[发明专利]用于接触电子元件的接触件和方法

说明书

技术领域

本发明涉及烧结预成型制品和使用该烧结预成型制品连接至少两个元件的方法。

背景技术

在电力电子学领域中，对于至少两个元件的连接具有特殊要求，例如使基板与电子元件相连接，电子元件诸如为LED或非常薄的硅芯片，这些电子元件具有较高的压力和温度敏感度。

由于上述原因，基板与这样的压力和温度敏感的元件通常使用粘接方法进行连接。适宜的导电胶中通常含有银颗粒、热固性聚合物和反应性稀释剂。然而这种粘接技术具有以下缺点，即，由此形成基板和元件之间的接触位置仅具有不充分的导热性以及导电性。

为了解决上述问题，建议使元件与基板通过烧结处理而连接在一起。

在这种烧结方法中，通常采用膏体，该膏体由待烧结的金属粉末和溶剂构成。

对此，文献DE 34 14 065C2公开了：(i)在电子元件或基板的连接表面上涂覆上上述膏体；(ii)将元件组装在基板上，其中，膏体设置于元件和基板之间；(iii)将溶剂从如此制成的复合结构中除去；(iv)对该复合结构进行烧结处理。

采用上述烧结方法实现了电子元件与基板的可靠连接。然而其缺点在于，先制成由电子元件和基板构成的复合结构，之后才将溶剂除去。因为在该复合结构中，含有溶剂的膏体已经与电子元件和基板的待连接表面形成接触，所以不能实现简单而快速的排气，从而使复合结构必须经过长时间的干燥处理。

为了解决上述问题，根据EP 0 242 626B1公开的方案：将膏体涂覆在电子元件或基板的待连接表面上，然后直接进行干燥处理。在干燥之后，再将元件安装在基板上，其中，干燥后的膏体设置于电子元件和基板之间。接下来，再对由此制成的复合结构进行烧结处理。

DE 10 2004 019 567B3公开了上述方法的一种扩展方案。这里建议将膏体作为涂层涂覆在载体薄膜上，并且进行干燥处理。然后，在由干燥后的膏体构成的涂层上安装一个或多个元件。接下来，对由元件、干燥后的膏体涂层和载体薄膜构成的复合结构进行压力冲击，从而提高干燥后的膏体和元件之间的粘合力，由此使干燥后的膏体粘合在元件上，并由此能够从载体薄膜上取下。之后，可以使元件通过干燥后的膏体在基板上定位，对由基板、元件和置于二者之间的经干燥的膏体涂层构成的复合结构进行烧结处理。

从经济的角度看，上述方法是具有优势的，因为该方法实现了多个元件的合理的、至少部分同时进行的操作，以及还实现了烧结涂层的结构化设计。

然而其缺点在于，这种烧结方法与其它惯用的烧结方法一样，或者需要较高的过程压力(例如大于30MPa)，或者需要较高的过程温度(高于250℃)。这些条件通常导致待连接元件的损坏，进而惯用的烧结方法在许多应用情况中都被排除。

DE 10 2007 046 901A1公开了一种烧结技术，通过该烧结技术实现了：构成用于电力电子学领域的非常良好的导电、导热的连接层。在这种烧结方法中采用金属膏，除了酒精溶剂之外，该金属膏还含有银化合物，该银化合物在300℃的条件下分解出银元素。该金属膏使过程压力减小到小于3bar，而且过程温度降低到低于250℃。该烧结技术在基板与压力和温度敏感的元件的连接过程中实现了较大的质量飞跃。

当然，对于许多的应用情况一直期望能够使过程温度进一步降低。由此使待连接元件的负载更小，以及因此使用于电力电子领域的元件的质量进一步提高。此外，在进一步降低过程温度的同时，还显著地节省能源成本。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种用于连接至少两个元件的方法，该方法实现了对于多个元件过程经济而具有优势的、至少部分同时进行的操作，实现了烧结涂层的结构化设计，以及实现了将烧结温度降低至低于250℃。

上述目的通过用于连接至少两个元件的方法来实现，该方法中：

(i)制备烧结预成型制品，其包括具有表面的载体，该表面具有至少一个结构部件，该结构部件含有强化的膏体，其中，该强化的膏体含有：(a)金属颗粒，该金属颗粒具有涂层，该涂层含有至少一种有机化合物；以及(b)至少一种烧结助剂，该烧结助剂选自组：(b1)有机过氧化物、(b2)无机过氧化物、(b3)无机酸、(b4)具有1-4个碳原子的有机酸的盐、(b5)具有1-4个碳原子的有机酸的酯以及(b6)羰基络合物；并且前述载体的具有强化膏体的表面与该膏体的成分不发生反应。

(ii)至少使第一元件设有一待连接表面，使第二元件设有一待连接表面；