可燒結金屬顆粒及其在電子應用中的用圖
【專利摘要】本發(fā)明提供可燒結金屬顆粒及包含其的組合物。所述組合物可以多種方式使用，即，通過取代焊料作為芯片帖裝材料。所得燒結的組合物可在常規(guī)半導體組裝中作為焊料的替代物，且在大功率裝置中提供增強的熱導率和電導率。因此，本發(fā)明的組合物提供了一種對于必須在固化過程中經受機械力的納米?顆粒金屬的替代物。
【專利說明】
可燒結金屬顆粒及其在電子應用中的用途
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及可燒結金屬顆粒，及其多方面用途。一方面，本發(fā)明涉及包含可燒結金 屬顆粒的組合物。另一方面，本發(fā)明涉及粘附金屬顆粒至金屬基底的方法。還有一方面，本 發(fā)明涉及改善金屬組件與金屬基底的粘合力的方法。
【背景技術】
[0002] 為了滿足各監(jiān)管機構的規(guī)定(例如，有害物質限用(RoHS)規(guī)定要求從電子設備中 徹底消除Pb，芯片帖裝市場在尋找含鉛焊料的替代物。現(xiàn)有候選焊料如Bi-合金、Zn-合金和 Au-Sn合金由于它們許多的局限性，例如電導率和熱導率差、脆、可加工性差、抗腐蝕性差、 尚成本等，而受到$父低的關注。
[0003] 市場上另一趨勢為碳化硅技術的出現(xiàn)取代硅技術。為了達到更高的性能，碳化硅 技術相比于硅技術在顯著更高的溫度、功率和電壓下運行。上述提及的候選焊料不能在高 于250°C的溫度下施用。因此，除了上述提及的無鉛焊料的不足之外，無鉛焊料相比于含鉛 焊料具有更低的工作溫度。
[0004]燒結是通過在低于金屬熔點溫度下加熱將金屬的顆粒焊接/粘合在一起。驅動力 是由于表面積和表面自由能的降低使自由能改變。在燒結溫度下，擴散過程引起凹槽的形 成，這導致這些接觸點的增長。在燒結過程完成后，鄰近的金屬顆粒通過冷焊接在一起。為 了具有優(yōu)良的粘合力、熱性能和電性能，不同顆粒不得不幾乎完全合并在一起，導致金屬具 有非常致密的結構與有限的孔隙。
[0005] 采用金屬顆粒燒結的許多工作已經在納米-顆粒上展開。采用納米顆粒的工作揭 示了由于納米顆粒具有驅使燒結的更高的表面積，該材料在低于常規(guī)金屬薄片的溫度下燒 結。遺憾的是，在高溫下燒結后形成的材料保持多孔和易脆。在導電組合物中孔隙的存在可 引起空洞，這可能導致使用了所述填料顆粒的半導體或微電子裝置的失效。為了克服孔隙 的存在，且增強結合強度，納米-顆粒金屬通常在升高的溫度下燒結，同時遭受機械力以消 除孔隙且獲得充分的致密化，以使其適用于半導體制造。使用納米-顆粒金屬的另一問題是 由此存在的潛在的健康和環(huán)境的挑戰(zhàn)

【發(fā)明內容】

[0006] 依據本發(fā)明的一方面，提供包含可燒結金屬顆粒的組合物。所述組合物可以多種 方式使用，即，通過在芯片帖裝應用中替換焊料或通過替換焊料作為芯片帖裝材料。所得燒 結的組合物可在常規(guī)半導體組裝中作為焊料替代物使用，且在大功率裝置中提供增強的傳 導率。因此，本發(fā)明的組合物提供了一種納米-顆粒金屬的替代物，所述納米-顆粒金屬必須 在固化過程中經受機械力。
[0007] 因此，依據本發(fā)明的一方面，其提供的組合物包含具有界定(defined)性能的金屬 顆粒。該組合物展現(xiàn)出優(yōu)良的燒結能力，制得其中孔隙的產生得到降低的燒結材料，且不需 要在過熱和施加機械力下燒結以產生致密結構，這使得在界面處形成更多連接點和牢固的 結合。
[0008]具體地，已發(fā)現(xiàn)具有下述性能組合的金屬顆粒也將具有優(yōu)良的燒結性能：
