[发明专利]银烧结制备物及其用于连接电子部件的用途

说明书

本发明公开了一种银烧结制备物，该银烧结制备物包含：(A)30重量％至88重量％的平均粒径(d50)在1μm至20μm范围内的银薄片颗粒，(B)5重量％至30重量％的至少一种银前体，(C)1重量％至10重量％的有机聚合物体系，以及(D)6重量％至30重量％的有机溶剂，其中该有机聚合物体系(C)在温度300℃下在化学上基本稳定并且与该有机溶剂(D)一起形成连续相。

本发明涉及一种银烧结制备物以及一种用于连接(接合)电子部件的方法，在该方法中使用所述银烧结制备物。

银烧结技术作为连接(接合)电子部件的方法已成为当前最先进的技术，参见例如WO2011/026623 A1、WO2011/0266243 A1和WO2016/028221 A1、US 2017/0243849 A1和US2018/0056449 A1。

本文所用的术语“电子部件”是指用于电子器件中的有源部件和无源部件；示例包括二极管、LED(发光二极管)、管芯、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)、IC(集成电路)、传感器、散热器、电阻器、电容器、感应器、天线、连接元件(例如，芯片)、引线框、PCB(印刷电路板)、柔性电子器件、陶瓷衬底、金属陶瓷衬底例如DCB(直接敷铜衬底)、IMS(绝缘金属衬底)等。

已经公开了可在烧结工艺期间在不施加机械压力的情况下使用基于银纳米颗粒或基于银微粒(通常粒度在1至10μm的范围内)与银纳米颗粒(通常粒度在1至100纳米的范围内)的混合物的烧结浆料来在裸铜表面上形成银烧结接头。此类公开内容的示例包括：H.Miyoshi、K.Endoh、S.Kurita，“施加银纳米颗粒以无压粘结到铜表面上–考虑铅焊料的代用材料(Application of Silver Nano Particles to Pressureless Bonding onto aCopper Surface–Consideration of Substitute Material for Lead Solder)”，2014年CIPS会议；H.Zheng、D.Berry、K.D.T.Ngo、G.Lu，“通过纳米银浆料在受控气氛下的无压烧结来实现铜上的芯片粘结(Chip-Bonding on Copper by Pressureless Sintering ofNanosilver Paste Under Controlled Atmosphere)”，《IEEE电子部件、封装与制造技术汇刊》(IEEE Transactions on Electronic components,Packaging and ManufacturingTechnology)，第4卷，第3期，2014年3月；H.Zheng、J.Calata、K.Nog、S.Luo、G.Lu，“使用纳米银浆料在铜上低压(5MPa)低温接合大面积芯片(Low-pressure(5MPa)Low-temperatureJoining of Large-area Chips on Copper Using Nanosilver paste)”，2012年CIPS会议；以及T.Watanabe、N.Nakajima、M.Takesue，“达到200/40℃热循环可靠性的无压烧结银的材料设计和工艺条件(Material Design and Process Conditions of PressurelessSintered Silver for 200/40℃Thermal Cycling Reliability)”，2017年欧洲PCIM。

本发明的一个目标是提供以可靠方式连接电子部件的银烧结方法；通常此类连接经由电子部件的金属接触表面发生。具体地讲，有待发现的银烧结方法应非常适合以高可靠性连接电子部件，其中至少一个电子部件具有非贵金属接触表面如铜表面。本发明的另一个目标是提供不含纳米级银颗粒并且非常适合实施此类烧结方法的银烧结制备物。即使在电子部件的未经预处理的非贵金属接触表面上并且即使在低烧结温度下，在烧结期间施加或不施加机械压力的情况下，也应实现可靠连接的形成。