借助金属浆料来连接器件的方法技术

一种连接器件的方法，包括以下步骤：(1)将含有有机溶剂的金属浆料施覆至第一器件的接触面，(2)视情况将所述金属浆料施覆至需要与所述第一器件连接在一起的第二器件的接触面，(3)对施覆至所述第一器件的接触面和视情况施覆至所述第二器件的接触面的金属浆料进行干燥，(4)用所述两个器件及位于其间的经干燥的金属浆料制造夹层配置，以及(5)对包括由经干燥的金属浆料构成的层的夹层配置进行加压烧结，其特征在于，通过用具有波长范围为750至1500nm的峰值波长的IR辐射进行照射来实施所述干燥。

The method of connecting devices with metal paste

A method for connecting a device includes the following steps: (1) applying a metal slurry containing organic solvent to the contact surface of the first device, (2) applying the metal slurry to the contact surface of the second device to be connected with the first device as appropriate, (3) applying a metal slurry to the contact surface of the first device and the contact surface of the second device as appropriate The material is dried, (4) the interlayer configuration is made with the two devices and the dried metal slurry between them, and (5) the interlayer configuration including the layer composed of the dried metal slurry is pressurized sintered, which is characterized in that the drying is carried out by irradiating with IR radiation with a peak wavelength ranging from 750 to 1500nm.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】借助金属浆料来连接器件的方法本专利技术涉及一种借助金属浆料来连接器件的方法。在功率电子与消费电子领域，对具有较高压力敏感性及温度敏感性的器件的连接工作提出极高要求。有鉴于此，通常通过粘合来将这些压力敏感及温度敏感的器件连接在一起。但粘合技术的缺点是，在器件之间会产生导热性或导电性接触点有所不足的接触点。现有技术中解决这项难题的解决方案是，通过加压烧结来将待连接器件连接在一起。加压烧结是一项将器件牢固连接在一起的非常简单的工艺。这项工艺通常是将含有有机溶剂的金属浆料施覆至待连接器件中的一或两个的待连接接触面，并通常在循环空气炉中将其干燥。通常需要在80至150℃的炉温下实施干燥过程10至30分钟。而后使得待连接接触面彼此朝向地以位于其间的经干燥的金属浆料发生接触，从而形成夹层配置。随后在高温下实施加压烧结步骤，在这个过程中在器件之间产生固态的机械连接。例如可以使用经加热的烧结压机、在具有例如实施为压印机的压制装置的炉子中，或者在过压炉中实施加压烧结。实践表明，使用下文将予揭示的本专利技术的方法后，便能大幅缩短真正意义上的加压烧结前的干燥时间。本专利技术的方法是一种连接器件的方法，包括以下步骤：(1)将含有有机溶剂的金属浆料施覆至第一器件的接触面，(2)视情况将所述金属浆料施覆至需要与所述第一器件连接在一起的第二器件的接触面，(3)对施覆至所述第一器件的接触面和视情况施覆至所述第二器件的接触面的金属浆料进行干燥，(4)用所述两个器件及位于其间的经干燥的金属浆料制造夹层配置，以及(5)对包括由经干燥的金属浆料构成的层的夹层配置进行加压烧结，其特征在于，通过用具有波长范围为750至1500nm的峰值波长的IR辐射(红外辐射)进行照射来实施所述干燥。本专利技术的方法包括步骤(1)至(5)。这些步骤尤指前后相继的步骤，特别是不含中间步骤的紧密相连的步骤。本专利技术中的器件这一概念优选包括单个部件。这些单个部件优选无法进一步分解。这些器件分别具有一个，视情况多个接触面。这些接触面通常是金属的，例如形式为金属化层。这些器件或接触面的金属可以是纯金属或金属合金。该金属例如为铝、铜、银、金、镍、钯、铁和铂。本专利技术的方法所用器件的接触面积例如可以是1至150mm2。第一器件和需要与其连接的第二器件可以是同一类型的，即二者例如可以均为衬底，也可以均为有源或无源器件，或者一个有源和一个无源器件。或者一个器件是衬底，另一器件是有源或无源器件，反之亦然。衬底、有源器件和无源器件尤指应用于电子设备中的部件。例如可以将以下实施方式区别开来：第一器件：第二器件：衬底衬底有源器件无源器件无源器件有源器件有源器件有源器件无源器件无源器件衬底有源器件衬底无源器件无源器件衬底有源器件衬底衬底例如指IMS衬底(绝缘金属衬底)、DCB衬底(直接铜接合衬底)、AMB衬底(活性金属焊接衬底)、陶瓷衬底、PCB(印制电路板)和引线框。有源器件例如指二极管、LED(lightemittingdiodes，发光二极管)、Die(半导体芯片)、IGBR(insulated-gatebipolartransistors，绝缘栅双极晶体管)、IC(integratedcircuits，集成电路)和MOSFET(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistors，金属氧化物半导体场效应晶体管)。