[0009] 1.顆粒需要具有一定的晶粒尺寸（晶粒尺寸可以例如由X-射線分析通過Rietveld 精修方法獲得）。由于除了晶粒尺寸外的其它因素（晶體位錯、晶界、微應力等)也可部分導 致峰的增寬，選擇使用因子Φ(其為平均值，對于不同的峰從衍射峰的峰寬（用Lorentzian函 數(shù)擬合)除以峰位置得出）。
[0010] 2.所述可燒結顆粒在晶體學方向上需要為各向異性。晶體各向異性可定義為晶體 材料的形狀、物理或化學性質在與其晶格的主軸(或晶面)有關的方向上的變化。有這種各 向異性性質的材料已被觀察到展現(xiàn)出相對彼此的擇優(yōu)取向。多個顆粒的這種取向給燒結提 供了良好的起點，因為相關平面彼此平行取向，將容易燒結。典型的方法來測定晶體是否為 各向異性涉及將特定衍生峰的相對強度與完全各向同性材料的相對強度比較（見例如 Yugang Sun&Younan Xia, Science，Vol · 298，2002，pp · 2176-79)。此外優(yōu)選超過50 % 的顆粒 展現(xiàn)出該各向異性，尤其當該各向異性具有相同的晶體學方向。
[0011] 3.顆粒的結晶度應該為至少50 %。
【附圖說明】
[0012] 圖1示出三個示例性顆粒銀樣品的X-射線衍射的原始數(shù)據，代表典型的可燒結金 屬。
[0013] 圖2示出七個不同樣品的峰寬作為每個峰位置函數(shù)的圖。注意在晶片剪切測試完 成良好的樣品落入較低"帶"，其對應通常更窄的峰，因此依據Scherrer方程，通常為更大的 晶體。
[0014] 圖3示出對分析的所有樣品的"psi"參數(shù)圖。
【具體實施方式】
[0015] 根據本發(fā)明，本發(fā)明提供的組合物包含：
[0016] 分散于合適的載體中的可燒結金屬顆粒，
[0017] 其中至少一部分的所述金屬顆粒的特征在于：
[0018] -由X-射線衍射限定的ψ值〈0.0020，
[0019]-具有至少50 %的結晶度，以及 [0020]--在晶體學方向上為各向異性。
[0021 ] 這里使用的合適的可燒結金屬顆粒包括48、〇11、411、？(1、附、111、311、211、1^、]\%、41、]\1〇 等，及其任何兩種或更多種的混合物。在一些實施方案中，可燒結金屬顆粒為銀。
[0022]這里使用的Ψ值表示衍射峰的增寬(這是由于儀器和樣品二者共同造成的）。為了 該應用，將"樣品增寬"與"儀器增寬"區(qū)分開。
[0023] 對于描述衍射峰形狀的函數(shù)，通常使用的術語為峰形函數(shù)（Profile Shape Function) (PSF)?；诒景l(fā)明的目的，選擇使用Lorentzian函數(shù)擬合峰。
[0024]因此，由原始數(shù)據測定"psi"參數(shù)通過首先獲得示例性材料的X射線衍射數(shù)據進行 (例如見圖1)。然后獲得所有樣品的峰寬(例如見圖2)。
[0025]為了簡化樣品表征，可定義"psi"參數(shù)，為峰寬除以其峰位置（因此該值為無量 綱）?？呻S后對每個峰計算平均"psi"值且得到最終平均值。
[0026] 圖3示出了對分析的所有樣品，該"psi"參數(shù)的圖。
[0027] 注意每個樣品的"psi"仍代表儀器增寬和樣品增寬二者的貢獻。圖3中的虛線為儀 器對"psi"的貢獻(其為常數(shù)，從參比NAC晶體在同樣儀器上作為其余的樣品分析獲得）。
[0028] 然后比較總"psi"因子和"psi"星(表示僅由樣品引起的衍射峰增寬）。0.002的臨 界值將性能良好的樣品和性能差的樣品分開。
[0029]這里使用的金屬顆粒具有至少50%的結晶度。在一些實施方案中，這里使用的金 屬顆粒具有至少60%的結晶度;在一些實施方案中，這里使用的金屬顆粒具有至少70%的 結晶度;在一些實施方案中，這里使用的金屬顆粒具有至少80%的結晶度;在一些實施方案 中，這里使用的金屬顆粒具有至少90%的結晶度;在一些實施方案中，這里使用的金屬顆粒 具有至少95%的結晶度;在一些實施方案中，這里使用的金屬顆粒具有至少98%的結晶度； 在一些實施方案中，這里使用的金屬顆粒具有至少99%的結晶度;在一些實施方案中，這里 使用的金屬顆粒具有基本上100%的結晶度。
