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      燒結(jié)材料和使用其的固定方法與流程

      文檔序號(hào):11159670閱讀:662來(lái)源:國(guó)知局
      燒結(jié)材料和使用其的固定方法與制造工藝
      一個(gè)或多個(gè)方面整體上涉及用于各種部件的固定的方法,并且更具體地涉及用于這樣的固定的燒結(jié)材料和技術(shù)。背景燒結(jié)已作為傳統(tǒng)焊接的替代技術(shù)而浮現(xiàn)。燒結(jié)通常涉及用于固定組件的各個(gè)部件的高溫和高壓加工。概要根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,組合物可包括具有約0.001至約10微米的d50范圍的金屬粉末、具有在約50和約170℃之間的軟化點(diǎn)的粘合劑、和量足以溶解至少該粘合劑的溶劑,該金屬粉末構(gòu)成約30至約95重量%的膏,該粘合劑構(gòu)成約0.1至約5重量%的膏。在一些實(shí)施方案中,該金屬粉末可包含金、鈀、銀、銅、鋁、銀鈀合金或金鈀合金。該金屬粉末可包含銀顆粒。在至少一些實(shí)施方案中,該金屬粉末可包含納米顆粒。該金屬粉末可包含涂覆的金屬顆粒。在一些實(shí)施方案中,該組合物還可包括一種或多種功能性添加劑。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,膜可包含組合物的層,該組合物包括具有約0.001至約10微米的d50范圍的金屬粉末、具有在約50和約170℃之間的軟化點(diǎn)的粘合劑、和量足以溶解至少該粘合劑的溶劑,該金屬粉末構(gòu)成約30至約95重量%的膏,該粘合劑構(gòu)成約0.1至約5重量%的膏。在一些實(shí)施方案中,該膜可具有約5至約300微米的干燥厚度。在一些實(shí)施方案中,該組合物的層在聚合物、玻璃、金屬或陶瓷基材上。聚合物基材可包含聚酯。聚合物基材可包含分離涂層(releasecoating)。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,用于生產(chǎn)金屬顆粒的膜的方法可包括在基材上施加包含具有約0.001至約10微米的d50范圍的金屬粉末的材料,并干燥該基材上的該材料以形成該膜。在一些實(shí)施方案中,該基材可包括聚合物基材。施加該材料的步驟可包括印刷或澆注該材料。在至少一些實(shí)施方案中,可以以連續(xù)的層印刷該材料。在其他實(shí)施方案中,可印刷該材料以形成離散形狀的陣列。在一些實(shí)施方案中,該方法可進(jìn)一步包括制備該材料。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,用于向部件施加金屬顆粒的層的層合工藝可包括在聚合物基材上的包含金屬顆粒的層的膜上放置該部件以形成組件,在約50至約175℃的范圍內(nèi)向該組件施加熱,在約0.05至約3MPa的范圍內(nèi)向該組件施加壓力,和將該部件從該組件分離,由此該金屬顆粒的層保留在該部件上并與該聚合物基材分開。在一些實(shí)施方案中,該膜可為與該部件基本上相同的尺寸。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,用于固定的方法可包括向基材施加金屬顆粒的膜,在該膜上放置模片以形成組件,向該組件施加小于約40MPa的壓力,和在約175至約400℃的溫度下燒結(jié)該組件約0.25秒至約30分鐘。在一些實(shí)施方案中,可施加約0.5至約20MPa的壓力。在至少一些實(shí)施方案中,可施加約2.0至約10MPa的壓力。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,用于固定的方法可包括在晶片的背側(cè)上施加金屬顆粒的膜,將該晶片切片以形成多個(gè)模片,在基材上放置至少一個(gè)模片以形成組件,向該組件施加小于約40MPa的壓力,和在約175至約400℃的溫度下燒結(jié)該組件約0.25秒至約30分鐘。在一些實(shí)施方案中,可施加約2.0至約10MPa的壓力。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,用于固定的方法可包括在模片的背側(cè)上施加金屬顆粒的膜,在基材上放置該模片以形成組件,向該組件施加小于約40MPa的壓力,和在約175至約400℃的溫度下燒結(jié)該組件約0.25秒至約30分鐘。在一些實(shí)施方案中,可施加約2.0至約10MPa的壓力。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,用于生產(chǎn)金屬顆粒的膜的方法可包括在基材上施加包含具有約0.001至約10微米的d50范圍的金屬粉末的材料,和干燥該基材上的該材料以形成該膜。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,用于向部件施加金屬顆粒的層的層合工藝可包括在聚合物基材上的包含金屬顆粒的層的膜上放置該部件以形成組件,在約50至約200℃的范圍內(nèi)向該組件施加熱,在約0.05至約10MPa的范圍內(nèi)向該組件施加壓力,和將該部件從該組件分離,由此該金屬顆粒的層保留在該部件上并與該聚合物基材分開。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,用于固定的方法可包括向基材施加金屬顆粒的膜,在該膜上放置模片或晶片以形成組件,向該組件施加小于約40MPa的壓力,和在約160至約400℃的溫度下燒結(jié)該組件約0.25秒至約120分鐘。下文詳細(xì)討論這些示例性方面和實(shí)施方案的其它方面、實(shí)施方案和優(yōu)點(diǎn)。本文所公開的實(shí)施方案可與其它實(shí)施方案以與本文所公開的原則中的至少一種一致的任何方式組合,且所提及的“實(shí)施方案”、“一些實(shí)施方案”、“替代性實(shí)施方案”、“各個(gè)實(shí)施方案”、“一個(gè)實(shí)施方案”或類似物未必互相排斥,且旨在表明所描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可包括在至少一個(gè)實(shí)施方案中。本文中的這樣的術(shù)語(yǔ)的出現(xiàn)未必都意指相同實(shí)施方案。附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明下面將參照附圖討論了至少一個(gè)實(shí)施方案的各個(gè)方面,所述附圖不預(yù)期按比例繪制。包括附圖以提供各個(gè)方面和實(shí)施方案的說(shuō)明和進(jìn)一步理解,并且其被并入并構(gòu)成本申請(qǐng)文件的一部分,但并不意欲作為本發(fā)明的限制的定義。在附圖、詳細(xì)描述或任何權(quán)利要求中的技術(shù)特征之后接著附圖標(biāo)記時(shí),包括附圖標(biāo)記的唯一目的是增加附圖和描述的可理解性。在附圖中,在不同的圖中說(shuō)明的每個(gè)相同或幾乎相同的部件由相似的數(shù)字表示。出于清楚的目的,可能并未在每個(gè)圖中標(biāo)記出每個(gè)部件。在附圖中:圖1A-1D說(shuō)明了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的施加至基材的制劑的非限制性實(shí)例;圖2說(shuō)明了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的沖壓工藝;圖3說(shuō)明了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的沖壓支撐體;圖4說(shuō)明了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的沖壓箔的實(shí)例;圖5說(shuō)明了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的模片層合工藝;圖6呈現(xiàn)了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的模片固定方法的示意圖;圖7A和7B說(shuō)明了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的沉積技術(shù)的非限制性實(shí)例;圖8說(shuō)明了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的在模片的背側(cè)上印刷