用于將電子部件連接到基板上的膏和方法技術

本發明專利技術提供可用于通過接觸區將至少一個電子部件連接到至少一個基板上的膏，由此至少一個所述接觸區含有非貴金屬。所述膏含有(a)金屬顆粒、(b)至少一種在分子中帶有至少兩個羧酸單元的活化劑和(c)分散介質。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及用于將電子部件(electronic component)連接到基板(substrate)上的膏(paste )和用于將電子部件連接到基板上的方法。在電カ電子學領域中，在基板上固定電子部件是ー項特殊挑戰。在終端設備運行過程中出現的機械應カ要求電子部件與基板之間的連接具有足夠強度以使電子部件不會脫離基板。因此，通常使用含鉛焊膏，其在焊接エ藝中產生對連接技術而言在其強度方面表現出高可靠性的連接層。由于鉛的毒性和相關健康危害，尋求對所述含鉛焊膏的合適替代品。目前作為鉛焊料的替代品論述了無鉛焊膏非常適合生成電子部件與基板之間的具有高強度的連接層。但是，所述焊料具有不比電子部件在工作中承受的溫度高很多的低熔點。因此，所述連接層的強度的可靠性在電子部件運行過程中顯著變差。可以用許多連接劑和連接方法實現電子部件與基板之間的連接強度的高可靠性。但是，這些通常要求高工藝溫度和高工藝壓力，它們對要連接的部件造成破壞并在大規模生產中產生高廢品率。這是g在降低所述連接方法所需的エ藝溫度和エ藝壓力的原因。因此在ー些用途中使用粘合劑連接所述部件。通過使用粘合劑，在一些情況下可獲得連接電子部件與基板的高強度連接層。但是，粘合劑技術的ー個缺點在干，由此生成的電子部件與基板之間的接觸位點通常在熱導率和電導率方面通常不足。為了滿足對連接位置的可靠性、熱導率和電導率的要求，一段時間之前已提出通過燒結連接電子部件與基板(參見例如DE 10 2007 046 901 Al)。燒結技術是以穩定的方式連接部件的非常簡單的方法。使用所述燒結方法，通常相當成功地將電子部件連接到基板上，只要這些各自包含含貴金屬的接觸區。但是，通常必須通過至少一個非貴金屬接觸區連接電子部件與基板。使用常規燒結方法，通過所述非貴金屬接觸區制造穩定接點通常不可行。此外，早先已提出使用基于粒度不大于100納米的納米顆粒的膏連接電子部件與基板。但是，納米顆粒的操作與健康危害相關，因此出于職業安全的原因常常避免。因此本專利技術的ー個目的是提供能通過接觸區將至少一個電子部件連接到至少ー個基板上的膏，其中至少ー個所述接觸區含有非貴金屬。所述膏優選應用于制造確保在電子部件在工作中承受的溫度下高可靠性的電子部件與基板之間的連接。此外，所述膏應優選還克服從現有技術中已知的其它缺點。本專利技術的ー個目的還提供通過接觸區將至少一個電子部件連接到至少ー個基板上的方法，其中至少ー個所述接觸區含有非貴金屬。通過獨立權利要求的主題實現所述目的。相應地，本專利技術提供膏，其含有(a)金屬顆粒、(b)至少ー種在分子中帶有至少兩個羧酸単元的活化劑和(C)分散介質。此外，本專利技術提供通過接觸區將至少一個電子部件連接到至少ー個基板上的方法，其中至少ー個所述接觸區含有非貴金屬，該方法包含以下步驟 (i)提供具有第一接觸區的基板和具有第二接觸區的電子部件，其中至少ー個所述接觸區含有非貴金屬； (ii)提供膏，其含有 (a)金屬顆粒； (b)至少ー種在分子中帶有至少兩個羧酸單元的活化劑；和 (C)分散介質； (iii)形成結構，其中該基板的第一接觸區通過膏接觸該電子部件的第二接觸區；和 (iv)燒結所述結構，同時產生至少包含通過該燒結膏相互連接的該基板和該電子部件的模件。本專利技術基于絕對令人驚訝的發現，如果所述膏含有在分子中帶有至少兩個羧酸單元的活化劑，通過借助膏的燒結能夠通過至少ー個包含非貴金屬的接觸區將電子部件連接到基板上，這迄今一直是不可能的。根據本專利技術，提供膏。對該術語“膏”的定義沒有限制。但是，優選將膏理解為是指可通過普通施加技木，例如印刷技術(例如絲網印刷或模板印刷)、分配技術、噴涂技術、針板轉移(pin transfer)或浸潰施加并具有足夠高的粘度和內聚カ以便施加的膏能在后繼步驟中加工的任何分散體。本專利技術的膏含有(a)金屬顆粒。金屬顆粒優選被理解為是指含金屬的顆粒。根據ー個優選實施方案，該金屬選自銅、銀、鎳和鋁。根據ー個特別優選的實施方案，該金屬是銀。