[发明专利]一种改性Ag膏及其应用以及功率模块中芯片和基体连接的烧结方法

权利要求书

1.一种改性Ag膏，其特征在于，所述改性Ag膏含有金属粉和有机物，以所述改性Ag膏的总量为基准，所述金属粉的含量为70-80重量％，所述有机物的含量为20-30重量％，所述金属粉中含有Ag，并含有Sn、Sb、Cu、Ni和Zn中的至少一种，以所述金属粉的总量为基准，Ag的含量为75-99.9重量％，Sn的含量为0-12重量％，Sb的含量为0-8重量％，Cu的含量为0-5重量％，Ni的含量为0-0.01重量％，Zn的含量为0-0.01重量％，且Sn、Sb、Cu、Ni和Zn的总量为0.1-25重量％；所述有机物包括粘结剂，以所述有机物的总量为基准，所述粘结剂的含量为15-100重量％。

2.根据权利要求1所述的改性Ag膏，其中，以所述金属粉的总量为基准，Sn的含量为0.001-12重量％。

3.根据权利要求1或2所述的改性Ag膏，其中，所述金属粉的颗粒尺寸为纳米级或微米级。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的改性Ag膏，其中，所述金属粉为所述Ag、Sn、Sb、Cu、Ni和Zn各自的金属粉，或者为所述Ag、Sn、Sb、Cu、Ni和Zn形成的合金的金属粉。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的改性Ag膏，其中，所述有机物还包括溶剂、分散剂和表面裂纹抑制剂中的一种或多种。

6.一种如权利要求1-5中任意一项所述的改性Ag膏在功率模块的芯片和基体连接中的应用。

7.一种功率模块中芯片和基体连接的烧结方法，所述方法包括：在所述基体上涂覆一层膏体，将所述芯片放置于膏体层上，烧结所述膏体使所述芯片和所述基体连接，其特征在于，所述膏体为权利要求1-5中任意一项所述的改性Ag膏。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，当所述改性Ag膏中金属粉的颗粒尺寸为纳米级时，所述烧结在1-10MPa下进行；当所述改性Ag膏中金属粉的颗粒尺寸为微米级时，所述烧结在10-40MPa下进行。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述烧结的温度为200-300℃，时间为0.5-30分钟。

10.根据权利要求7-9中任意一项所述的方法，其中，所述膏体层的厚度为10-100μm。

11.根据权利要求7-10中任意一项所述的方法，其中，所述涂覆的方法包括钢网印刷、丝网印刷或点胶法。

12.根据权利要求7-11中任意一项所述的方法，其中，所述芯片的尺寸大至13mm×13mm。

13.根据权利要求7-12中任意一项所述的方法，其中，所述基体包括基体陶瓷层和金属层，当所述金属层的金属为Cu时，所述膏体直接涂覆于所述金属层上，或在所述金属层上镀一层金属A，所述膏体涂覆于金属A层上；当所述金属层的金属不是Cu时，在所述金属层上镀一层金属A，所述膏体涂覆于金属A层上，所述金属A为Ni、Cu、Au、Ag或Pd中的一种。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述基体为陶瓷上直接键合Cu、陶瓷上主动钎焊金属或陶瓷上直接键合Al的基体。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其中，所述基体陶瓷层由Al₂O₃、AlN和Si₃N₄中的至少一种构成。

16.根据权利要求13-15中任意一项所述的方法，其中，所述金属A为Ni或Cu时，所述烧结在还原气氛中进行，并在将所述芯片放置于膏体层上之后，在所述烧结之前，进行有机物挥发；所述金属A为Au、Ag或Pd时，所述烧结在大气气氛中进行。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述还原气氛为H₂、N₂和甲酸中的一种或者多种混合的气氛。

18.根据权利要求16或17所述的方法，其中，所述有机物挥发的方法包括在大气气氛中阶段性升温至190-220℃下后放置至膏体层的颜色发生变化为止。