的工藝;圖9說(shuō)明了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的通過(guò)圖8的工藝固定的模片的實(shí)例;圖10說(shuō)明了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的圖9的固定部的橫截面視圖;圖11說(shuō)明了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的用于轉(zhuǎn)移膜的工藝;圖12A-12C呈現(xiàn)了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的膜的實(shí)例;圖13說(shuō)明了根據(jù)在實(shí)施例1中討論的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的印刷有納米銀膏的引線框架;圖14呈現(xiàn)了根據(jù)在實(shí)施例1中討論的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的工藝溫度分布的示意圖;圖15說(shuō)明了根據(jù)在實(shí)施例1中討論的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的具有固定模片的引線框架;圖16說(shuō)明了根據(jù)在實(shí)施例1中討論的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的接頭橫截面;圖17說(shuō)明了根據(jù)在實(shí)施例1中討論的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的聲學(xué)顯微鏡圖像數(shù)據(jù);圖18和19說(shuō)明了通過(guò)根據(jù)在實(shí)施例2中討論的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的工藝固定的模片;圖20A-20C說(shuō)明了根據(jù)在實(shí)施例3中討論的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的層合工藝;圖21說(shuō)明了根據(jù)在實(shí)施例4中討論的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的模片剪切測(cè)試數(shù)據(jù);圖22A和22B呈現(xiàn)了根據(jù)在實(shí)施例6中討論的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的數(shù)據(jù);圖23A和23B呈現(xiàn)了根據(jù)在實(shí)施例6中討論的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的數(shù)據(jù);圖24和25呈現(xiàn)了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的包括倒裝芯片的方法的示意圖;圖26和27呈現(xiàn)了根據(jù)在實(shí)施例7中討論的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的數(shù)據(jù);圖28-31呈現(xiàn)了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)所附的實(shí)施例的數(shù)據(jù);和圖32呈現(xiàn)了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的加工方法的示意圖。詳細(xì)描述根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,第一部件可以可靠地固定至第二部件。一些實(shí)施方案可涉及在與傳統(tǒng)的燒結(jié)工藝相比相對(duì)低的壓力和相對(duì)低的溫度下燒結(jié)而實(shí)現(xiàn)基本上相同的結(jié)果。在一些實(shí)施方案中,可固定電子部件。在其他實(shí)施方案中,可固定非電子部件??商峁┚哂懈呖煽啃院腿嵝越Y(jié)合線厚度的高導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性結(jié)合。一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案可促進(jìn)在燒結(jié)之后基本均勻的結(jié)合線厚度??紫堵省岷蜋C(jī)械性質(zhì)也可為基本上均勻的。在一些非限制性實(shí)施方案中,可實(shí)現(xiàn)具有約2微米至約100微米范圍內(nèi)的厚度的結(jié)合線。可實(shí)現(xiàn)在大區(qū)域和小區(qū)域兩者內(nèi)的結(jié)合線厚度的均勻性與控制。在一些實(shí)施方案中,在加工過(guò)程中材料的損失可減小,與傳統(tǒng)固定工藝相比,這可導(dǎo)致至少約15%至約20%的總成本節(jié)省。實(shí)施方案還可與較低的資本成本相關(guān)聯(lián)。有機(jī)殘余物還可有益地減小,使得后清潔可能不是必要的。在一些實(shí)施方案中,形成無(wú)鉛結(jié)合而沒(méi)有金屬間化合物。,根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案還可認(rèn)識(shí)加工的容易,其使得高產(chǎn)率、高生產(chǎn)量的制造工藝成為可能??墒沟糜糜趬毫蜔岬氖┘拥母鞣N工藝成為可能。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的燒結(jié)材料和技術(shù)可應(yīng)用于各種行業(yè),包括混合動(dòng)力汽車,風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電(包括光伏電池),運(yùn)輸,工業(yè)應(yīng)用,消費(fèi)類電子產(chǎn)品和電信。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,燒結(jié)材料可用于促進(jìn)各種部件的固定??梢砸愿鞣N形式使用燒結(jié)材料。在一些實(shí)施方案中,燒結(jié)材料可直接作為例如油墨或膏使用。在其他實(shí)施方案中,燒結(jié)材料可用于燒結(jié)膜的形成??墒褂脽Y(jié)膜代替?zhèn)鹘y(tǒng)燒結(jié)膏。在一些實(shí)施方案中,可通過(guò)施加流體燒結(jié)制劑至基材并且然后干燥該基材上的該制劑來(lái)生產(chǎn)燒結(jié)膜。隨后可經(jīng)由層合工藝將該膜轉(zhuǎn)移以促進(jìn)部件的固定。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,用于以任何形式使用的燒結(jié)材料通常可包括金屬粉末、粘合劑和溶劑。取決于預(yù)期應(yīng)用,可使用各種金屬。待固定的一個(gè)或多個(gè)部件的性質(zhì)或與所實(shí)施的固定工藝相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)工藝條件例如溫度和壓力可影響用于制劑的金屬粉末的選擇。銀、金、銅、鈀和鋁是可使用的金屬粉末的一些非限制性實(shí)例。在一些實(shí)施方案中,還可以使用金屬的混合物,例如銀鈀合金和金鈀合金。在一些實(shí)施方案中,可使用金屬、合金或金屬與合金的混合物。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,金屬粉末的顆粒尺寸可基于用于預(yù)期應(yīng)用的制劑的所需特性而變化。在一些實(shí)施方案中,可使用具有從約0.001至約100微米的d50范圍的金屬粉末。在某些實(shí)施方案中,可使用具有從約0.001至約10微米的d50范圍的金屬粉末。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中,可使用具有從約0.001至約0.01微米的d50范圍的金屬粉末。在一些實(shí)施方案中,金屬粉末的顆粒尺寸可處于納米級(jí)。在一些實(shí)施方案中,顆粒尺寸可為約10至約100納米。又在其他實(shí)施方案中,顆粒尺寸可為約10至約60納米。在至少一個(gè)非限制性實(shí)施方案中,顆粒尺寸可為約20納米。