[發明專利]一種改性Ag膏及其應用以及功率模塊中芯片和基體連接的燒結方法

有效

• 申請號: 201110439611.2
• 申請日: 2011-12-23
• 公開（公告）號: CN103170617A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 楊欽耀;陳剛;曾秋蓮;張昌勇;吳超平;周莉莉;符色艷
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B22F7/04;C22C5/06;C22C5/08;H01L21/58
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 王浩然;王鳳桐

1.一種改性Ag膏，其特征在于，所述改性Ag膏含有金屬粉和有機物，以所述改性Ag膏的總量為基準，所述金屬粉的含量為70-80重量％，所述有機物的含量為20-30重量％，所述金屬粉中含有Ag，并含有Sn、Sb、Cu、Ni和Zn中的至少一種，以所述金屬粉的總量為基準，Ag的含量為75-99.9重量％，Sn的含量為0-12重量％，Sb的含量為0-8重量％，Cu的含量為0-5重量％，Ni的含量為0-0.01重量％，Zn的含量為0-0.01重量％，且Sn、Sb、Cu、Ni和Zn的總量為0.1-25重量％；所述有機物包括粘結劑，以所述有機物的總量為基準，所述粘結劑的含量為15-100重量％。

2.根據權利要求1所述的改性Ag膏，其中，以所述金屬粉的總量為基準，Sn的含量為0.001-12重量％。

3.根據權利要求1或2所述的改性Ag膏，其中，所述金屬粉的顆粒尺寸為納米級或微米級。

4.根據權利要求1-3中任意一項所述的改性Ag膏，其中，所述金屬粉為所述Ag、Sn、Sb、Cu、Ni和Zn各自的金屬粉，或者為所述Ag、Sn、Sb、Cu、Ni和Zn形成的合金的金屬粉。

5.根據權利要求1-4中任意一項所述的改性Ag膏，其中，所述有機物還包括溶劑、分散劑和表面裂紋抑制劑中的一種或多種。

6.一種如權利要求1-5中任意一項所述的改性Ag膏在功率模塊的芯片和基體連接中的應用。

7.一種功率模塊中芯片和基體連接的燒結方法，所述方法包括：在所述基體上涂覆一層膏體，將所述芯片放置于膏體層上，燒結所述膏體使所述芯片和所述基體連接，其特征在于，所述膏體為權利要求1-5中任意一項所述的改性Ag膏。

8.根據權利要求7所述的方法，其中，當所述改性Ag膏中金屬粉的顆粒尺寸為納米級時，所述燒結在1-10MPa下進行；當所述改性Ag膏中金屬粉的顆粒尺寸為微米級時，所述燒結在10-40MPa下進行。

9.根據權利要求7或8所述的方法，其中，所述燒結的溫度為200-300℃，時間為0.5-30分鐘。

10.根據權利要求7-9中任意一項所述的方法，其中，所述膏體層的厚度為10-100μm。

11.根據權利要求7-10中任意一項所述的方法，其中，所述涂覆的方法包括鋼網印刷、絲網印刷或點膠法。

12.根據權利要求7-11中任意一項所述的方法，其中，所述芯片的尺寸大至13mm×13mm。

13.根據權利要求7-12中任意一項所述的方法，其中，所述基體包括基體陶瓷層和金屬層，當所述金屬層的金屬為Cu時，所述膏體直接涂覆于所述金屬層上，或在所述金屬層上鍍一層金屬A，所述膏體涂覆于金屬A層上；當所述金屬層的金屬不是Cu時，在所述金屬層上鍍一層金屬A，所述膏體涂覆于金屬A層上，所述金屬A為Ni、Cu、Au、Ag或Pd中的一種。

14.根據權利要求13所述的方法，其中，所述基體為陶瓷上直接鍵合Cu、陶瓷上主動釬焊金屬或陶瓷上直接鍵合Al的基體。

15.根據權利要求13或14所述的方法，其中，所述基體陶瓷層由Al₂O₃、AlN和Si₃N₄中的至少一種構成。

16.根據權利要求13-15中任意一項所述的方法，其中，所述金屬A為Ni或Cu時，所述燒結在還原氣氛中進行，并在將所述芯片放置于膏體層上之后，在所述燒結之前，進行有機物揮發；所述金屬A為Au、Ag或Pd時，所述燒結在大氣氣氛中進行。

17.根據權利要求16所述的方法，其中，所述還原氣氛為H₂、N₂和甲酸中的一種或者多種混合的氣氛。

18.根據權利要求16或17所述的方法，其中，所述有機物揮發的方法包括在大氣氣氛中階段性升溫至190-220℃下后放置至膏體層的顏色發生變化為止。