[其他]充银玻璃金属化糊剂

说明书

本发明涉及充银玻璃金属化糊剂，该糊剂特别适用于把半导体器件粘结到陶瓷基片上。

上述的申请及专利描述和要求保护一些充银玻璃配方（“糊剂”），这些配方适用于把硅半导体器件粘结到陶瓷基片上。这些糊剂能够有效地代替更贵重的金基底粘结配方。然而，尽管在上述的专利和申请中例举了银基底配方的一些优点，人们仍然希望有能提供更好性能的配方。

本发明的一个重要目的是提供属于上述种类的新型充银糊剂配方，它与所述早先的申请和专利中具体描述的糊剂相比提供了某些特殊的优点。根据本发明的一组最佳糊剂的特征是，它们可在比早先的专利和申请中具体例举的糊剂低得多的焙烧温度下使用。

本发明的另一目的是，以本发明和一个或多个早先申请为基础，更恰当地定义由早先描述的糊剂所表示的一些普通的概念。通过下文也将清楚地了解本发明的其它目的。

一般地说，本发明糊剂的基本组成是：

25%到95%的银颗粒，其颗粒的表面积至少为0.2m²/gm左右，最好是0.2-1.0m²/gm，其摇实密度至少为2.2gm/cc左右;

75%到5%的实质上无钠玻璃料，最好是高含量的硼酸铅玻璃料，其软化温度425℃以下，最好是在325℃到425℃的范围内，其热膨胀系数不高于约13ppm/℃，表面积至少为0.3m²/gm左右，其摇实密度最高达3.6gm/cc;

一种有机液料，它的量足以使糊剂中固体物的百分数大约为75%到85%。

本发明打算在上面定义的广泛种类中提供两种特别新的最佳类型的糊剂，它们具有某些特殊和明显的优点。这些最佳实施方案的第一种包括上面指出的充银糊剂，其中的银成分是平均摇实密度至少有3gm/cc的片状粉末，最好平均摇实密度为3.2-4.0gm/cc的范围。业已发现，使用比上述的早先专利和申请中较高摇实密度银粉的糊剂，与其对应的基于片状银粉的、其摇实密度显著低于3gm/cc（比如2.8gm/cc）的糊剂相比，在使用时可得到较小的收缩率和焊缝破裂。

本发明的另外一种新的特别好的实施方案包括一种“低温”配方，也就是说能够给出使用更低焙烧温度的糊剂，所得到的粘结性能更好。一般来说，为了在半导体模片和陶瓷基片间获得最好的粘结性能，当使用上述专利和申请中具体描述的糊剂时，人们一直认为使用超过410℃左右的焙烧温度是必要的和所希望的。尽管这种焙烧温度对于多数的应用是足够的，但有某些应用，特别是在组件或元件（比如，所说的钎接，芯片支座、引线网阵等）的多层加工中，在这里，给出所要粘附强度的较低焙烧温度是特别突出的优点。例如，所指出的多层组件，与“陶瓷浸渍类”的器件相反，它包括一个用于后来与金/锡压片封接的镍和镀金的金属化密封环。通过镀金，在空气中的高焙烧温度（比如425℃或更高）可能激励在下面的镀镍，并使镍氧化，这样就使得金/锡压片很难涂湿，从而影响了要求的气密封接。本发明的低温度的配方可能有效地使用低得多的焙烧温度，比如从大约370℃到大约390℃，最好是大约370℃到375℃，在消除使用较高焙烧温度引起缺点的同时，还提供了与高焙烧温度下所获得的等同粘附强度。结果使得可把该低温糊剂用到比如多层器件加工那样的一些应用。在这里使用高温可引起上述的缺点。

本发明的低温配方是根据一个偶然的发现，即玻璃的软化温度、片状银粉的摇实密度和表面积是相互有关的，并且对所获得的粘附强度可能有重要的和所希望的影响。通过适当地选择玻璃和片状银粉，以满足这三个条件的临界限度，就可以使得在获得要求的粘附强度的同时有效地减小焙烧温度。具体地说，业已发现，可把按照下面配方的糊剂用到多层组件的组装中，其焙烧温度大约为370℃到大约390℃到大约370℃到大约375℃，它不会有用其它要求高焙烧温度的类似糊剂时遇到的问题。该配方的要求是：玻璃料具有的软化优点范围为大约320℃到350℃;片状银粉具有的摇实密度为2.5-3.6gm/cc;片状银粉的表面积为0.7-0.9m²/gm。对于这个目的更为有利的是：玻璃料具有表面积大约为1.0m²/gm到2.5m²/gm，其摇实密度大约为2.0gm/cc到3.5gm/cc，尽管提供这种玻璃来满足指出的软化点的需要不是主要的。

图1表示把本发明的糊剂用于粘结目的情况。如图所示，把糊剂（14）用于粘结半导体，比如把一个硅模片（12）粘结到陶瓷基片（10）上。