在一些非限制性實(shí)施方案中,可使用納米銀顆粒。在某些實(shí)施方案中,顆??蔀楦叨裙こ袒摹T谝恍?shí)施方案中,金屬粉末的顆??蔀橥扛不蚍舛说摹M繉拥囊恍┓窍拗菩詫?shí)例包括脂肪酸、脂肪胺和淀粉。涂層的量可構(gòu)成約0.1至約20重量%的制劑。在一些實(shí)施方案中,涂層可優(yōu)選構(gòu)成小于約1重量%的制劑。在至少一些非限制性實(shí)施方案中,涂層可構(gòu)成約0.5至約0.8重量%的制劑。在其他實(shí)施方案中,金屬粉末的顆??蔀槲赐扛不蛭捶舛说???赏ㄟ^(guò)各種技術(shù)形成用于金屬粉末的金屬顆粒。在至少一個(gè)非限制性實(shí)施方案中,如在Parashar等人的美國(guó)專利號(hào)7968008中描述的可生產(chǎn)用于在制劑中使用的金屬粉末,出于所有目的通過(guò)引用將該文獻(xiàn)以其全文并入本文。在一些非限制性實(shí)施方案中,金屬粉末可構(gòu)成約30至約95重量%的制劑。在至少一個(gè)特定的實(shí)施方案中,金屬粉末可構(gòu)成約80重量%的制劑。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,粘合劑可在干燥之后向該膜提供強(qiáng)度和柔性。該粘合劑還可提供該制劑至基材(在其上沉積制劑以促進(jìn)膜形成)的粘附性。該粘合劑還可提供膜至基材(經(jīng)由層合工藝將膜轉(zhuǎn)移至基材)的粘附性。在一些實(shí)施方案中,可使用各種樹脂或松香用于粘合劑。與待使用的層合和固定工藝相關(guān)的條件和參數(shù)可影響粘合劑選擇。在一些非限制性實(shí)施方案中,該粘合劑可具有在約50℃和約170℃之間的軟化點(diǎn)。在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中,可使用具有約90℃的軟化點(diǎn)的粘合劑,例如可商購(gòu)自Eastman的ForalynTME部分氫化松香酯。在至少一個(gè)實(shí)施方案中,該粘合劑可構(gòu)成約0.5至約5重量%的制劑。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,該制劑還可包括一種或多種功能性添加劑。添加劑通常可改進(jìn)至基材的粘附性和該材料的燒結(jié)行為。添加劑的非限制性實(shí)例包括有機(jī)酸,胺,氯化或溴化的二元醇,或有機(jī)金屬化合物(例如銀有機(jī)金屬化合物)。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)可通常已知其他的。在一些非限制性實(shí)施方案中,功能性添加劑可構(gòu)成約0.1至約2重量%的制劑。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,各種溶劑可用于溶解粘合劑和存在于制劑中的任何添加劑??墒褂酶鞣N溶劑,例如但不限于:醇,二元醇,二醇或它們的組合。在一些實(shí)施方案中,萜品醇(terpineol)可為優(yōu)選的溶劑。在其它非限制性實(shí)施方案中,可使用混合物萜品醇和丁基卡必醇。又在其它非限制性實(shí)施方案中,可使用萜品醇、丁基卡必醇和異丙醇的混合物。取決于所得制劑的所需性質(zhì)例如粘度,溶劑的存在量可變化。所需的粘度可取決于預(yù)期用途,例如所選擇的沉積技術(shù)。例如,印刷方法可需要較低粘度,使得該制劑可表現(xiàn)出油墨的一個(gè)或多個(gè)典型特性。噴涂也可與較低粘度有關(guān)。其他沉積技術(shù)(例如澆鑄)通??膳c較高粘度制劑有關(guān)。在一些實(shí)施方案中,較高粘度制劑可表現(xiàn)出膏的一個(gè)或多個(gè)典型特性。在其中需要由制劑形成燒結(jié)膜的實(shí)施方案中,可相應(yīng)地調(diào)節(jié)粘度以促進(jìn)該工藝。通常可調(diào)節(jié)金屬粉末、粘合劑和/或添加劑相對(duì)于該溶劑系統(tǒng)的裝載量以操縱粘度或另外的物理特性。在一些非限制性實(shí)施方案中,制劑的粘度可在約10至約200,000cP的范圍內(nèi)。在至少一個(gè)特定的非限制性實(shí)施方案中,在25℃下粘度可為約800cP。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,可通過(guò)混合組分來(lái)制備該制劑??蓪?shí)施對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言已知的各種混合裝置和技術(shù),例如行星式混合器、軌道混合器或超聲混合器。在一些實(shí)施方案中還可進(jìn)行研磨,例如以便確保所需的組織。在一些實(shí)施方案中,可直接在燒結(jié)工藝中使用該制劑。例如,可將該制劑直接施加至部件。在其他實(shí)施方案中,制劑可為燒結(jié)膜的前體。膜可用作用于在燒結(jié)組件工藝中的膏的替代品。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,可將該制劑施加至背襯層或基材并且然后干燥以形成膜?;囊话銘?yīng)對(duì)干燥的膜提供足夠的粘附性和支撐以用于方便和可靠的處理?;目蔀閯傂缘幕蛉嵝缘??;牡暮穸瓤勺兓?。在一些非限制性實(shí)施方案中,基材可為在約35微米和約75微米之間的厚度?;倪€應(yīng)該容易分離膜(例如在層合工藝過(guò)程中)?;囊话悴粦?yīng)受到制劑中的溶劑的影響,并且在膜干燥和隨后的層合溫度下應(yīng)為穩(wěn)定的。在一些實(shí)施方案中,基材可為聚合物基材。在至少一個(gè)非限制性實(shí)施方案中,基材可為聚酯基材。在其它實(shí)施方案中,可使用玻璃、金屬、紙或陶瓷基材。在一些實(shí)施方案中,基材可具有分離層或涂層。在一些實(shí)施方案中,材料例如有機(jī)硅或鋁可用作基材或基材涂層。在至少一個(gè)非限制性實(shí)施方案中,基材可為可從Saint-Gobain商購(gòu)的具有硅分離涂層的聚酯膜。在一些實(shí)施方案中,基材可旨在組裝操作過(guò)程中促進(jìn)帶與卷筒分配。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,可使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的各種技術(shù)將該制劑施加至用于膜形成的基材。在一些實(shí)施方案中,可使用印刷技術(shù)。印刷技術(shù)的非限制性實(shí)例包括噴墨、墊、絲網(wǎng)、雕版、帶式澆注機(jī)、凹版和膠版印刷。其他沉積方法可包括重澆注和噴涂技術(shù)。如上所討論的,可基于預(yù)期的沉積技術(shù)來(lái)調(diào)節(jié)該制劑的一種或多種物理性質(zhì)。制劑的沉積在基材的基本上整個(gè)表面上可為連續(xù)的或者相對(duì)于基材表面可處于離散形狀。在一些非限制性實(shí)施方案中,可以以待使用所得的膜固定的部件例如模片的尺度對(duì)應(yīng)的形狀和/或尺寸在基材上施加該制劑。可實(shí)施任何幾何形狀和任何尺度。在圖1A-1D中說(shuō)明了施加至基材的制劑的一些非限制性實(shí)施方案。在一些非限制性實(shí)施方案中,可沉積具有約0.1至約500毫米的直徑的圓盤狀物。在其它非限制性實(shí)施方案中,可在基材上沉積具有約0.1至約500毫米的長(zhǎng)度或?qū)挾鹊木匦?。在至少一些?shí)施方案中,可在基材上以圖案施加該制劑。在一些非限制性實(shí)施方案中,施加至基材的形狀和尺寸可旨在便于在組裝操作過(guò)程中的帶與卷筒分配。沉積后,可在基材上干燥所施加的制劑(例如在間歇或連續(xù)爐中)。在一些非限制性實(shí)施方案中,可在約130℃的溫度下干燥所沉積的制劑約30分鐘。取決于沉積技術(shù)和預(yù)期應(yīng)用,所得膜的干燥厚度可變化。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)非限制性實(shí)施方案,干燥厚度可為從約5至約1000微米。在一些非限制性實(shí)施方案中,膜可具有約5至約300微米的干燥厚度。在一些實(shí)施方案中,膜可為獨(dú)立式的。例如,根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案可將具有從約100至約300微米的干燥厚度的膜從基材除去,并用作用于隨后層合和固定的獨(dú)立式膜。在其他實(shí)施方案中,并且在相對(duì)較薄的膜的情況下,基材可相對(duì)于膜保持完整,直到在層合工藝過(guò)程中除去。