发明名称 使用可烧结组合物之多层电子组件及其形成之相关方法
摘要 揭示包含一种可烧结组合物之电子组件。于组件之叠层作用(lamination)固化周期之期间,组合物反应性地及/或非反应性地烧结。组合物通常包含(i)至少一种高熔点颗粒相物质、(ii)至少一种低熔点物质、及(iii)包含一种树脂及一种交联剂之一种有机部分。
申请公布号 TW342583 申请公布日期 1998.10.11
申请号 TW086102002 申请日期 1997.02.20
申请人 CTS公司 发明人 克吉N.艾斯柏格;洛夫J.温德尔;理查C.梅尔;莎拉E.里奇;凯萨琳E.艾琳
分类号 H05K3/46 主分类号 H05K3/46
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种适应于形成一种导电微结构之可烧结组合物,该组合物包含:(i)至少一种高熔点颗粒相物质;(ii)至少一种低熔点物质;及(iii)包含一种树脂及一种交联剂之一种有机部分,其中于在至少约10psi之压力下加热该组合物至约400℃之温度后该有机部分不产生有害数量之气体。2.如申请专利范围第1项之组合物,其中该高熔点颗粒相物质系选自包括除了Hg、Ga及In以外,周期表之自族3A至6B之所有金属。3.如申请专利范围第1项之组合物,其中该高熔点颗粒相物质系选自包括铜、镍、金、银、及其之组合。4.如申请专利范围第1项之组合物,其中该高熔点物质系铜及该低熔点物质包含选自包括下列之一种剂:、铒、铕、镓、钆、锗、铪、汞、铟、镧、镁、钕、磷、钯、镨、铂、硫、硒、锑、矽、钐、锡、锶、碲、钍、钛、铊、钇、镱、锌、锆、及其之组合。5.如申请专利范围第1项之组合物,其中该低熔点物质系锡或具有锡之合金。6.如申请专利范围第1项之组合物,其中该高熔点颗粒相物质系铜、该低熔点物质系锡或具有锡之合金、及该铜比该锡之莫耳比系于约3:1至约0.9:1之范围内。7.如申请专利范围第1项之组合物,其中该树脂系一种环氧树脂。8.如申请专利范围第7项之组合物,其中该环氧树脂系双酚A之二缩水甘油基醚。9.如申请专利范围第1项之组合物,其中该高熔点颗粒相物质包含具有约1至约6微米之平均粒子直径之铜粒子,该低熔点物质包含具有约1至约10微米之平均粒子直径之共熔锡/铅合金粒子,及该有机部分包含环氧树脂、十二碳烯基丁二酸酐、及苹果酸。10.如申请专利范围第9项之组合物,其中该环氧树脂系双酚A之二缩水甘油基醚。11.一种适应于形成一种导电微结构之组合物,该组合物包含:(i)约2至约90重量%之至少一种高熔点颗粒相物质;(ii)约4至约93重量%之至少一种低熔点物质;及(iii)约1至约35重量%之至少一种树脂与至少一种交联剂之一种组合。12.如申请专利范围第11项之组合物,其中该高熔点颗粒相物质系选自包括铜、镍、金、银、及其之组合。13.如申请专利范围第12项之组合物,其中该低熔点物质系锡或一种具有锡之合金。14.如申请专利范围第13项之组合物,其中该高熔点颗粒相物质系铜及该铜比该锡之莫耳比系于约3:1至约0.9:1之范围内。15.如申请专利范围第11项之组合物,其中该树脂系一种环氧树脂。16.如申请专利范围第11项之组合物,其中该组合物形成包含一种实质地连续之金属间相之一种微结构。17.如申请专利范围第11项之组合物,其中该高熔点颗粒相物质构成约10至约90重量%之该组合物、该低熔点物质构成约10至约90重量%之该组合物、及该至少一种树脂与该至少一种交联剂构成约3至约30重量%之该组合物。18.如申请专利范围第17项之组合物,其中该组合物形成包含一种实质地连续之金属间相之一种微结构。19.如申请专利范围第16项之组合物,其中该高熔点颗粒相物质系铜并构成约17至约47重量%之该组合物,及该低熔点物质系锡与铅之一种共熔混合物,其构成约37至约72重量%之该组合物。20.如申请专利范围第19项之组合物,其中该树脂与该交联剂构成约5至约25重量%之该组合物。21.一种适应于形成一种导电微结构之组合物,该组合物包含:(i)以适合之比例选择之粒子铜或具有铜之合金及粒子锡或具有锡之合金,以使于该微结构中能形成铜-锡金属间化合物之一种实质地连续相;及(ii)约5至约25重量%之至少一种树脂与至少一种交联剂之一种组合。