[发明专利]用于将电子部件连接到基板上的膏和方法

说明书

本发明涉及用于将电子部件（electronic component）连接到基板（substrate）上的膏（paste）和用于将电子部件连接到基板上的方法。

在电力电子学领域中，在基板上固定电子部件是一项特殊挑战。

在终端设备运行过程中出现的机械应力要求电子部件与基板之间的连接具有足够强度以使电子部件不会脱离基板。因此，通常使用含铅焊膏，其在焊接工艺中产生对连接技术而言在其强度方面表现出高可靠性的连接层。由于铅的毒性和相关健康危害，寻求对所述含铅焊膏的合适替代品。目前作为铅焊料的替代品论述了无铅焊膏非常适合生成电子部件与基板之间的具有高强度的连接层。但是，所述焊料具有不比电子部件在工作中承受的温度高很多的低熔点。因此，所述连接层的强度的可靠性在电子部件运行过程中显著变差。

可以用许多连接剂和连接方法实现电子部件与基板之间的连接强度的高可靠性。但是，这些通常要求高工艺温度和高工艺压力，它们对要连接的部件造成破坏并在大规模生产中产生高废品率。

这是旨在降低所述连接方法所需的工艺温度和工艺压力的原因。因此在一些用途中使用粘合剂连接所述部件。通过使用粘合剂，在一些情况下可获得连接电子部件与基板的高强度连接层。但是，粘合剂技术的一个缺点在于，由此生成的电子部件与基板之间的接触位点通常在热导率和电导率方面通常不足。

为了满足对连接位置的可靠性、热导率和电导率的要求，一段时间之前已提出通过烧结连接电子部件与基板（参见例如DE 10 2007 046 901 A1）。烧结技术是以稳定的方式连接部件的非常简单的方法。使用所述烧结方法，通常相当成功地将电子部件连接到基板上，只要这些各自包含含贵金属的接触区。但是，通常必须通过至少一个非贵金属接触区连接电子部件与基板。使用常规烧结方法，通过所述非贵金属接触区制造稳定接点通常不可行。

此外，早先已提出使用基于粒度不大于100纳米的纳米颗粒的膏连接电子部件与基板。但是，纳米颗粒的操作与健康危害相关，因此出于职业安全的原因常常避免。

因此本发明的一个目的是提供能通过接触区将至少一个电子部件连接到至少一个基板上的膏，其中至少一个所述接触区含有非贵金属。所述膏优选应用于制造确保在电子部件在工作中承受的温度下高可靠性的电子部件与基板之间的连接。此外，所述膏应优选还克服从现有技术中已知的其它缺点。

本发明的一个目的还提供通过接触区将至少一个电子部件连接到至少一个基板上的方法，其中至少一个所述接触区含有非贵金属。

通过独立权利要求的主题实现所述目的。

相应地，本发明提供膏，其含有(a)金属颗粒、(b)至少一种在分子中带有至少两个羧酸单元的活化剂和(c)分散介质。

此外，本发明提供通过接触区将至少一个电子部件连接到至少一个基板上的方法，其中至少一个所述接触区含有非贵金属，该方法包含以下步骤：

(i) 提供具有第一接触区的基板和具有第二接触区的电子部件，其中至少一个所述接触区含有非贵金属；

(ii) 提供膏，其含有

         (a) 金属颗粒；

         (b) 至少一种在分子中带有至少两个羧酸单元的活化剂；和

         (c) 分散介质；

(iii) 形成结构，其中该基板的第一接触区通过膏接触该电子部件的第二接触区；和

(iv) 烧结所述结构，同时产生至少包含通过该烧结膏相互连接的该基板和该电子部件的模件。

本发明基于绝对令人惊讶的发现，如果所述膏含有在分子中带有至少两个羧酸单元的活化剂，通过借助膏的烧结能够通过至少一个包含非贵金属的接触区将电子部件连接到基板上，这迄今一直是不可能的。

根据本发明，提供膏。

对该术语“膏”的定义没有限制。但是，优选将膏理解为是指可通过普通施加技术，例如印刷技术（例如丝网印刷或模板印刷）、分配技术、喷涂技术、针板转移（pin transfer）或浸渍施加并具有足够高的粘度和内聚力以便施加的膏能在后继步骤中加工的任何分散体。

本发明的膏含有(a)金属颗粒。

金属颗粒优选被理解为是指含金属的颗粒。

根据一个优选实施方案，该金属选自铜、银、镍和铝。根据一个特别优选的实施方案，该金属是银。