用于金属键合的包含铜合金的银烧结组合物制造技术

本发明专利技术涉及一种银烧结组合物。具体而言，本发明专利技术涉及一种包含铜合金的银烧结组合物，其能够以良好的粘合性和烧结强度稳定地烧结在各种金属基板例如铜、金或银上。金或银上。金或银上。

Silver sintering composition containing copper alloy for metal bonding

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于金属键合的包含铜合金的银烧结组合物


[0001]本专利技术涉及一种银烧结组合物，尤其涉及一种用于金属键合的包含铜合金的银烧结组合物、及其烧结产物、组装件和用途。

技术介绍

[0002]电子行业对可应用于高加工和工作温度的互连材料的需求不断增加。历史上，铅(Pb)基焊料已被用于将元件连接到电子电路板上或将外部引线连接到电子元件上。最近，以欧洲RoHS法规为代表的法规规定的电气和电子设备中对有害物质的使用已经限制了焊料中铅(Pb)的使用，这导致该行业寻求各种替代品。
[0003]目前的解决方案之一是瞬时液相烧结(TLPS)。由于如无铅、无助焊剂等各种优点，特别是它们的低温可加工性，TLPS粘合剂已被开发用于许多潜在的应用，这使得在设计中可以使用热敏元件。下述专利描述了TLPS在形成导电键方面的材料和工艺。
[0004]美国专利号5,853,622公开了TLPS配制品，其将TLPS材料与交联聚合物组合以产生导电粘合剂，由于TLPS工艺产生的金属表面之间的金属间界面，该粘合剂具有改进的导电性。
[0005]美国专利号5,964,395公开了两个配合表面的喷涂，其中一个表面具有低温熔化材料，而具有相容的较高熔化温度材料的配合表面在加热到较低温度材料的熔点时形成接头。
[0006]美国专利号5,221,038描述了SnBi或SnIn在使用TLPS工艺将分立元件例如电阻器等焊接到印刷电路板上的用途。
[0007]美国专利号6,241,145公开了涂覆到两个配合表面上的Ag/SnBi用于将电子模块安装到基板上的用途。
[0008]然而，TLPS仍然存在问题，因为它易碎并且在键合基板的固化产物中产生空隙。或者，包括树脂和导电填料的银烧结组合物用于半导体封装和微电子器件的制造和组装，既机械连接，又在集成电路器件和它们的基板之间产生导电性和导热性。最常用的导电填料是银片。粘合剂树脂用于导电组合物中，因为银片通常不能将半导体或微电子器件充分粘合到它们的基板上。然而，树脂的存在限制了银的高导热性和导电性。
[0009]目前，在不存在树脂的情况下具有银填料的导电组合物可以通过热压键合或无压力键合而粘合到银或金基板上。然而，粘合强度并不令人满意。此外，通常用于制造电子器件的基板是铜引线框架，而银导电组合物不易与铜形成金属间键。在高功率和高温应用中，当它们在接近其熔点的温度下循环时会失效。另一个缺点是这种组合物需要助焊剂，这在金属间键形成后留下助焊剂残留物，因此需要在制造过程中对基板进行清洁步骤。
[0010]因此，含有或不含有树脂的银烧结组合物在半导体封装和微电子器件的制造和组装中都有其局限性。因此，仍然需要开发一种无铅的银烧结组合物，该组合物能够以良好的粘合性和烧结强度稳定地烧结在各种金属基板例如铜、金或银，特别是铜上。