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,膜可用作用于在燒結(jié)組裝工藝中的膏的替代品。在一些實(shí)施方案中,使用膜可使得用于在組裝工藝中(例如在燒結(jié)工藝中)施加熱和壓力的不同工藝成為可能。在至少一些實(shí)施方案中,使用膜可除去在裝配操作中的至少一個(gè)工藝步驟。如下面所討論的,可向工作側(cè)或在基材側(cè)上施加燒結(jié)膜以便于組裝。相對(duì)于工作側(cè),可將晶片層合并且然后切片以形成根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的多個(gè)層合模片。在其他實(shí)施方案中,可首先將晶片切片隨后層合單個(gè)模片。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,固定工藝中的第一步驟可為膜至部件或基材的層合。在層合過(guò)程中,可將燒結(jié)膜施加至模片、器件、晶片、基材、直接結(jié)合銅(DBC)、引線框架、金屬盤狀物或其它元件。隨后可將層合部件固定至基材。層合基材可隨后接收一個(gè)或多個(gè)部件??蓪⒛ふ澈现寥缫陨详P(guān)于模形成所描述的背襯層以促進(jìn)層合。在一些實(shí)施方案中,當(dāng)與層合的元件對(duì)比時(shí),膜可為尺度大得多的覆蓋膜(blanketfilm)。在其他實(shí)施方案中,通??蓪⒛D案化以與層合的元件為基本相同的尺寸或小于層合的元件。在至少一些實(shí)施方案中,膜可包含位于用于在特定應(yīng)用中使用的隨后經(jīng)由層合而轉(zhuǎn)移的特定圖案中的一種或多種沉積物。通??山?jīng)由轉(zhuǎn)移或沖壓工藝來(lái)進(jìn)行層合。通常需要避免在層合過(guò)程中膜的燒結(jié)。在轉(zhuǎn)移方法中,可將膜層合到隨后將接收一個(gè)或多個(gè)部件的基材。在轉(zhuǎn)移方法過(guò)程中,可將膜放置在基材例如直接結(jié)合銅(DBC)基材、硅晶片基材、散熱片或壓電基材上??墒褂幂伝蚱渌m當(dāng)?shù)脑O(shè)備例如壓制層合機(jī)來(lái)壓制該膜以形成組件。隨后可施加熱和壓力??赏瑫r(shí)或順序地施加熱和壓力。在一些非限制性實(shí)施方案中,組件可經(jīng)受約50℃至約175℃的溫度。在至少一個(gè)非限制性實(shí)施方案中,可使用約130℃的溫度。可使用各種已知的技術(shù)(包括紅外、感應(yīng)、傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射和超聲波)施加熱。在一些非限制性實(shí)施方案中,可使用加熱的放置工具或加熱的壓板。在一些非限制性實(shí)施方案中,組件可經(jīng)受約0.05至約3MPa的壓力。在至少一個(gè)實(shí)施方案中,可使用約0.2至約1MPa的壓力。通??墒┘訜岷蛪毫Τ掷m(xù)相對(duì)短的時(shí)間段,例如小于約一分鐘。在一些特定的實(shí)施方案中,可施加熱和壓力約10至約60秒。在沖壓方法中,可將膜被施加至部件,例如各種尺寸的模片或晶片。在圖2中說(shuō)明了沖壓工藝。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的設(shè)備例如模片放置機(jī)器可用于促進(jìn)層合。在至少一些非限制性實(shí)施方案中,可將膜可固定到該部件的背側(cè)。隨后可施加處于上述范圍內(nèi)的熱和壓力持續(xù)相對(duì)短的時(shí)間段。在一個(gè)非限制性的實(shí)施方案中,可將第一和第二壓板加熱至約130℃??墒┘蛹s1MPa的壓力。模片尺寸可影響施加的所需力。停留時(shí)間可取決于一般加熱透組件所需要的持續(xù)時(shí)間。在一些非限制性實(shí)施方案中,停留時(shí)間可為約3分鐘。在一些非限制性實(shí)施方案中,停留時(shí)間可為約20至約100毫秒。支撐體可用于在沖壓工藝過(guò)程中促進(jìn)層合。橡膠墊、蝕刻箔、具有腔體的結(jié)構(gòu)或其它材料可用于支撐體。在一些實(shí)施方案中,支撐結(jié)構(gòu)可產(chǎn)生切削作用以從背襯層沖掉該膜的一部分。在一些非限制性實(shí)施方案中,不銹鋼腔蝕刻箔可用作沖壓支撐體。該箔可具有任何所需的厚度和腔體之間的可保證良好的可重復(fù)性和殘留膜的強(qiáng)度的任何所需的空間。圖3表示使用沖壓箔作為實(shí)例的沖壓支撐體的概念。圖4呈現(xiàn)分別具有1mm和2mm間隔的腔體的箔的實(shí)例。在其他實(shí)施方案中,橡膠墊,例如硅橡膠墊可用作沖壓支撐體。墊的厚度可變化,并且在一些非限制性實(shí)施方案中可為約3mm厚。又在其他實(shí)施方案中,硬基材例如環(huán)氧樹脂或塑料或金屬板可用于支撐體。該支撐體還可起到在加工過(guò)程中避免對(duì)設(shè)備的粘附性和/或保護(hù)組件。優(yōu)化的工具可取決于模片面積和其他因素。例如,橡膠或箔支撐體對(duì)于一種應(yīng)用可比另一種應(yīng)用更好。在沖壓過(guò)程中保持該膜向下的系統(tǒng)可用于方便操作并可有助于在操作過(guò)程中保護(hù)膜。在圖5中說(shuō)明了使用Datacon2200EVO模片結(jié)合機(jī)的用于模片層合的沖壓工藝的非限制性實(shí)例。該結(jié)合機(jī)從模片保持器或切片帶拾取模片。將模片保持工具加熱到約130℃。然后采用約50N的力將該模片放置在銀膜上。結(jié)果是,將具有與模片基本上相同的尺度的膜的一部分層合在模片的背側(cè)上。然后將層合模片收集到用于進(jìn)一步固定(例如經(jīng)由燒結(jié))至DBC基材或引線框的格柵結(jié)構(gòu)包裝(wafflepack)。在一些實(shí)施方案中,可烘烤層合部件以完成層合工藝。在一些非限制性實(shí)施方案中,可在約130℃下烘烤層合部件約1小時(shí)。在層合工藝?yán)甾D(zhuǎn)移或沖壓工藝完成時(shí),可去除該膜粘附的背襯層。層合基材或部件現(xiàn)在可包括金屬顆粒的沉積膜。在一些特定的實(shí)施方案中,膜可為納米金屬顆粒的膜。在至少一個(gè)非限制性的實(shí)施方案中,膜可為納米銀顆粒的膜。如上所述,根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案可替代地除去背襯層以在層合之前產(chǎn)生獨(dú)立式膜,例如包括相對(duì)較厚的膜的那些。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,可將燒結(jié)材料的層例如膜或膏沉積在模片側(cè)上。在其他實(shí)施方案中,可將燒結(jié)材料的層沉積在基材側(cè)上。在一些非限制性實(shí)施方案中,燒結(jié)膜或膏可包括銀顆粒,例如銀納米顆粒。納米銀材料,例如,可在高于約130℃的溫度下開始燒結(jié)。燒結(jié)材料可起到例如在基材和元件例如模片、器件或其他物體之間建立高度可靠的結(jié)合的作用。壓力或者可與熱同時(shí)施加,或者在加熱至燒結(jié)溫度之前施加。如果在加熱后施加壓力,燒結(jié)材料的一個(gè)或多個(gè)益處,例如低壓力燒結(jié)、快速燒結(jié)時(shí)間、或者形成可靠結(jié)合的能力,可能會(huì)喪失。在至少一些實(shí)施方案中,對(duì)于多芯片器件,可在兩個(gè)不同的工藝步驟中來(lái)進(jìn)行芯片放置和燒結(jié)。將燒結(jié)材料施加至基材可對(duì)單一模片封裝和多芯片封裝的工藝強(qiáng)加限制。例如,在施加壓力和熱之前基材應(yīng)保持低于燒結(jié)溫度。對(duì)于高速生產(chǎn)而言,基材的快速加熱可為所需的??紤]到基材可通常是最大的熱質(zhì)量,這可降低工藝周期時(shí)間。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,將燒結(jié)材料施加至組件的模片側(cè)可能夠?qū)⒒募訜嶂翢Y(jié)溫度,并且可減少工藝周期時(shí)間。當(dāng)基材在燒結(jié)溫度下時(shí),放置和燒結(jié)可在一個(gè)工藝步驟中進(jìn)行。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案可固定電子和非電子部件。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,層合組件可結(jié)合或固定到基材。層合部件例如可為模片、器件、晶片或其他元件?;目蔀槔鏒BC、引線框架、金屬盤狀物或其它元件。