該金屬可以作為純金屬存在于金屬顆粒中，例如具有至少99重量％的純度、至少99. 9重量％的純度、至少99. 99重量％的純度或至少99. 999重量％的純度。另ー方面，該金屬顆粒同樣可含有多種金屬。該金屬顆粒也可以含有由多種金屬構成的合金或金屬間相。根據ー個優選實施方案，該金屬顆粒包含選自銀、銅、鎳和鋁的元素作為它們的主要組分。在本專利技術的范圍內，主要組分被理解為是指以比所述金屬顆粒中存在的任何其它元素大的比例存在于相關金屬顆粒中的元素。根據ー個特別優選的實施方案，該金屬顆粒是銀顆粒、銅顆粒、鎳顆粒或鋁顆粒。任選地，所述顆粒可以在它們的表面部分或完全氧化。根據ー個特別優選的實施方案，該金屬顆粒是銀顆粒。對所述金屬顆粒的形狀沒有限制。該金屬顆粒優選呈薄片形、橢圓形或圓形。該金屬顆粒同樣可以是多種形狀的混合物。根據ー個特別優選的實施方案，該金屬顆粒呈薄片形。相對于金屬顆粒的總重量，薄片的百分比在所述實施方案中優選為至少70重量％，更優選至少80重量％，再更優選至少90重量％，特別優選至少99重量％。根據另ー優選實施方案，該金屬顆粒具有大于1. 0的長度比，更優選大于1. 2的長度比，再更優選大于1. 5的長度比，特別優選大于2. 0的長度比。該金屬顆粒優選具有不大于20的長度比，更優選不大于15的長度比，再更優選不大于10的長度比。在這方面，長度比應被理解為是指貫穿金屬顆粒橫截面的最寬位置的距離(a)與貫穿沿垂直于距離(a)的線的所述橫截面的最寬位置的距離(b)的比率。在這種情況中，橫截面是具有最大表面積的穿過金屬顆粒的截面。在金屬顆粒具有例如矩形橫截面時，長度比是該橫截面的長寬比。例如具有2微米長和I微米寬的矩形橫截面的金屬顆粒具有2的長度比。根據再ー優選實施方案，長度比大于1.0的金屬顆粒的百分比，更優選長度比大于1. 2的金屬顆粒的百分比，再更優選長度比大于1. 5的金屬顆粒的百分比為至少70重量％，更優選至少80重量％，再更優選至少90重量％，各自相對于金屬顆粒的總重量。該膏中存在的金屬顆粒具有不同的粒度分布。根據ー個優選實施方案，金屬顆粒的平均粒度(d50值)為至少500納米，更優選至少650納米，再更優選至少I微米。平均粒度(d50值)優選不大于20微米，更優選不大于15微米，再更優選不大于10微米。因此，平均粒度(d50值)優選為500納米-20微米，更優選650納米-15微米，再更優選1- 10微米。平均粒度(d50值)優選被理解為是指50體積％的金屬顆粒沒達到而50體積％的金屬顆粒超過的粒度。·根據另ー優選實施方案，金屬顆粒的粒度dlO (dlO值)為至少150納米，更優選至少200納米,再更優選至少250納米。粒度dlO CdlO值)優選不大于5微米,更優選不大于4微米，再更優選不大于3微米。因此，粒度dlO (dlO值)優選為150納米-5微米，更優選200納米-4微米，再更優選250納米-3微米。粒度dlO (dlO值)優選被理解為是指10體積％的金屬顆粒沒達到而90體積％的金屬顆粒超過的粒度。根據再ー優選實施方案，金屬顆粒的粒度d90 (d90值)為至少1. 75微米，更優選至少2微米，再更優選至少2. 25本文檔來自技高網...

【技術保護點】
膏，所述膏含有(a)?金屬顆粒；(b)?至少一種在分子中帶有至少兩個羧酸單元的活化劑；和(c)?分散介質。

【技術特征摘要】
2011.09.20 EP 11007634.61.膏，所述膏含有(a)金屬顆粒；(b)至少一種在分子中帶有至少兩個羧酸單元的活化劑；和 (C)分散介質。2.根據權利要求1的膏，其特征在于所述金屬顆粒是銀顆粒。3.根據權利要求1或2的膏，其特征在于所述活化劑具有100-300°C的分解點。4.根據權利要求1-3任一項的膏，其特征在于所述活化劑選自二羧酸和絡合二羧酸。5.根據權利要求1-4任一項的膏，其特征在于所述活化劑選自丙二酸、馬來酸、二甲基丙二酸和草酸。6.根據權利要求1-5任一項的膏，其特征在于所述分散介質含有脂族烴化合物。7.通過接觸區將至少一個電子部件連接到至少一個基板的方法，其中至少一個所述接觸區含有非貴金屬...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M舍費爾，W施密特，A海爾曼，J納赫賴納，
申請(專利權)人：賀利氏材料工藝有限責任兩合公司，
類型：發明
國別省市：