[0030] 這里所使用的晶體各向異性指晶體材料的物理或化學性質在與其晶格的主軸(或 晶面)有關的方向上的變化。有許多方法可用于測定晶體的各向異性，包括，例如，光學的、 磁學的、電學的或X-射線衍射方法。后者中對銀的晶體各向異性的微分化的一個方法特別 地在Yugang Sun&Younan Xia,Science,Vol.298,2002，ρρ·2176_79中提及：
[0031] 值得注意的是(200)和（111)衍射峰強度之間的比高于常規(guī)值(0.67與0.4)，表明 我們的納米立方體在{100}晶面富余，因此其{100}平面趨向于優(yōu)先取向（或紋理化)平行于 支撐基底(26)的表面。由于在銀納米立方體的表面上{110}晶面相對富余，（220)和（111)峰 強度之間的比例也略高于常規(guī)值(0.33與0.25)。
[0032]根據本發(fā)明的一些方面，在本發(fā)明的組合物中至少20%的金屬顆粒在晶體學方向 上為各向異性。在一些實施方案中，本發(fā)明的組合物中至少50%的金屬顆粒在晶體學方向 上為各向異性。在一些實施方案中，本發(fā)明的組合物中至少60%的金屬顆粒在晶體學方向 上為各向異性。在一些實施方案中，本發(fā)明的組合物中至少80%的金屬顆粒在晶體學方向 上為各向異性。在一些實施方案中，本發(fā)明的組合物中至少95%的金屬顆粒在晶體學方向 上為各向異性。
[0033] 可燒結金屬顆粒典型地占組合物的至少約20重量％至約98重量％。在一些實施方 案中，可燒結金屬顆粒占本發(fā)明組合物的約40重量％-約98重量％ ;在一些實施方案中，可 燒結金屬顆粒占本發(fā)明組合物的約85重量％-約97重量％。
[0034]為了實現(xiàn)本發(fā)明的效益，僅這里使用的金屬顆粒的一部分必須滿足所提及的多個 標準。因此，在一些實施方案中，所使用的金屬顆粒的至少5%將滿足所提及的各個標準。在 一些實施方案中，所使用的金屬顆粒的至少10%將滿足所提及的各個標準。在一些實施方 案中，所使用的金屬顆粒的至少20%將滿足所提及的各個標準。在一些實施方案中，所使用 的金屬顆粒的至少30%將滿足所提及的各個標準。在一些實施方案中，所使用的金屬顆粒 的至少40%將滿足所提及的各個標準。在一些實施方案中，所使用的金屬顆粒的至少50% 將滿足所提及的各個標準。在一些實施方案中，所使用的金屬顆粒的至少60%將滿足所提 及的各個標準。在一些實施方案中，所使用的金屬顆粒的至少70%將滿足所提及的各個標 準。在一些實施方案中，所使用的金屬顆粒的至少80%將滿足所提及的各個標準。在一些實 施方案中，所使用的金屬顆粒的至少90%將滿足所提及的各個標準。在一些實施方案中，所 使用的金屬顆粒的至少95%將滿足所提及的各個標準。在一些實施方案中，所使用的金屬 顆粒的至少98%將滿足所提及的各個標準。在一些實施方案中，基本上所有所使用的金屬 顆粒將滿足所提及的各個標準。
[0035] 在本發(fā)明的實踐中所使用的可燒結金屬顆粒通常具有約100nm-約15μπι的粒徑。在 一些實施方案中，本文所使用的可燒結金屬顆粒具有至少200nm的粒徑。本發(fā)明的其它實施 方案中，本文所使用的可燒結金屬顆粒具有至少250nm的粒徑。在一些實施方案中，本文所 使用的可燒結金屬顆粒具有至少300nm的粒徑。因此，在一些實施方案中，本文使用粒徑為 約200nm-10ym的可燒結金屬顆粒;在一些實施方案中，本文使用粒徑為約250nm-10ym的可 燒結金屬顆粒;在一些實施方案中，本文使用粒徑為約300nm-10ym的可燒結金屬顆粒;在一 些實施方案中，本文使用粒徑為約200nm-5ym的可燒結金屬顆粒;在一些實施方案中，本文 使用粒徑為約250nm-5ym的可燒結金屬顆粒;在一些實施方案中，本文使用粒徑為約300nm-5μπι的可燒結金屬顆粒;在一些實施方案中，本文使用粒徑為約200nm-lym的可燒結金屬顆 粒;在一些實施方案中，本文使用粒徑為約250nm-lym的可燒結金屬顆粒;在一些實施方案 中，本文使用粒徑為約300nm-lym的可燒結金屬顆粒。