在結(jié)合過(guò)程中,一般可使層合部件接觸基材以形成組件。可將熱和壓力施加至該組件足夠的持續(xù)時(shí)間以在該部件和基材之間形成結(jié)合。該結(jié)合一般應(yīng)具有一個(gè)或多個(gè)所需的特性,例如與強(qiáng)度、均勻性和結(jié)合線厚度相關(guān)的那些。在一些非限制性實(shí)施方案中,施加的熱和壓力可保持約0.25秒至約30分鐘。這樣的持續(xù)時(shí)間在一些實(shí)施方案中可與比傳統(tǒng)的燒結(jié)工藝的4倍還快的工藝或周期時(shí)間有關(guān)。在一個(gè)或多個(gè)非限制性實(shí)施方案中可施加在約0.5MPa和20MPa之間的壓力。在一些非限制性實(shí)施方案中,可使用約5至約10MPa的燒結(jié)壓力。這樣的壓力可低至傳統(tǒng)燒結(jié)技術(shù)的1/25,并且可有益地減輕部件、基材和工藝設(shè)備上的應(yīng)力。在一個(gè)或多個(gè)非限制性實(shí)施方案中可施加在約175℃和400℃之間的溫度。在一些非限制性實(shí)施方案中,可使用約230℃至約260℃的燒結(jié)溫度。在一些實(shí)施方案中,可通過(guò)加熱放置工具,重物,彈簧,或用于放置、保持的塊,或放置并保持該部件來(lái)施加熱。在其他實(shí)施方案中,可經(jīng)由連續(xù)或間歇爐,或通過(guò)加熱位于基材之下或部件之上的壓板來(lái)施加熱。在一些實(shí)施方案中,可加熱放置工具和位于組件上方和/或下方的一個(gè)壓板或多個(gè)壓板兩者??山?jīng)由紅外線、感應(yīng)、傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射、超聲波或其它技術(shù)來(lái)施加熱。可以以串行或并行的方式將多個(gè)層合部件結(jié)合至單一基材或多個(gè)基材。在至少一個(gè)非限制性的實(shí)施方案中,可在約200℃下的溫度下進(jìn)行燒結(jié)約15分鐘。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,可將部件結(jié)合或固定至層合基材。該部件可為例如模片、器件、晶片或其他元件。層合基材可為例如DBC、引線框架、金屬盤狀物或其它元件。在結(jié)合過(guò)程中,通??墒乖摬考佑|層合基材以形成組件。可將熱和壓力施加至該組件足夠的持續(xù)時(shí)間以在該部件和基材之間形成結(jié)合。該結(jié)合一般應(yīng)具有一個(gè)或多個(gè)所需的特性,例如與強(qiáng)度、均勻性和結(jié)合線厚度相關(guān)的那些。在一些非限制性實(shí)施方案中,施加的熱和壓力可保持約0.25秒至約30分鐘。在一個(gè)或多個(gè)非限制性實(shí)施方案中可施加在約0.5MPa和20MPa之間的壓力。在一些非限制性實(shí)施方案中,可使用約5至約10MPa的燒結(jié)壓力。這樣的壓力可低至傳統(tǒng)燒結(jié)技術(shù)的1/25,并且可有益地減輕部件、基材和工藝設(shè)備上的壓力。在一個(gè)或多個(gè)非限制性實(shí)施方案中可施加在約175℃和400℃之間的燒結(jié)溫度。在一些非限制性實(shí)施方案中,可使用約230℃至約260℃的燒結(jié)溫度。在一些實(shí)施方案中,可通過(guò)加熱放置工具,重物,彈簧,或用于放置、保持的塊或放置并保持該部件來(lái)施加熱。在其他實(shí)施方案中,可經(jīng)由連續(xù)或間歇爐,或通過(guò)加熱位于基材之下或部件之上的壓板來(lái)施加熱。在一些實(shí)施方案中,可加熱放置工具和位于組件上方和/或下方的一個(gè)壓板或多個(gè)壓板兩者??山?jīng)由紅外線、感應(yīng)、傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射、超聲波或其它技術(shù)來(lái)施加熱??梢砸源谢虿⑿械姆绞綄⒍鄠€(gè)部件結(jié)合至單一層合基材或多個(gè)層合基材。在至少一個(gè)非限制性的實(shí)施方案中,可在約200℃下的溫度下進(jìn)行燒結(jié)約15分鐘。在一些實(shí)施方案中,用于多個(gè)部件的固定的設(shè)備可為液壓或氣動(dòng)壓機(jī),例如由CarverInc.制造的壓機(jī)。典型的壓機(jī)可具有大的加熱壓板,以容納大量的基材。壓板可提供約200至約300℃的熱并且壓機(jī)可以能夠提供足以在固定的部件上產(chǎn)生約1至約20MPa壓力的力。一種這樣的壓機(jī)的實(shí)例是CarverMH3891壓機(jī)。對(duì)于單一模片或部件的固定,可使用設(shè)備例如ESEC軟焊料模片結(jié)合機(jī)SSI2009。該結(jié)合機(jī)可以能夠施加約100N的結(jié)合力和最高至約400℃的熱。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,燒結(jié)工藝可將燒結(jié)材料中的金屬顆粒轉(zhuǎn)化為塊體金屬。不希望受任何特定理論的束縛,在燒結(jié)工藝的開始,納米顆粒可轉(zhuǎn)化為微米顆粒,并且然后隨著溫度和時(shí)間的增加通過(guò)晶粒生長(zhǎng)和致密化而轉(zhuǎn)化為塊體金屬,即使沒(méi)有施加壓力。可形成具有與塊體金屬可比的強(qiáng)度的致密金屬膜。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,在任何上述燒結(jié)工藝之后,可在爐中例如在約300℃下后處理組裝的零件約5到10分鐘。這樣的后燒結(jié)可導(dǎo)致組裝接頭的改進(jìn)強(qiáng)度。后燒結(jié)的使用還可使總體工藝燒結(jié)時(shí)間最少化并且增加燒結(jié)壓機(jī)的生產(chǎn)量。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,所得的結(jié)合可與高導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性有關(guān)。銀結(jié)合線的非限制性實(shí)例可具有在大約250W/m°K范圍內(nèi)的熱導(dǎo)率。銀結(jié)合線的一些非限制性實(shí)例可具有塊體銀的約85至約95%的密度。該結(jié)合還可與高耐熱沖擊性有關(guān),這可導(dǎo)致延長(zhǎng)的模片結(jié)合壽命。在一些實(shí)施方案中,結(jié)合在220℃下的超過(guò)2000次循環(huán)內(nèi)可表現(xiàn)出大于40MPa的結(jié)合強(qiáng)度(模片剪切)。在至少一些實(shí)施方案中,甚至在220℃下的800次熱沖擊循環(huán)之后也可不發(fā)生分層。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,由于銀的高導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性、對(duì)氧化的低敏感性和足以承受高的工作溫度的熔點(diǎn),銀對(duì)于高溫包裝應(yīng)用可為合適的。在一些實(shí)施方案中,銀結(jié)合可比焊料可靠五倍以上。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,燒結(jié)材料和技術(shù)在Si、SiC、GaN或其他半導(dǎo)體器件的固定中可為有用的。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)非限制性實(shí)施方案,可使用金屬膏而不是膜來(lái)將部件例如半導(dǎo)體器件固定至基材。圖6呈現(xiàn)了使用低溫和低壓的模片固定的一種非限制性方法的示意圖。在這個(gè)工藝中,可在基材上印刷金屬膏??墒褂酶鞣N膏。在一些非限制性實(shí)施方案中,金屬膏可為納米金屬膏例如納米銀膏。在一個(gè)非限制性實(shí)例中,可使用可從AlphaMetalsInc.商購(gòu)的銀膏,例如含銀納米粉末和有機(jī)載體的銀膏??墒褂酶鞣N基材,例如裸銅引線框架,或包括銀或金涂層的銅引線框架。還可使用陶瓷基材和DBC??墒褂酶鞣N模片,例如包括硅、碳化硅或任何其他芯片或器件的那些。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,模片固定工藝可包括在基材上(例如在引線框架上)印刷。