技术实现思路

[0011]经过深入研究，专利技术人发现上述问题可以通过包括以下的银烧结组合物来解决：
[0012](A)至少一种银填料，
[0013](B)至少一种铜合金，其量基于组合物的总重量为0.01重量％至20重量％，以及
[0014](C)选自树脂、溶剂及其组合的基质组分。
[0015]本专利技术的银烧结组合物能够以良好的粘合性和烧结强度稳定地烧结在各种金属基板例如铜、金或银，特别是铜上。
[0016]在本专利技术的另一方面，提供根据本专利技术的导电组合物的烧结产物。
[0017]在本专利技术的一个附加方面，提供一种组装件，其包括第一银基板、根据本专利技术所述的烧结产物、和选自铜、金或银的第二基板，其中烧结产物分配在所述第一基板和第二基板之间。
[0018]在本专利技术的又一方面，提供本专利技术的导电组合物在制造半导体封装和微电子器件触摸屏中的用途。
[0019]在本专利技术的又一方面，提供本专利技术的烧结产物在半导体封装和微电子器件触摸屏中的用途。
附图说明
[0020]图1显示了根据实施例1的银烧结组合物的蜂窝状结构的5000倍放大率的扫描电子显微镜(SEM)照片。
[0021]图2显示了根据实施例6的半烧结组合物的蜂窝状结构的5000倍放大率的SEM照片。
具体实施方式
[0022]本领域普通技术人员应当理解，本专利技术仅是对示例性实施方案的描述，并不旨在限制本专利技术的更广泛的方面。如此描述的每个方面可以与任何其他方面或多个方面组合，除非明确相反指示。特别地，被指示为优选或有利的任何特征可以与被指示为优选或有利的任何其他一个或多个特征组合。
[0023]除非另有说明，在本专利技术的上下文中，所使用的术语应根据以下定义进行解释。
[0024]除非另有说明，如本文所用，术语“一个(a)”、“一种(an)”和“该(the)”包括单数和复数指称对象。
[0025]如本文所用的术语“包括(comprising)”和“包括(comprises)”与“包括(including)”、“包括(includes)”或“包含(containing)”、“包含(contains)”同义，并且是包容性的或开放式的，并不排除额外的、未列举的成员、元素或工艺步骤。
[0026]术语“合金”是指包含两种或更多种金属以及任选存在的额外的非金属的混合物，其中合金的元素在熔融时熔合在一起或彼此溶解。本文使用的针对合金组合物的标记法列出了两种或更多种元素，使用它们的IUPAC符号，采用正斜杠(“/”)分隔。当给定时，合金中元素的比例由元素后的的数字表示，对应于合金中元素的重量百分比。例如，Cu/Sn代表铜(Cu)和锡(Sn)的合金，这两种元素可以为任意比例。Cu75/Sn25代表一种特定的铜和锡合金，其包含75重量％的铜和25重量％的锡。对于合金中一种或多种元素的重量百分比给出
一个范围的情况下，该范围表示该元素可以以指定范围内的任何量存在。例如，Sn(70
‑
90)/Bi(10
‑
30)是指包含70重量％至90重量％的锡和10重量％至30重量％的铋的合金。因此，“Sn(70
‑
90)/Bi(10
‑
30)”范围内涵盖的合金包括但不限于：Sn70/Bi30、Sn71/Bi29、Sn72/Bi28、Sn73/Bi27、Sn74/Bi26、Sn75/Bi25、Sn76/Bi24、Sn77/Bi23、Sn78/Bi22、Sn79/Bi21、Sn80/Bi20、Sn81/Bi19、Sn82/Bi18、Sn83/Bi17、Sn84/Bi16、Sn85/Bi15、Sn86/Bi14、Sn87/Bi13、Sn88/Bi12、Sn89/Bi11和Sn90/Bi10。此外，Sn(70
‑
90)/Bi(10
‑
30)代表其中元素Sn和Bi的特定比例可以从Sn70/Bi30到Sn90/Bi10变化的合金，包括Sn的比例从70重量％上至90重量％的变化，以及Bi相反从30重量％下至10重量％的变化。
[0027]如本文所用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种银烧结组合物，其包含：(A)至少一种银填料，(B)至少一种铜合金，其量基于所述组合物总重量为0.01重量％至20重量％，以及(C)选自树脂、溶剂及其组合的基质组分。2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述银填料的D
50
粒度为0.5μm至6.0μm，优选为0.8μm至5.0μm，更优选为1.0μm至5.0μm，更优选为1.1μm至1.4μm，进一步优选为1.1μm至3.0μm。3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，所述银填料的振实密度为2g/cm3至15g/cm3，优选为3g/cm3至7.5g/cm3。4.根据权利要求1至3中任一项所述的组合物，其中，所述铜合金包含选自锡(Sn)、银(Ag)、锌(Zn)、金(Au)、铋(Bi)、铅(Pb)、锰(Mn)、铁(Fe)、镍(Ni)、铟(In)、镉(Cd)、钴(Co)、砷(As)、铝(Al)、硅(Si)和锑(Sb)中的至少一种金属，优选包含选自Sn、Ag、Pb和Zn中的至少一种金属。5.根据权利要求1至4中任一项所述的组合物，其中，所述树脂选自热塑性树脂或热固性树脂，优选选自环氧树脂、丙烯酸酯、异氰酸酯、氰酸酯、马来酰亚胺、聚氨酯硅树脂及其混合物。6.根据权利要求1至5中任一项所述的组合物，其中，所述溶剂的闪点为大于70℃，优选大于90℃，更优选大于120℃。7.根据权利要求1至6中任一项所述的组合物，其中，基于所述组合物的总重量，所述银填料的存在量为80重量％至9...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚伟，题杨，赵佳雯，吴起立，
申请(专利权)人：汉高股份有限及两合公司，
类型：发明
国别省市：