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钎焊烧结组合物工艺
发布时间:2022-12-19

本文的技术领域涉及用于烧结电子元件的工艺,更具体地说,涉及用于烧结组合物的预处理的工艺和装置。

相关艺术的描述

目前,几乎所有的电子元件,例如,都通过一个或多个钎焊接头固定在基板上。这种钎焊可以通过在电子元件与其基板之间烧结烧结烧结浆型的组合物来获得。这些烧结焊膏通常也称为钎焊膏,尽管严格来说它们不是钎焊膏。

在微电子领域,例如电力电子元件都是通过金属钎焊接头固定在基板上的。钎焊接头除了具有机械粘合的作用外,还必须确保部件具有良好的导热性和导电性。

金属浆料和膏体或其它胶水通常用于钎焊。这些糊状物通常由溶剂或粘合剂的混合物组成,溶剂或粘合剂高度带有金属颗粒并形成或多或少具有软稠度的糊状混合物。

微米或纳米金属颗粒,例如银,或金属草酸盐,例如草酸银,即通过烧结工艺用于钎焊。

在这种情况下,金属颗粒或金属草酸盐颗粒可以简单地分散在醇中。该组合物被命名为金属颗粒悬浮液或金属草酸盐混悬液。金属颗粒或金属草酸盐颗粒也可以以更复杂的形式制备,称为“钎焊膏”,其以凝胶的形式提供更好的保持力,并使其更易于使用和储存。

悬浮液和糊剂的实现和使用具有一定的缺点。浆料的高粘度可能使其通过丝网印刷或微滴点胶的应用特别困难。悬浮液堵塞产品分配喷嘴也很常见。此外,糊状物甚至更是如此,悬浮液可能会在其容器中造成倾析问题。应用可能在密度和厚度上不均匀。

在使用这些浆料和悬浮液之前,有必要在进行烧结过程之前对其进行脱溶剂以形成钎焊接头。脱溶剂化可以作为烧结过程之前准备过程的一部分进行。这尤其困难,因为脱溶剂是在基板上进行的,因此在将浆料涂在电子元件的基板上之后,必须将此步骤添加到元件烧结过程中,从而使整个过程更长。

初级浆料的脱溶剂也可以在烧结过程的上游进行。然后将金属颗粒凝聚成圆顶形状,并且不能确保电子元件在烧结过程中均匀地承受颗粒。这导致电子元件粘附在基板上,这不是[敏感词]的。此外,将金属粉末输送到烧结站会增加氧化和金属颗粒失去稠度的风险。
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本文的目的是通过提出一种新方法来克服上述缺陷。

本文及一种钎焊组合物的预处理工艺,该方法包括金属颗粒与微米或纳米量级的粒度测定、一种或几种粘合剂以及一种或几种溶剂,所述工艺包括:

  • 对所述钎焊组合物进行脱溶剂化步骤,从而得到脱溶剂化钎焊组合物,然后对脱溶剂化钎焊组合物进行压实步骤,例如获得金属颗粒或金属草酸盐的预制件,所述预制棒能够用于将电子、光子、热或机械部件烧结到基板上。


根据本文工艺的一个特征,钎焊组合物要么由钎焊膏表示,要么由悬浮在溶剂中的金属或金属草酸盐颗粒表示。

作为优选,所述金属或金属草酸盐颗粒悬浮液经过预先过滤步骤,以通过设置在抽吸装置上的膜过滤器对其进行过滤。[0017] 根据本发明工艺的另一特征,所述脱溶剂化步骤可以在真空中并在60°C至100°C的温度下进行,优选在80°C下进行。

根据本文工艺的又一个特征,压实步骤包括以下阶段:

    • 用脱溶剂钎焊膏或脱溶剂化悬浮液填充型腔,
    • 将脱溶剂化的钎焊膏或悬浮液压缩在冲头和反冲头之间的空腔中,其布置方式使得获得具有预定形状、厚度和密度的金属颗粒的预制件,以及
    • 从腔体中弹出金属颗粒的预制件。


 作为优选,所述预制件的金属颗粒具有微米或纳米量级的粒度。

再次作为优选,所述预制件的金属颗粒为银颗粒或草酸银颗粒。

本文还涉及一种初级钎焊膏或悬浮液的预处理装置,该预处理装置包括金属颗粒,其粒度为微米或纳米量级,一种或几种粘合剂以及一种或几种溶剂,以获得能够用于电子烧结的金属颗粒的预制件, 光子、热或机械组件到基板上,其中所述器件包括:

    • 过滤装置能够过滤银或草酸银颗粒的悬浮液,从而得到过滤后的悬浮液,
    • 脱溶剂是指能够使钎焊膏或悬浮液脱溶剂从而得到脱溶剂的钎焊膏或悬浮液,
    • 压实是指能够压实脱溶剂化的钎焊膏,从而得到金属颗粒的预制件,
    • 用于转移悬浮液、脱溶剂化钎焊膏或悬浮液以及金属颗粒的预制件。


所述过滤装置包括能够接收悬浮液的膜过滤器和抽吸装置,以抽吸通过所述过滤膜的一个或多个粘合剂和一种或几种溶剂。

根据装置的另一个特征,所述脱溶剂装置包括能够接收过滤后的钎焊膏或悬浮液的加热板和可伸缩的真空罩。

根据装置的又一个特征,压实装置包括能够接收脱溶剂化钎焊过去或悬浮液的空腔,冲头和反冲头被布置成压实脱溶剂化的钎焊膏或悬浮液,从而获得预定形状的金属颗粒的预制件, 厚度和密度。

根据的一个优点在于减少了烧结电子元件所需的循环时间。另一个优点在于生产含有很少或不包含其它化合物的金属颗粒的预制件。又一个优点在于生产的预制件金属颗粒具有良好的机械强度。又一个优点在于提供金属颗粒的预制件,使得在电子元件的烧结过程中能够完美地控制钎焊高度。又一个优点在于提供金属颗粒的预制件,其能够减少组件与其基材之间缺乏对齐的问题。


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