在這樣的實(shí)施方案中,可通過(guò)各種技術(shù)(包括雕版/絲網(wǎng)印刷)或通過(guò)分配來(lái)實(shí)現(xiàn)在基材上印刷膏。基材可為任何所需的材料,例如銅基材料或金屬化陶瓷(例如DBC)。圖6中說(shuō)明的固定工藝可包括以下非限制性步驟:在基材上印刷膏、例如在130℃下干燥該膏、在印刷的膏上放置模片、在加熱臺(tái)上放置模片-基材組件、施加壓力、將溫度升高到約250℃至約300℃并保持壓力和溫度約30至約90秒。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,模片固定工藝可使用標(biāo)準(zhǔn)的軟焊料模片結(jié)合機(jī)設(shè)備。拾取工具可從切片帶拾取模片,并采用力將其放置到加熱的基材上??蓪⒏?例如銀膏)要么印刷在基材上或印刷在單個(gè)的模片、整個(gè)晶片的背側(cè)上,要么作為膜施加。該沉積可通過(guò)印刷來(lái)進(jìn)行或經(jīng)由層合作為膜施加。在圖7A和7B中示意性顯示了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的非限制性工藝的實(shí)例。圖7A說(shuō)明了在基材上印刷,而圖7B說(shuō)明了在部件的背側(cè)上印刷。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,模片固定工藝可包括經(jīng)由分配印刷來(lái)在基材上印刷。可將銀膏(例如納米銀膏)分配在引線框架上,然后可以以類似于上面描述的方式來(lái)進(jìn)行固定。與通過(guò)雕版或絲網(wǎng)印刷所制備的相比,分配技術(shù)可不產(chǎn)生基本平坦的表面。各種類型的分配設(shè)備可用于工業(yè)和實(shí)驗(yàn)室用途。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,模片固定工藝可包括在模片(例如晶片)的背側(cè)上印刷。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,可以以各種方式將膏(例如納米銀膏)施加晶片的背側(cè)。在一些實(shí)施方案中,可將納米銀膏施加至整個(gè)晶片的背側(cè)并且然后可將該晶片切片成單個(gè)的芯片。在其他實(shí)施方案中,可首先將晶片切片并且然后可將膏施加至單個(gè)芯片的背側(cè)。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,可在整個(gè)晶片的背側(cè)上施加膏??稍谑┘雍蟾稍镌摳?。在一些非限制性實(shí)施方案中,可在約130℃下干燥該膏約30至90分鐘??墒┘釉鰪?qiáng)溶液,例如通過(guò)噴涂或旋涂。然后可將晶片放置在切片帶上并可將晶片切片??蓪系那衅胲浐噶夏FY(jié)合機(jī)??墒叭蝹€(gè)的模片并采用力將其放置在基材上,例如足以產(chǎn)生約5至10MPa壓力的力??墒┘永缭诩s250至400℃的溫度下的熱。可保持壓力,例如對(duì)于燒結(jié),持續(xù)約0.5至1秒。還可進(jìn)行后燒結(jié),例如在約250至300℃的溫度下持續(xù)約10至30分鐘。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,固定工藝中的一個(gè)重要因素是印刷的膏層經(jīng)受切片和拾取工藝而無(wú)損壞的能力。未經(jīng)燒結(jié),印刷的銀層可為稍微強(qiáng)的并且其與晶片的背側(cè)的粘附可為弱的。在沒(méi)有適當(dāng)強(qiáng)度的情況下,通過(guò)切片和/或在模片拾取步驟過(guò)程中銀層可被破壞。為了加強(qiáng)印刷及干燥后的銀層,可在銀層上方噴涂或旋涂含有聚合物或樹脂的溶液。干燥后,此外涂層可確保銀層強(qiáng)度和與晶片的粘附性。所需的是聚合物和/或樹脂將在隨后的燒結(jié)步驟過(guò)程中分解以便使任何殘余物對(duì)燒結(jié)銀層的性質(zhì)的影響最小化??墒褂玫木酆衔锖蜆渲姆窍拗菩詫?shí)例包括PMMA、PVP、Joncryl682和氫化松香。在一些實(shí)施方案中,某些樹脂,例如氫化松香或類似材料,可納入銀膏的組成中。不論是否將這樣的材料納入膏制劑中,增強(qiáng)溶液的施加可為任選的。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,可以以凸塊的形式而不是作為連續(xù)膜來(lái)印刷銀。凸塊化常規(guī)與各種器件例如半導(dǎo)體芯片(包括存儲(chǔ)器或處理器)一起使用。施加的凸塊通常處于直徑約80-150微米的范圍內(nèi)并且由焊料制成。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,可用銀替代焊料用于高導(dǎo)熱性和散熱。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,可在單個(gè)模片的背側(cè)上印刷膏。在圖8中示意性地顯示了這種工藝的非限制性實(shí)施方案??蓮那衅瑤叭∧F⒎胖迷诘癜姹3制髦小5癜姹3制鞯暮穸韧ǔ?傻扔谀F暮穸燃由嫌∷⒑穸???蓪⒈3制鞣D(zhuǎn)以露出模片的背側(cè)。然后可在背側(cè)上印刷納米銀膏??筛稍镌摳?,例如在130℃下持續(xù)約30分鐘。然后可將雕版保持器翻轉(zhuǎn)以露出模片的頂側(cè)。隨后可單獨(dú)地拾取模片并放置在基材上。可預(yù)熱基材,例如最高達(dá)約400℃的溫度。在一些實(shí)施方案中,可采用足以產(chǎn)生約5至20MPa壓力的力來(lái)放置模片。在至少一個(gè)實(shí)施方案中,壓力可保持約0.5-2秒。圖9呈現(xiàn)了通過(guò)圖8的工藝固定的模片的實(shí)例。圖10呈現(xiàn)了固定部的橫截面視圖,示出與模片和金屬性基材的金屬化連接的充分燒結(jié)的銀層。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,可制作膜并將其轉(zhuǎn)移至晶片、模片或基材??墒褂锰貏e配制的納米銀墨、膏或分散體來(lái)制作納米銀膜。這樣的制劑可包括納米銀粉末、溶劑和粘合劑??赏ㄟ^(guò)在基材上沉積該制劑并在室溫或升高的溫度下干燥該制劑來(lái)制備膜。典型的基材可包括聚合物、聚酯薄膜、紙和鋁箔。可使用印刷、刮刀或噴涂在基材上沉積該膜。該膜可為連續(xù)的和/或圖案化至所需的幾何形狀??蓪⒃撃こ练e在柔性或剛性載體上。通??稍跔t中干燥所印刷的膜,例如在約70℃至130℃下持續(xù)約10至40分鐘。然后可除去該載體并且可產(chǎn)生獨(dú)立式膜??墒褂棉D(zhuǎn)移工藝通過(guò)施加熱和壓力來(lái)將制作的膜轉(zhuǎn)移至晶片、模片或基材。施加的壓力通常可在約0至2MPa或更高的范圍內(nèi),并施加的溫度可在室溫至約150℃的范圍內(nèi)。然后可使用任何已知的燒結(jié)技術(shù)(包括上述固定工藝)來(lái)固定晶片、模片或基材。在圖11中示意性地顯示了用于將膜轉(zhuǎn)移到晶片上的工藝的非限制性實(shí)例。圖12A和12B呈現(xiàn)了印刷的膜的實(shí)例并且圖12C說(shuō)明了獨(dú)立式納米膜??稍谏鲜龅墓に嚄l件下將膜轉(zhuǎn)移到單個(gè)模片、部件或散熱器。可經(jīng)由共同的拾取和放置工具將部件引入至連續(xù)或圖案化的膜。該膜可粘附到該部件的背側(cè),然后可將其引入最終的燒結(jié)工藝。在連續(xù)膜的情況下,將轉(zhuǎn)移的膜的部分一般將等于該部件的尺度。對(duì)于同時(shí)燒結(jié)多個(gè)模片,可將含有施加的膜的部件或模片臨時(shí)附加至基材并且然后通過(guò)以上所述的任何方法進(jìn)行燒結(jié)??墒褂萌魏渭{米金屬粉末來(lái)形成納米膜。納米膜可包括各種功能性添加劑以改進(jìn)所需的物理和/或機(jī)械性質(zhì),并且可被認(rèn)為是“復(fù)合”納米膜。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,納米銀和/或其它金屬可用于模片固定。可雕版或絲網(wǎng)印刷膏的連續(xù)膜。還可使用旋涂、噴涂、刮刀或澆注。在一些實(shí)施方案中,可以以凸塊的形式印刷銀,例如尺寸為50-200微米??赊D(zhuǎn)移該膜或凸塊??稍谇衅皩⒓{米銀膏的膜施加至整個(gè)晶片??勺鳛榍衅械牟襟E來(lái)施加膜,或在完成晶片制作之后施加膜??膳渲凭哂刑囟ǖ慕M成和性質(zhì)的膏和顆粒,從而促進(jìn)與晶片的粘附、與切片膜的粘附、和顆粒之間的內(nèi)聚。制劑還可促進(jìn)干燥和儲(chǔ)存,以及不抑制對(duì)于應(yīng)用所需的燒結(jié)工藝和結(jié)合工藝。為了便于切片,可向印刷的納米銀層施加壓力以增強(qiáng)與晶片的粘附性和內(nèi)聚力??墒褂玫癜嬉援a(chǎn)生用于鋸片的切片切口以及通過(guò)在切片過(guò)程中與切片帶的模片粘附的增強(qiáng)來(lái)使切片可行??墒褂萌魏涡问降臒醽?lái)使燒結(jié)成為可能,包括對(duì)流、輻射、感應(yīng)和微波??墒箍焖贌Y(jié)成為可能,例如少于一分鐘。還可使用緩慢燒結(jié),以及與擴(kuò)散組合的燒結(jié)。在模片側(cè)上施加銀膏可提供來(lái)自橡膠側(cè)很少的溫度限制或沒(méi)有溫度限制,以及來(lái)自基材側(cè)很少的溫度限制或沒(méi)有溫度限制。銀膏在模片側(cè)上的施加還可使通過(guò)硬工具進(jìn)行的固定成為可能,并且通常可提供較廣闊的工藝窗口。在一些實(shí)施方案中,可進(jìn)行晶片至晶片結(jié)合,以及其它結(jié)合應(yīng)用,包括線結(jié)合、帶結(jié)合、氣密密封、蓋密封、金屬至金屬結(jié)合,金屬至玻璃結(jié)合,一般結(jié)合和與各種聚合物材料的結(jié)合。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,可將燒結(jié)膏(例如銀膏)與所有類型的倒裝芯片器件和組件結(jié)合使用。所涉及的材料(包括粉末和膏)可經(jīng)專門設(shè)計(jì)和配制以用于倒裝芯片應(yīng)用。在一些實(shí)施方案中,可印刷精細(xì)特征的可燒結(jié)膏可包括例如Ag、AgCu、AgMo、AgNi和AgSn的納米或微米級(jí)顆粒(具有或沒(méi)有一種或多種金屬有機(jī)化合物和流變改進(jìn)劑)。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,可將銀膜施加至倒裝芯片器件。這些技術(shù)一般可涉及包括在載體片上的精細(xì)特征圖案。載體片可為例如由材料例如聚酯薄膜或聚酯制成??蓪D案化的膜轉(zhuǎn)移至模片的背側(cè)。或者,可將圖案直接雕版印刷在切片晶片的背側(cè)上。這兩種工藝一般可包括可印刷精細(xì)特征的燒結(jié)膏。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,對(duì)于燒結(jié)可不需要壓力。相反,可僅在放置過(guò)程中施加壓力。有益地,對(duì)于用于限定所施加的膜或膏圖案的模片或墊的尖銳邊緣沒(méi)有需要。根據(jù)圖24中所說(shuō)明的一個(gè)或多個(gè)特定的實(shí)施方案,一種方法可包括以下步驟:·使用適當(dāng)?shù)牡癜嬗∷⒃摳嘁栽谳d體片上形成膜·干燥該膜以蒸發(fā)所有溶劑·在厚的有機(jī)硅墊上放置該膜·從晶片拾取模片·將模片墊與載體片上印刷和干燥的膏沉積物對(duì)準(zhǔn)·向下壓模片并將其提起使得膏沉積物轉(zhuǎn)移到模片墊·在選定的溫度下并且使用適當(dāng)?shù)姆胖昧⒛F胖迷诨纳稀こ掷m(xù)預(yù)定的時(shí)間并在預(yù)定的溫度下在爐中燒結(jié)該組件。根據(jù)圖25中所說(shuō)明的一個(gè)或多個(gè)特定的實(shí)施方案,一種方法可包括以下步驟:·使用適當(dāng)?shù)牡癜嬗∷⒃摳嘁栽谳d體片上形成膜·干燥該膜以蒸發(fā)所有溶劑·在厚的有機(jī)硅墊上放置該膜·在圖案化的膜上放置切片晶片和將模片墊對(duì)準(zhǔn)至膏沉積物·按壓并加熱以將膏沉積物從該膜轉(zhuǎn)移到切片晶片在電子工業(yè)中,與基材的半導(dǎo)體器件互連是器件封裝的一個(gè)重要部分。目前用于模片固定和互連的大多數(shù)材料特別地是低熔點(diǎn)焊料,由于低的工作溫度這是不適合的。銀膏由于它們高的電和熱性能而通常用于微電子封裝中。然而,銀的高成本限制了它們的使用。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,芯殼結(jié)構(gòu)的納米顆粒打開了對(duì)于互連材料在印刷電子產(chǎn)品中的新的可能性。因此,芯-殼結(jié)構(gòu)或復(fù)合物的形式的納入有銀的銅/鎳/鉬納米顆粒預(yù)期會(huì)是在成本和實(shí)用性方面潛在的傳導(dǎo)導(dǎo)電材料。下表提供了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案可用于印刷應(yīng)用的不同芯殼結(jié)構(gòu)的納米顆粒的一些實(shí)例的非限制性列表:芯金屬/非金屬殼金屬/非金屬(單層/多層)封端劑(單層或多層)銅銀胺鎳金醇錫鈀脂肪酸鉬鉑硫醇鎢鎳表面活性劑鋁錫碳氮化硼碳化硼Al氮化物絲網(wǎng)/雕版印刷是用于印刷電子產(chǎn)品和太陽(yáng)能電池的金屬化的廣泛使用的技術(shù)。該技術(shù)通常依賴于從雕版至基材的圖案轉(zhuǎn)移。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,不同組成的Ag殼Cu芯、Ag殼Mo芯和Ag殼Ni芯膏可用于這些類型的應(yīng)用。Ag殼與芯金屬(Cu、Mo、Ni等)的百分比組成的一些非限制性實(shí)例在下面列出:(10至90)重量%Ag殼和(90至10)重量%Cu/Ni芯(10至90)重量%金屬殼和(90至10)重量%金屬芯由以下實(shí)施例將更全面地理解這些及其它實(shí)施方案的功能及優(yōu)點(diǎn)。所述實(shí)施例旨在為說(shuō)明性屬性且并不視為對(duì)本文所討論的實(shí)施方案的范圍的限制。實(shí)施例1圖13說(shuō)明了使用100微米厚的雕版印刷有納米銀膏的引線框架的實(shí)例。雕版厚度一般可決定結(jié)合線厚度。在印刷后,在爐中于130℃下干燥該引線框架30分鐘。用于展示該工藝的設(shè)備是可從ESEC(瑞士)商購(gòu)的軟焊料模片結(jié)合機(jī)。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備進(jìn)行修改以在拾取臂上提供加熱選項(xiàng)。圖14呈現(xiàn)了在各個(gè)區(qū)域中使用的溫度設(shè)置,其中引線框架的溫度保持低于150℃。將加熱區(qū)域1至6中的溫度設(shè)定為低于150℃,以便不過(guò)熱和預(yù)燒結(jié)該膏。將區(qū)域7(其中發(fā)生固定工藝)中的溫度設(shè)定為約300℃至約400℃,并且將區(qū)域8設(shè)定為相同的溫度。采用用于提供0.5和1秒之間的結(jié)合時(shí)間的速度將印刷的引線框架裝入機(jī)器中,該機(jī)器引導(dǎo)它們穿過(guò)熱區(qū)域。圖15說(shuō)明了具有固定的模片的引線框架。在軟焊料結(jié)合機(jī)中固定模片后,在爐中在300℃下熱處理(后燒結(jié))一些引線框架約10分鐘,以增加與引線框架的模片粘附性。典型的模片剪切力為20MPa。圖16說(shuō)明了所產(chǎn)生的接頭的典型橫截面。在液至液熱沖擊測(cè)試中測(cè)試接頭的可靠性。溫度設(shè)置為-50℃至+125℃,具有6分鐘循環(huán)時(shí)間。聲學(xué)顯微鏡圖像示出在接頭的形態(tài)中沒(méi)有變化或僅有極少變化,這表明如在圖17中說(shuō)明的模片與引線框架的良好可靠的連接。實(shí)施例2根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案,取決于模片尺寸和設(shè)備,用于在分配之后的模片固定的工藝可變化。在第一工藝中,可分配膏并且然后使用不黏表面例如墊整平。然后可將該膏干燥,例如在約130℃下持續(xù)約30分鐘。然后可放置該模片并燒結(jié),例如在約250℃至300℃的溫度下。在第二工藝中,可分配膏并且可采用最小的力將模片放置在濕表面上。然后可將該膏干燥,例如在約130℃下持續(xù)約20至30分鐘。然后可放置該模片并在約250℃至300℃下燒結(jié)。圖18說(shuō)明了通過(guò)該第二工藝固定的模片。在第三工藝中,可分配膏并且然后將其部分干燥以保持膏為軟的。在一些非限制性實(shí)施方案中,部分干燥可在約70℃下持續(xù)約5分鐘。在部分干燥之后隨后可放置模片并在約250℃至300℃下燒結(jié)。圖19呈現(xiàn)了通過(guò)該第三工藝固定的模片。實(shí)施例3展示了晶片層合工藝。具有銀背側(cè)金屬化的圓形硅晶片放置在鋁板上。