22.如申请专利范围第21项之组合物,其中该组合物至少部分地经由一种瞬时液相方法而于该微结构中形成铜-锡金属间化合物之该实质地连续相。23.一种适合于在一种电子组件中形成一种填充之通路(via)或填充之开口之一种导电微结构,该微结构包含自(i)至少一种高熔点颗粒相物质及(ii)至少一种低熔点物质形成之一种实质地一致之金属间相。24.如申请专利范围第23项之导电微结构,其中该实质地一致之金属间相系至少部分地经由包含该至少一种低熔点物质之一种瞬时液相而生成。25.如申请专利范围第23项之导电微结构,其中该高熔点颗粒相物质系选自包括铜、镍、金、银、及其之组合。26.如申请专利范围第25项之导电微结构,其中该低熔点物质系锡或一种具有锡之合金。27.如申请专利范围第26项之导电微结构,其中该微结构具有低于50微欧姆厘米之电阻系数。28.如申请专利范围第26项之导电微结构,其中该高熔点颗粒相物质系具有约1至约6微米之平均直径之铜粒子,及该铜比该锡之该莫耳比系于约3:1至约0.9:1之范围内。29.一种适合于在一种电子组件中形成一种填充之通路或填充之开口之导电微结构,该微结构包含一种铜-锡金属间化合物,其中该金属间化合物构成至少大部分之该微结构。30.如申请专利范围第29项之导电微结构,其中该金属间化合物系选自包括Cu3Sn、Cu6Sn5.及其之组合。31.如申请专利范围第29项之导电微结构,其中该金属间化合物构成实质地所有之微结构。32.一种基板,具有通过该基板延伸用于提供自该基板之一面至该基板之另一面之电连接之一种导电路径(pathway);该基板界定通过该基板自该一面至该另一面延伸之一种通路;及于该通路中配置之一种导电微结构,该微结构包含自(i)至少一种高熔点颗粒相物质、及(ii)至少一种低熔点物质形成之一种实质地连续之金属间相。33.如申请专利范围第32项之基板,其中该高熔点颗粒相物质系选自包括铜、镍、金、银及其之组合。34.如申请专利范围第33项之基板,其中该低熔点物质系锡或一种具有锡之合金。35.如申请专利范围第34项之基板,其中该高熔点颗粒相物质系铜及该铜比该锡之该比例系于约3:1至约1.2:1之范围内。36.如申请专利范围第32项之基板,其中该基板具有于该一面上配置并于与该基板电接触之至少一附着垫(capturepad)或一电路轨迹 (circuit trace)。37.一种基板,具有通过该基板延伸用于提供自该基板之一面至该基板之另一面之电连接之一种导电路径;该基板界定通过该基板自该一面至该另一面延伸之一种通路;及于该通路中配置之一种导电微结构,该微结构包含一种铜-锡金属间化合物,其中该金属间化合物构成至少大部分之该微结构。38.如申请专利范围第37项之基板,其中该金属间化合物系选自包含Cu3Sn、Cu6Sn5.及其之组合。39.一种基板,包含一第一面、一第二面、及于该第一面与该第二面之至少一面上配置之一种导电涂层,该基板界定通过该基板自该第一面至该第二面延伸之一种通路、及于该通路中配置之一种导电微结构,该微结构已系自包含(i)约2至约90重量%之至少一种高熔点颗粒相物质、(ii)约4至约93重量%之至少一种低熔点物质、及(iii)约1至约35重量%之至少一种树脂与至少一种交联剂之一种组合物制造。40.如申请专利范围第39项之基板,其中该组合物包含约10至约90重量%之(i)、约10至约90重量%之(ii)、及约3至约30重量%之(iii)。41.如申请专利范围第39或40项之基板,其中该微结构包含一种实质地连续之金属间相。42.一种基板,具有通过该基板延伸用于提供自该基板之至少一实质地金属涂布之面至该基板之另一面之电连接之一种导电路径,该基板界定通过该基板自该一面至该另一面延伸之一种通路;及于该通路中配置之一种导电微结构,该微结构包含铜-锡金属间化合物之一种实质地连续之金属间相,该微结构已系自包含(i)以适合之比例选择以造成于该微结构中铜-锡金属间化合物之该实质地连续相之粒子铜或具有铜之合金及粒子锡或具有锡之合金;及(ii)约5至约25重量%之至少一种树脂与至少一种交联剂之一种组合之一种组合物制造。43.如申请专利范围第42项之基板,其中该实质地连续之金属间相系至少部分地经由一种瞬时液相而生成。