[0036] 本文使用的可燒結金屬顆?？梢远喾N形狀存在，例如，基本球形顆粒，不規(guī)則形狀 顆粒，橢圓形顆粒，片狀(例如，薄的、平的、單晶片)等。本文使用的可燒結金屬顆粒包括銀 涂層/鍍層的顆粒，其中下層的顆粒可為各種材料，只要銀涂層/鍍層基本上覆蓋下層的顆 粒，使得所產生的組合物包含遍布銀覆蓋的顆粒的熱塑性基質。
[0037] 本文使用的載體包括醇類、芳香烴類、飽和烴類、氯代烴類、醚類、多元醇類、酯類、 二元酯類、煤油、高沸點醇類及其酯類、二醇醚類、酮類、酰胺類、雜芳族化合物等，及其任何 兩種或更多種的混合物。
[0038] 本文使用的示例性醇類包括叔丁醇、1-甲氧基-2-丙醇、雙丙酮醇、一縮二丙二醇、 乙二醇、二甘醇、三甘醇、己二醇、辛二醇、2-乙基-1，3-己二醇、十三烷醇、1，2-辛二醇、二乙 二醇丁醚、α -萜品醇、萜品醇等。
[0039] 本文使用的示例性芳香烴類包括苯、甲苯、二甲苯等。
[0040] 本文使用的示例性飽和烴類包括己烷、環(huán)己烷、庚烷、十四烷等。
[0041] 本文使用的示例性氯代烴類包括二氯乙烷、三氯乙烯、氯仿、二氯甲烷等。
[0042] 本文使用的示例性醚類包括乙醚、四氫呋喃、二氧六環(huán)等。
[0043] 本文使用的示例性酯類包括乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲氧基丙基乙酸酯、2-(2-丁氧 基乙氧基）乙基乙酸酯、2,2,4_三甲基-1，3-戊二醇二異丁酸酯、碳酸1，2_亞丙酯、卡必醇乙 酸酯、丁基卡必醇、丁基卡必醇乙酸酯、乙基卡必醇乙酸酯、或鄰苯二甲酸二丁酯等。
[0044] 本文使用的示例性酮類包括丙酮、甲基乙基酮等。
[0045] 根據本發(fā)明所使用的載體的量可廣泛地變化，典型地為組合物的約2重量％-約80 重量％。在一些實施方案中，載體的量為總組合物的約2重量％-約60重量％。在一些實施方 案中，載體的量為總組合物的約3重量％-約15重量％。
[0046] 根據本發(fā)明的另一個實施方案，提供的組合物包含：
[0047] 分散于適合的載體中的可燒結金屬顆粒，
[0048] 其中所述組合物中基本上所有的金屬顆粒的特征在于：
[0049]-由X-射線衍射限定的Ψ值〈0 · 0020，
[0050]-具有至少50 %的結晶度，以及 [00511 -晶體學方向上為各向異性。
[0052]根據本發(fā)明的另一個實施方案，提供制備導電網絡的方法，所述方法包括：
[0053]將這里所述的組合物施涂于適合的基底以使適合的組件結合至所述基底，然后 [0054]燒結所述組合物。
[0055] 本文預期使用各種基底，例如，陶瓷層，任選在其上具有金屬涂層。
[0056] 本文使用的適合的組件包括裸芯片，例如，金屬-氧化物-半導體場效應晶體管 (M0SFET)、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT)、二極管、發(fā)光二極管等。
[0057] 本發(fā)明的組合物的特別優(yōu)勢為其可在相對低的溫度下燒結，例如，在一些實施方 案中，在約100°C-350°C的溫度下。當在這樣的溫度下燒結時，考慮將組合物暴露于燒結條 件下0.5-約120分鐘。
