[发明专利]烧结粉末

说明书

一种烧结粉末，包含：具有小于10微米的平均最长直径的微粒，其中形成所述微粒的至少一些颗粒含有至少部分用封端剂涂覆的金属。该烧结粉末可以在低温下烧结，通过仅利用非常低的压力，典型地基本上没有压力。

本申请是申请日为2013年10月29日的题为“烧结粉末”的中国专 利申请第201380054460.6号的分案申请。

技术领域

本发明涉及烧结粉末，包含所述烧结粉末的烧结膏(sintering paste) 和膜，和使用其形成的烧结接头。

背景技术

烧结接头提供了焊接接头的替代方案。形成烧结接头的典型方法涉及 将经常处于粉末压块(powder compact)形式的金属粉末放置于有待连接 的两件工件之间并随后烧结所述金属粉末。由此产生的所述金属原子的原 子扩散在所述两个工件之间形成结合。

金属纳米粉末已在电子工业中用于形成烧结接头，并认为是无铅焊接 的有用替代方案。纳米材料和相应的块状材料(bulk material)之间的相 异行为被认为是由于纳米材料具有较高的表面积/体积比所致。

含银纳米颗粒的烧结粉末是已知的。由银纳米颗粒原子扩散而形成的 烧结接头能够在显著低于所述本体的熔化温度的温度下进行加工处理并 也能够用于高温应用。潜在的优势，如较高的温度稳定性，较高的电和热 传导性以及良好的机械性能，使这种烧结粉末对于芯片附连(die attachment)应用成为有前景的候选者。然而，这种烧结粉末的烧结温度 对于大多数电子应用中的有效利用仍然过高。

烧结温度可以通过在烧结期间施加外部压力而降低。银膏的压力辅助 低温烧结已经证明是一种作为芯片附连方法的焊接回流的可行的替代方 案。高压的应用已经证明能够显著降低所述烧结温度，且芯片附连的所需 性能能够在相对更快的速率下获得导致几分钟内形成烧结接头。然而，较 大的外部压力使得所述过程自动化变得困难。此外，较大外部压力的应用 可能会导致所述工件损坏。

对于各种应用分配焊料膏是已知的，但在波纹焊接或丝网印刷不可能 时主要作为一种替代方案。焊料膏能够分配于各种表面安装应用上，在印 刷电路板、集成电路封装和电组件连接器上。焊料膏的典型问题包括：滴 漏(dripping)，跳点(skipped dot)，和分配不均。软硬焊料通常用于电子 工业中进行芯片附连和分配。软焊料在热循环条件下容易疲劳失效。另一 方面，使用硬焊料和玻璃基质复合材料能够使设备在更高的连接温度下运行，但是其较高弹性模量和加工温度能够在设备中产生较高机械应力，并 且这些材料还具有相对低的热导率和电导率。

发明内容

本发明致力于解决与现有技术相关的至少一些问题或至少为其提供 一些商业可接受的替代解决方案。

本发明提供了一种烧结粉末包含：

一种具有小于10μm的平均最长直径的微粒，其中构成所述微粒的至 少一些颗粒含有至少部分用封端剂涂覆的金属。

正如本文所定义的每个方面或实施方式，除非明确指出相反，否则可 以与任何其它方面或实施方式进行组合。具体而言，任何指出是优选的或 有利的特征都可以与指出为优选的或有利的任何其它特征相组合。

正如本文中所用的术语“烧结粉末”可以涵盖能够形成烧结接头的粉 末。烧结接头通过放置于有待连接的两个工件之间的金属颗粒的原子扩散 而形成。术语“烧结粉末”可以涵盖微粒。所述烧结粉末可以包含规则形状 的颗粒(如，例如，球粒)或不规则形状的颗粒(如，例如，晶须，薄板， 条棒或薄片)。

正如本文中所用的术语“封端剂”可以涵盖这样的物种，即，当存在于 金属颗粒表面上时，会降低所述金属颗粒的聚结，使粉末生产期间能够控 制粒径并降低颗粒表面氧化或其它污染。