44.一种电子组件,包含:一种介电层,界定通过该层之厚度延伸之至少一通路;及于该通路之内配置之一种组合物,该组合物包含(i)约2至约90重量%之至少一种高熔点颗粒相物质、(ii)约4至约93重量%之至少一种低熔点物质、及(iii)约1至约35重量%之至少一种树脂与至少一种交联剂之一种组合。45.如申请专利范围第44项之电子组件,其中该组合物包含约10至约90重量%之(i)、约10至约90重量%之(ii)、及约3至约30重量%之(iii)。46.如申请专利范围第44项之电子组件,其中于该组合物之足够之加热及将该组合物经历至少10psi之压力之后该组合物制造具有一种实质地连续之金属间相之一种导电微结构。47.如申请专利范围第45项之电子组件,其中于该组合物于至少10psi之压力下之足够之加热之后该组合物制造具有一种实质地连续之金属间相之一种导电微结构。48.如申请专利范围第44项之电子组件,其中该介电层具有一第一面、相反于该第一面之一第二面、及多个之通过该介电层延伸之通路,该组件另外包含:于该介电层之一第一面上配置之一种电子构件,该电子构件于其之底面上具有用于与其电连接之一个或一个以上点;及接近于该介电层之该第二面配置之一基板,该基板具有对应于在该电子构件之该底面上之该点之一个或一个以上附着垫;其中该组合物系配置于在该介电层中界定之该多个之通路中。49.如申请专利范围第48项之电子组件,其中于在该介电层中界定之该多个之通路中配置之该组合物提供于用于该电子构件之电连接之该点、与该基板之该附着垫之间之电连接。50.如申请专利范围第48项之电子组件,其中该介电层系一种膜黏合剂,其,于适当之加热之后,使该电子构件物理地附着于该基板。51.一种电子组件,包含:一种介电层,界定通过该层之厚度延伸之至少一通路;及于该通路之内配置之一种组合物,该组合物包含(i)以适合之比例选择以造成于该组合物于至少10psi之压力下之足够之加热之后铜-锡金属间化合物之一种实质地连续相之粒子铜或具有铜之合金及粒子锡或具有锡之合金;及(ii)约5至约25重量%之至少一种树脂与至少一种交联剂之一组合。52.如申请专利范围第51项之电子组件,其中调整该组合物以至少部分地经由一种瞬时液相方法而形成铜-锡金属间化合物之该实质地连续相。53.一种多层电子组件,包括:一第一介电电路板,界定通过该第一板延伸之一第一通路;一第二介电电路板,界定通过该第二板延伸之一第二通路;于该第一电路板与该第二电路板之间配置之一介入片(interposer)层,该介入片层界定通过该介入片之一开口,其中该第一通路、该第二通路、及该开口系皆互相对准及互相立即邻接配置;及于该第一通路、该第二通路、及该开口之至少一种之内配置之一种导电微结构,该微结构自包含(i)约2至约90重量%之至少一种高熔点颗粒相物质、(ii)约4至约93重量%之至少一种低熔点物质、及(iii)约1至约35重量%之至少一种树脂与至少一种交联剂之一种组合之一种组合物形成。54.如申请专利范围第53项之多层电子组件,其中该组合物包含约10至约90重量%之(i)、约10至约90重量%之(ii)、及约3至约30重量%之(iii)。55.如申请专利范围第53项之多层电子组件,其中该导电微结构具有一种实质地连续之金属间相。56.如申请专利范围第54项之多层电子组件,其中该导电微结构具有一种实质地连续之金属间相。57.一种多层电子组件,包含:一第一介电电路板,界定通过该第一板延伸之一第一通路;一第二介电电路板,界定通过该第二板延伸之一第二通路;于该第一电路板与该第二电路板之间配置之一介入片层,该介入片层界定通过该介入片之一开口,其中该第一通路、该第二通路、及该开口系皆互相对准及互相立即邻接配置;及于该第一通路、该第二通路、及该开口之至少一种之内配置之一种可烧结组合物,该组合物包含(i)以适合之比例选择以使铜-锡金属间化合物之一种实质地连续相能形成之粒子铜或具有铜之合金及粒子锡或具有锡之合金;及(ii)约5至约25重量%之至少一种树脂与至少一种交联剂之一种组合,其中于足够之加热之后,该组合物制造包含一种实质地连续之金属间相之一种微结构。58.如申请专利范围第57项之多层电子组件,其中该实质地连续之金属间相系至少部分地经由一种瞬时液相方法而形成。