[0058] 在一些實施方案中，燒結可在不超過約300°C的溫度下(典型地約150°C-300°C)進 行。當在這樣的溫度下燒結時，將組合物暴露于燒結條件下0.1-約2小時。
[0059] 根據本發(fā)明的另一個實施方案，提供的導電網絡包含具有不超過IX l(T40hmS.cm 的電阻率的可燒結金屬顆粒的燒結陣列。依據本發(fā)明的另一個實施方案，提供的導電網絡 包含具有不超過1 X l(T5〇hms.cm的電阻率的可燒結金屬顆粒的燒結陣列。
[0060] 該導電網絡典型地施加于基底上，且展現(xiàn)出與基底上牢固的粘合力。由導電網絡 提供的基底和適合組件之間的粘合力可用多種方式測定，例如，通過芯片剪切強度(DSS)測 試、拉伸搭接剪切強度(TLSS)測試等。依據本發(fā)明，典型地得到基底和所結合組件之間的芯 片剪切強度粘合力為至少3kg/mm 2。
[0061] 根據本發(fā)明的另一個實施方案，提供將可燒結金屬顆粒粘附至金屬基底的方法， 所述方法包括：
[0062] 將所述組合物施涂于所述基底，然后 [0063]燒結所述組合物。
[0064]根據本發(fā)明的該實施方案，在低溫下燒結（例如在不超過約150°C的溫度下；或不 超過約120 °C的溫度下）。
[0065]其上具有金屬涂層的適合的基底包括陶瓷材料例如氮化硅(SiN)、氧化鋁(Al2〇3)、 氮化鋁(A1N)、氧化鈹(BeO)、氫氧化鋁、二氧化硅、蛭石、云母、硅灰石、碳酸鈣、二氧化鈦、 砂、玻璃、硫酸鋇、鋯、炭黑等。
[0066]金屬涂層可以多種方式施加于上述陶瓷材料，使用的金屬選自Ag、Cu、Au、Pd、Ni、 Pt、Al 等。
[0067]根據本發(fā)明的另一個實施方案，提供改善填充金屬顆粒的制品對金屬基底粘附力 的方法，所述方法包括使用具有以下特征的可燒結的金屬顆粒作為所述金屬填料的至少一 部分：
[0068]-由X-射線衍射限定的Ψ值〈0 · 0020，
[0069] 一其至少一部分在晶體學方向上為各向異性，以及 [0070]-具有至少50 %的結晶度。
[0071]根據本發(fā)明的另一個實施方案，提供鑒定可燒結的金屬粉末的方法，所述方法包 括鑒定具有以下的那些金屬粉末為可燒結的：
[0072] --〈0.0020的屯值，
[0073] 一至少50 %的結晶度，以及
[0074] 一至少一部分所述金屬顆粒在晶體學方向上為各向異性。
[0075] 根據本發(fā)明的另一個實施方案，提供確定金屬粉末是否可燒結的方法，所述方法 包括：
[0076] 測量其Ψ值，其結晶度和樣品是否是各向異性的，以及
[0077] 鑒定具有以下的那些金屬粉末為可燒結的：
[0078] --〈0.0020的屯值，
[0079] 一至少50 %的結晶度，以及
[0080] 一至少一部分所述金屬顆粒在晶體學方向為各向異性。
[0081] 本發(fā)明的各個方面通過以下非限制性實施例闡述。實施例起到說明的目的且不局 限于本發(fā)明的任何實踐。應理解的是可在不違背本發(fā)明的精神和范圍的前提下可做出改變 和修飾。本領域的普通技術人員容易知道如何合成或購得本文所述的試劑和組件。
[0082] 實施例
[0083] 實施例1
[0084] 表1鑒定了本文使用的若干不同的銀顆粒材料。所有的銀材料為亞微米至微米尺 寸的銀，除了最后一個條目是納米尺寸的銀。對每種銀使用同樣的載體。粘合力（DSS和 TLSS)和體積導電率(以體積電阻率(Vr)顯示)為重要性能，見表1。
[0085] 表 1
[0087]對于所有的實施例，芯片和DBC(直接覆銅)基底的表面涂層均為銀。測試芯片為3* 3mm2。銀漿料以75μπι厚度的層絲網印刷至DBC基底且將芯片手動放置于銀漿料上。將該堆積 體在減壓下在烘箱中燒結，所述烘箱在15分鐘內由室溫斜線上升至250°C，溫度在250°C下 保持1小時。