无源器件例如指传感器、底板、冷却体、电阻器、电容器和线圈。在本专利技术的方法的步骤(1)中，将含有有机溶剂的金属浆料施覆至第一器件的接触面。含有有机溶剂的金属浆料指的是本领域技术人员所通常了解的用来在器件或其接触面之间建立烧结连接的金属浆料，也称金属烧结浆料。这类金属浆料例如含有25至90wt％的可烧结金属粒子，特别是银粒子、银合金粒子、铜粒子和/或铜合金粒子；5至30wt％的有机溶剂；0至65wt％的金属前驱体化合物(金属前体)，特别是氧化银、碳酸银；0至5wt％的烧结助剂，如过氧化物、甲酸盐；和0至5wt％的其他添加剂，如饱和脂肪酸和/或聚合物(如乙基纤维素或聚酰亚胺)。例如在WO2016/071005A1、EP3009211A1、WO2016/028221A1、WO2015/193014A1、WO2014/177645A1、WO2014/170050A1、WO2011/026624A1、WO2011/026623A1、EP2572814A1、EP2425920A1和EP2158997A2中揭示过这类金属浆料的多种实施方式。可以借助传统方法，例如借助丝网印刷、孔版印刷或喷射等印刷法来将金属浆料施覆至第一器件的接触面。此外也可以借助放液技术、借助针转移或通过浸渍来施覆金属浆料。本专利技术的方法包括可选步骤(2)：如果实施步骤(2)，则将前述金属浆料同样施覆至第二器件的接触面。施覆方法如前所述。该金属浆料的层的湿层厚度优选可以是20至200pm。湿层厚度例如可以与所选的金属浆料施覆法相关。借助丝网印刷法来施覆金属浆料时，湿层厚度例如可以是20至50μm，孔版印刷时例如是50至200μm，放液施覆时例如是20至100μm，喷射施覆时例如是20至70μm。在本专利技术的方法的步骤(3)中，对施覆至所述第一器件的接触面和视情况施覆至所述第二器件的接触面的金属浆料进行干燥。在干燥过程中移除金属浆料中的有机溶剂。根据一种优选实施方式，相对有机溶剂在该金属浆料(即待施覆金属浆料)中的初始比例而言，有机溶剂在经干燥的金属浆料中的比例例如为0至5wt％或0至<1wt％。换言之，根据这个优选实施方式，在所述干燥过程中例如将该金属浆料中最初所含的有机溶剂的95至100wt％或者>99至100wt％移除。本专利技术实质之处在于，通过用具有波长范围为750至1500nm，优选750至1200nm的峰值波长的IR辐射进行照射来实施所述干燥。视需要也可以采用现有技术中常见的辅助式炉内干燥，但此举既非必要又非优选方案。换言之，通过用具有波长范围为750至1500nm，优选750至1200nm的峰值波长的IR辐射进行照射来实施所述干燥，特别是单凭这种照射来实施所述干燥，不仅是可行的，而且是优选的。这种IR辐射的可用辐射源例如包括常见的NIR辐射器(近红外辐射器)。这类NIR辐射器例如可以从Heraeus公司获得。这些NIR辐射器例如可以是高效短波辐射器。这个或这些NIR辐射器的工作功率例如可以是15至100W/cm(每厘米辐射器长度的瓦特数)，优选20至50W/cm。NIR辐射器的辐射器表面温度(螺旋灯丝温度)例如为1800至3000℃，优选为1850至250本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连接器件的方法，包括以下步骤：/n(1)将含有有机溶剂的金属浆料施覆至第一器件的接触面，/n(2)视情况将所述金属浆料施覆至需要与所述第一器件连接在一起的第二器件的接触面，/n(3)对施覆至所述第一器件的接触面和视情况施覆至所述第二器件的接触面的金属浆料进行干燥，/n(4)用所述两个器件及位于其间的经干燥的金属浆料制造夹层配置，以及/n(5)对包括由经干燥的金属浆料构成的层的夹层配置进行加压烧结，/n其特征在于，通过用具有波长范围为750至1500nm的峰值波长的IR辐射进行照射来实施所述干燥。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170512 EP 17170738.31.一种连接器件的方法，包括以下步骤：
(1)将含有有机溶剂的金属浆料施覆至第一器件的接触面，
(2)视情况将所述金属浆料施覆至需要与所述第一器件连接在一起的第二器件的接触面，
(3)对施覆至所述第一器件的接触面和视情况施覆至所述第二器件的接触面的金属浆料进行干燥，
(4)用所述两个器件及位于其间的经干燥的金属浆料制造夹层配置，以及
(5)对包括由经干燥的金属浆料构成的层的夹层配置进行加压烧结，
其特征在于，通过用具有波长范围为750至1500nm的峰值波长的IR辐射进行照射来实施所述干燥。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述器件的接触面积为1至150mm2。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述器件选自由衬底、有源器件和无源器件组成的群组。


4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤(1)中和视情况步骤(2)中所施覆的金属浆料含有25至90wt％的可烧结金属粒子，5至30wt％的有机溶剂，0至65wt％的金属前驱体化合物，0至5wt％的烧结助剂和0至5wt％...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·施米特，M·沙福尔，S·K·杜赫，周莉美，J·纳赫赖纳，D·策希，J·韦尔，J·韦伯，
申请(专利权)人：贺利氏德国有限两合公司，贺利氏特种光源有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE