性纳米线的长度相同。7.根据权利要求1-6中任一项所述的传导性浆料，其中所述多个传导性纳米线中每个传导性纳米线的直径为约100nm至约200nm。8.根据权利要求1-7中任一项所述的传导性浆料，其中所述多个传导性纳米线的直径相同。9.根据权利要求1-8中任一项所述的传导性浆料，其中所述多个传导性纳米线中每个传导性纳米线的纵横比为约50至约500。10.根据权利要求1-9中任一项所述的传导性浆料，其中所述多个传导性纳米颗粒包含金属。11.根据权利要求1-10中任一项所述的传导性浆料，其中所述多个传导性纳米线包含金属。12.根据权利要求10或11所述的传导性浆料，其中所述金属选自由铜、银和金组成的组。13.根据权利要求1-12中任一项所述的传导性浆料，其中所述多个传导性纳米颗粒和所述多个传导性纳米线包含或基本上由铜组成。14.根据权利要求1-13中任一项所述的传导性浆料，其中所述多个传导性纳米颗粒中每个传导性纳米颗粒被有机层包封。15.根据权利要求14所述的传导性浆料，其中所述有机层包含胺。16.用于形成相互连接的方法，包括：在第一基底部分和第二基底部分之间施加权利要求1-15中任一项所述的传导性浆料；和...

【专利技术属性】
技术研发人员：李柄勳，颜志励，黄美貞，雅佛地·辛，
申请(专利权)人：南洋理工大学，洛伊马汀公司，
类型：发明
国别省市：新加坡,SG