[0088]對于TLSS (拉伸搭接剪切強度）測試，將兩個鍍Ag的DBC通過銀漿料燒結在一起。 DBC 重疊為 0.8*0.8cm2〇
[0089] 示例性的可燒結銀顆粒在減壓燒結后展現(xiàn)出優(yōu)異的7.8kg/mm2的芯片剪切強度 (DSS)值。同樣的銀顆粒的TLSS值在減壓燒結后為16MPa。這表明該優(yōu)選的銀顆粒材料與Ag-DBC界面建立起強的連接。
[0090] 所有其它銀顆粒具有較低的粘合力值。體積導電率為4 Xl(T60hm. cm。優(yōu)選的燒結 的銀顆粒的形貌分析顯示出致密的燒結結構。燒結是面對面和邊緣對邊緣發(fā)生。若干其它 滿足本文提及的標準的可燒結金屬顆粒與上述優(yōu)選材料表現(xiàn)相當。
[0091] 最差表現(xiàn)的銀具有的DSS僅為0.65kg/mm2，以及TLSS僅為4.6MPa。導電率僅為1.6 Xl(T 50hm.cm。該超出本文所述的要求之外的銀顆粒的形貌分析顯示其在不同的初始顆粒 間顯示出有限的連接點和弱連接點。
[0092] 居中表現(xiàn)的銀顆粒材料具有的DSS僅約2.6kg/mm2，TLSS為11.7MPa。電導率為5 X l(T60hm. cm。形貌分析揭示燒結在邊緣對邊緣發(fā)生但較少在相對相發(fā)生。
[0093]這里研究的納米尺寸銀展示出4. IMPa的非常低TLSS值。形貌分析揭示在一個納米 顆粒簇內不同納米顆粒間的燒結很致密，但不同的納米顆粒燒結簇間形成非常弱的連接。
[0094] 用XRD(X-射線衍射)比較不同的銀，其顯示所有可燒結的銀都具有相同的特征：
[0095] 1)Ψ應在0.0020之下
[0096] 2)(衍射峰200的峰強度和衍射峰111的峰強度的）比例應在0.5之上
[0097] 3)結晶度應在50%之上。
[0098] 實施例2 _9]樣品的無定形/結晶部分的量化
[0100]對樣品的X-射線衍射數(shù)據用Rietveld擬合方法進行結晶度的量化，其中將研究的 樣品與100%結晶度的化合物以已知的比例混合。為了本發(fā)明的目的，將限定量的銀樣品與 完全結晶的Si02混合(二者重量比接近1:1)。然后依據本領域技術人員已知的方法測量X-射線衍射圖譜且進行Rietveld分析。從銀和Si0 2的已知量、和所得銀的重量分數(shù)，得到結晶 銀的量(和份數(shù)hRietveld擬合方法的其它變化，以及測定結晶份數(shù)的不同方法也可用來 獲得本發(fā)明目的的結晶度。
[0101] 對本發(fā)明的各種修改，除了本文顯示和描述的那些，對于本領域技術人員根據以 上描述是顯而易見的。這些修改也將落入所附權利要求的范圍之內。
[0102] 在說明書中提到的專利和出版物表明本發(fā)明所屬技術領域人員的水平。這些專利 和出版物通過引用并入本文，其程度如同每個單獨申請或出版物被特定和單獨地通過引用 并入本文。
[0103] 前面的描述是對本發(fā)明的具體實施方案的闡述，但并不意味對其實踐進行限制。 所附權利要求，包括其所有等同物，旨在限定本發(fā)明的范圍。
【主權項】
1. 一種導電粘合劑組合物，其包含:分散于適合的載體中的可燒結金屬顆粒， 其中，至少一部分的所述金屬顆粒的特征在于： -由X-射線衍射限定的ψ值〈0.0020， -具有至少50 %的結晶度，以及 一在晶體學方向上為各向異性。2. 權利要求1所述的組合物，其中所述金屬選自Ag、Cu、Au、Pd、Ni、In、Sn、Zn、Li、Mg、Al 或Mo。3. 權利要求1所述的組合物，其中所述金屬為銀。4. 權利要求1所述的組合物，其中所述適合的載體為液體。5. 權利要求4所述的組合物，其中所述載體為醇、芳香烴、飽和烴、氯代烴、醚、多元醇、 酯、二元酯、煤油、高沸點醇及其酯、二醇醚、酮、酰胺、雜芳族化合物、及其任何兩種或更多 種的混合物。