將燒結(jié)膜的片材放置在晶片上并且將硅橡膠墊放置在燒結(jié)膜上。然后用Teflon箔覆蓋該硅橡膠墊。將所得的組件放置在預(yù)熱的壓板(130℃)之間并且施加約1MPa壓力持續(xù)約3分鐘。在圖20A中說(shuō)明了層合后的晶片和膜。如圖20B所示,然后從晶片去除燒結(jié)膜的片材。將該膜的圓形部分層合到硅晶片,從而在片材上露出背層的一部分,并在燒結(jié)膜的其余部分保留在背襯層上。在圖20C中說(shuō)明了層合晶片。然后將層合晶片在約130℃下烘烤約一小時(shí)。實(shí)施例4根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案使用膏和膜兩種形式的相同燒結(jié)材料將模片燒結(jié)至基材。采用膏和膜兩者的燒結(jié)的工藝條件為約250℃,在10MPa下,在空氣中。對(duì)于約40秒、60秒和80秒的燒結(jié)時(shí)間,收集數(shù)據(jù)。對(duì)于使用膏和膜兩者形成的所得的結(jié)合,進(jìn)行模片剪切測(cè)試。在圖21中說(shuō)明了結(jié)果并且其反映了這兩種形式的可比較的結(jié)果。實(shí)施例5對(duì)于使用下列設(shè)備參數(shù)的各種組合的小模片和大模片兩者,展示了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案使用燒結(jié)膜的拾取和沖壓工藝:設(shè)備變量采用從約10N至約50N的施加力進(jìn)行測(cè)試。由噴嘴所致的壓力施加之間的延遲為從50ms至1000ms。采用從約130℃至約160℃的施加溫度進(jìn)行測(cè)試。對(duì)于小模片,采用薄背襯箔和使用PCB基材作為沖壓支撐體獲得了最好的結(jié)果。對(duì)于大模片,采用厚背襯箔和使用120微米厚的不銹鋼腔體箔作為沖壓支撐體獲得了最好的結(jié)果。對(duì)于小模片而言的優(yōu)化操作參數(shù)為約2500克的力、約500ms的延遲和約145℃的噴嘴溫度。對(duì)于兩個(gè)大模片而言的優(yōu)化操作參數(shù)為約2500克的力、約1000ms的延遲和約150℃的噴嘴溫度。對(duì)小模片和大模片兩者實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)模片之間的1mm最小距離。實(shí)施例6根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案采用燒結(jié)膜將模片固定到金和DBC基材。在圖22A中說(shuō)明了彎曲測(cè)試之前的圖像并且在圖22B中說(shuō)明了彎曲測(cè)試之后的圖像。彎曲測(cè)試顯示了模片沒(méi)有從金和DBC表面脫離。圖23A呈現(xiàn)了熱沖擊之前的CSAM圖像。圖23B呈現(xiàn)了在從-50℃至165℃的液體至液體熱沖擊的500次循環(huán)之后的聲學(xué)顯微鏡圖像。展示了沒(méi)有分層或結(jié)合劣化,這表明了結(jié)合完整性。實(shí)施例7采用1密耳雕版在硅涂覆的聚酯膜/聚酯薄膜上印刷膏。印刷圖案是如圖26所示的兩墊設(shè)計(jì),其具有360微米乘以60微米的尺度,具有不同范圍的間距(60um至150um)。然后通過(guò)在60℃下加熱3分鐘來(lái)干燥聚酯/聚酯薄膜片上的印刷圖案。通過(guò)在60℃下(工具加熱)在壓力10MPa下沖壓來(lái)將充分干燥的印刷圖案轉(zhuǎn)移至模片側(cè)(具有Au/Ni面層的硅)。在模片側(cè)觀察圖案的充分轉(zhuǎn)移,如圖27所示。通過(guò)在10MPa的壓力下分別在160℃和60℃下加熱基材(Au/Ag)和工具250毫秒來(lái)進(jìn)行模片至Au/Ag涂覆的硅晶片的固定。然后在箱式爐中在160℃下將該組件燒結(jié)30分鐘。采用上述工藝,達(dá)到了約35-50MPa的接頭強(qiáng)度。剪切的樣品顯示塊體失效。實(shí)施例8進(jìn)行根據(jù)圖32的工藝。在硅涂覆的聚酯膜/聚酯薄膜上印刷膏。然后通過(guò)在60℃下加熱3分鐘來(lái)干燥聚酯/聚酯薄膜片上的印刷圖案。通過(guò)在85℃下(工具加熱)在壓力500gms下沖壓來(lái)將充分干燥的印刷圖案轉(zhuǎn)移至模片側(cè)(具有Au/Ni面層的硅)上。通過(guò)在1000gms的結(jié)合壓力下并且以200ms的結(jié)合時(shí)間分別在200℃和85℃下加熱基材(Ag/Au)和工具來(lái)進(jìn)行模片至基材(Au/Ag)的固定。然后在箱式爐中在200℃下將該組件燒結(jié)90分鐘。如可在圖29中看到的,由這種工藝達(dá)到了約50-70MPa的剪切強(qiáng)度。如可在圖30中看到的,剪切的樣品顯示塊體失效。采用1s的結(jié)合時(shí)間重復(fù)該工藝。如在圖29中可看出的,由這種工藝達(dá)到了約50-85MPa的模片剪切強(qiáng)度。如可在圖30中看到的,剪切的樣品顯示塊體失效。在圖31中說(shuō)明了相對(duì)結(jié)合強(qiáng)度。實(shí)施例9進(jìn)行根據(jù)圖32的工藝。在硅涂覆的聚酯膜/聚酯薄膜上印刷膏。然后通過(guò)在60℃下加熱3分鐘來(lái)干燥聚酯/聚酯薄膜片上的印刷圖案。通過(guò)在120℃下(工具加熱)在壓力500gms下沖壓來(lái)將充分干燥的印刷圖案轉(zhuǎn)移至模片側(cè)(具有Au/Ni面層的硅)上。通過(guò)在1000gms的結(jié)合壓力下并且以200ms的結(jié)合時(shí)間分別在200℃和120℃下加熱基材(Ag/Au)和工具來(lái)進(jìn)行模片至基材(Au/Ag)的固定。然后在箱式爐中在200℃下將該組件燒結(jié)90分鐘。如可在圖28中看到的,由這種工藝達(dá)到了約50-65MPa的剪切強(qiáng)度。如可在圖30中看到的,剪切的樣品顯示塊體失效。采用500gms的結(jié)合壓力和1s的結(jié)合時(shí)間重復(fù)該工藝。如在圖28中可看出的,由這種工藝達(dá)到了約45-65MPa的模片剪切強(qiáng)度。如可在圖30中看到的,剪切的樣品顯示塊體失效。采用1000gms的結(jié)合壓力和200ms的結(jié)合時(shí)間再次重復(fù)該工藝。如可在圖28中看出的,由這種工藝達(dá)到了約40-60MPa的模片剪切強(qiáng)度。如可在圖30中看到的,剪切的樣品顯示塊體失效。應(yīng)了解,本文所討論的方法和裝置的實(shí)施方案在應(yīng)用中并不限于在下列描述中闡述或在附圖中說(shuō)明的部件的構(gòu)造和配置的細(xì)節(jié)。所述方法和裝置能夠在其它實(shí)施方案中實(shí)施且能夠以各種方式實(shí)踐或進(jìn)行。具體實(shí)施的實(shí)施例在本文中僅出于說(shuō)明性目的而提供且并不意欲為限制性的。特別地,與任何一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案相關(guān)而討論的行為、要素和特征不旨在從任何其它實(shí)施方案中的類似作用排除。另外,本文所使用的措辭和術(shù)語(yǔ)是為了說(shuō)明的目的且不應(yīng)視為限制。對(duì)以單數(shù)提到的本文的系統(tǒng)和方法的實(shí)施方案或要素或行為的任何提及也可涵蓋包括多個(gè)這些要素的實(shí)施方案,并且任何以復(fù)數(shù)提到本文的任何實(shí)施方案或要素或行為也可涵蓋僅包括單一要素的實(shí)施方案。本文中使用“包括”,“包含”,“具有”,“含有”,“包括有”及其變體是指包含其后列出的項(xiàng)目及其等同物以及另外的項(xiàng)目。提到“或”可以解釋為包含式的,因此使用“或”描述的任何術(shù)語(yǔ)可表示任何單一、大于一個(gè)、和所有所描述的術(shù)語(yǔ)。對(duì)前與后、左與右、頂部與底部、上與下以及豎直與水平的任何提及旨在方便描述,而不是將本發(fā)明的系統(tǒng)和方法或它們的部件限制到任何一個(gè)位置或空間取向。以上描述了至少一個(gè)實(shí)施方案的若干方面,應(yīng)了解的是,本領(lǐng)域技術(shù)人員將易于做出各種變化、改變和改進(jìn)。這樣的變化、改變和改進(jìn)旨在作為本公開內(nèi)容的一部分且旨在處于本發(fā)明的范圍內(nèi)。因此,前述描述和附圖僅是舉例。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3 
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