6. 權利要求4所述的組合物，其中所述醇為一縮二丙二醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇、己 二醇、1-甲氧基-2-丙醇、雙丙酮醇、叔丁醇、2-乙基-1，3-己二醇、十三烷醇、1，2_辛二醇、二 乙二醇丁醚、萜品醇或萜品醇。7. 權利要求4所述的組合物，其中所述酯為2-(2-丁氧基乙氧基）乙基乙酸酯、2,2,4_三 甲基-1，3-戊二醇二異丁酸酯、碳酸1，2_亞丙酯、卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、丁基卡 必醇、丁基卡必醇乙酸酯、乙基卡必醇乙酸酯、己二醇或鄰苯二甲酸二丁酯。8. 權利要求1所述的組合物，其中所述金屬顆粒占所述組合物的約20重量％-約98重 量％。9. 權利要求1所述的組合物，其中所述組合物在燒結時形成致密的燒結網絡，且具有高 芯片剪切強度。10. 權利要求1所述的組合物，其中所述組合物能在l〇〇°C-350°C的溫度下固化，而不需 要施加外部的機械力。11. 一種制備導電網絡的方法，所述方法包括： 將權利要求1所述的組合物施涂于適合的基底以使適合的組件結合至所述基底，然后 燒結所述組合物。12. 權利要求11所述的方法，其中所述適合的組件為裸芯片。13. 權利要求11所述的方法，其中所述燒結在100 °C _350°C的溫度下進行0.5分鐘-約 120分鐘。14. 權利要求11所述的方法，其中所述燒結在150°C _300°C的溫度下進行1分鐘-約90分 鐘。15. 權利要求11所述的方法，其中所述適合的基底在其上具有金屬涂層。16. 權利要求15所述的方法，其中所述適合的基底為陶瓷層。17. 權利要求11所述的方法，其中所述適合的基底為引線框。18. -種由權利要求11所述的方法制備的導電網絡。19. 一種導電網絡，其包含各向異性的銀顆粒的燒結陣列，所述燒結陣列具有不超過1 X 10-40hms. cm 的電阻率。20. 權利要求18所述的導電網絡，其還包括基底，其中所述導電網絡和所述基底之間的 粘合力，通過芯片剪切強度測量，測定為至少3kg/mm2。21. -種將金屬顆粒粘附至金屬基底的方法，所述方法包括： 將可燒結金屬顆粒施加于所述基底，然后 燒結所述組合物， 其中： -所述金屬顆粒由X-射線衍射限定的Ψ值〈〇. 0020， 一所述金屬顆粒具有至少50 %的結晶度，以及 一至少一部分的所述金屬顆粒在晶體學方向上為各向異性。22. 權利要求21所述的方法，其中所述適合的基底包括在其上具有金屬涂層的載體。23. -種提高填充金屬顆粒的制品對金屬基底的粘附力的方法，所述方法包括使用具 有以下特征的可燒結的金屬顆粒作為所述金屬填料： -由X-射線衍射限定的Ψ值〈〇. 0020， 一其至少一部分在晶體學方向上為各向異性，以及 -具有至少50 %的結晶度。24. -種鑒定可燒結金屬粉末的方法，所述方法包括鑒定具有以下的金屬粉末為可燒 結的： -〈0.0020的屯值， -至少50 %的結晶度，以及 一至少一部分的所述金屬顆粒在晶體學方向上為各向異性的。25. -種確定金屬粉末是否可燒結的方法，所述方法包括： 測量其Ψ值、其結晶度和樣品是否是各向異性的，以及 鑒定具有以下的那些金屬粉末為可燒結的： -〈0.0020的屯值， -至少50 %的結晶度，以及 一至少一部分的所述金屬顆粒在晶體學方向上為各向異性的。
【文檔編號】H05K3/34GK106030722SQ201580010225
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年2月17日
【發(fā)明人】S·彼德拉什, L·托伊尼森, A·亨肯斯, K·W·周
【申請人】漢高股份有限及兩合公司, 漢高知識產權控股有限責任公司