59.如申请专利范围第57项之多层电子组件,其中于该介入片层中界定之该开口具有于其中配置之该组合物。60.如申请专利范围第59项之多层电子组件,其中于该第一介电电路板中界定之该第一通路具有于其中配置之该组合物。61.如申请专利范围第59项之多层电子组件,其中于该第一介电电路板中界定之该第一通路系一第一涂镀金属之通路。62.如申请专利范围第61项之多层电子组件,其中该第一涂镀金属之通路系一第一封闭之涂镀金属之通路。63.如申请专利范围第61项之多层电子组件,其中该第一涂镀金属之通路具有于其中配置之该组合物。64.如申请专利范围第63项之多层电子组件,其中该第二通路系一第二涂镀金属之通路。65.如申请专利范围第64项之多层电子组件,其中该第二通路系一第二封闭之涂镀金属之通路。66.如申请专利范围第64项之多层电子组件,其中该第二涂镀金属之通路具有于其中配置之该组合物。67.如申请专利范围第53项之多层电子组件,另外包含:围绕该第一通路及该第二通路之至少一种之周围配置之一种导电附着垫。68.一种多层电子组件,包含:于一种叠堆之构形中配置之多片之电路板,其中每片板通常覆于一相邻之板之上、及该等板之至少一片界定通过该板延伸之一通路;于两片之该多片之电路板之间配置之至少一介入片层,其中该至少一介入片层界定通过该介入片延伸之一开口;及于该通路及该开口之至少一种之内配置之一种导电微结构,该微结构本质上由(i)一种高熔点颗粒相、(ii)一种低熔点物质、(iii)包含一种环氧树脂、一种交联剂、及一种固化-助溶剂组成之一种有机部分组成之一种组合物形成,其中该有机部分于在至少10psi之压力下加热至400℃之温度之后不产生有害数量之挥发性气体。69.如申请专利范围第68项之多层电子组件,其中该多片之电路板包括具有该通路之一第一板、包含一导电附着垫之一第二板,及于该介入片层中界定之该开口具有于其中配置之该组合物。70.一种电子组件,包含:一介电电路板,界定通过该板之厚度延伸之一通路;相邻该电路板配置之一介入片层,该介入片层界定通过该介入片延伸之一开口;及于该通路及该开口之至少一种之内配置之一种导电微结构,该微结构包含自(i)至少一种高熔点颗粒相物质、及(ii)至少一种低熔点物质形成之一种实质地一致之金属间相。71.如申请专利范围第70项之电子组件,其中该微结构系配置于在该介入片层中界定之该开口中、及该高熔点颗粒相物质系选自包括铜、镍、金、银及其之组合。72.如申请专利范围第71项之电子组件,其中该高熔点颗粒相系具有于约1至约6微米之范围内之平均粒子尺寸之铜粒子、该低熔点物质系于具有约1至约10微米之平均直径之粒子之形式之锡或一种具有锡之合金、及该铜比该锡之该比例系于约3:1至约0.9:1之范围内。73.一种电子组件,包含:一介电电路板,界定通过该板之厚度延伸之一通路;相邻该电路板配置之一介入片层,该介入片层界定通过该介入片延伸之一开口;及于该通路与该开口之至少一种之内配置之一种导电微结构,该微结构包含一种铜-锡金属间化合物,其中该金属间化合物构成至少大部分之该微结构。74.如申请专利范围第73项之电子组件,其中该微结构系于通过该介入片延伸之该开口中配置及该金属间化合物系选自包括Cu3Sn、Cu6Sn5.及其之组合。75.如申请专利范围第74项之电子组件,其中该金属间化合物构成实质地所有之该微结构。76.一种电子组件,包含:一第一介电基板,包含于该第一基板之一面上之一第一导电附着垫;一第二介电基板,包含于该第二基板之一面上之一第二导电附着垫;于该第一基板与该第二基板之间安置之一介入片层,该介入片层界定至少一开口;及于该介入片中界定之至少一开口中配置之一种导电微结构,该微结构包含自(i)至少一种高熔点颗粒相物质、及(ii)至少一种低熔点物质形成之一种实质地连续之金属相。77.如申请专利范围第76项之电子组件,其中该第一附着垫、该第二附着垫、及具有于其中配置之该微结构之至少一开口系互相对准并形成一种导电路径。78.如申请专利范围第76项之电子组件,其中该介入片层界定多个之开口,其中所有之该多个之开口具有于其中配置之该微结构。79.一种形成包含至少一电路板、至少一介入片层、及通过该介入片并到达该至少一板之一相邻表面延伸之至少一导电微结构之一种叠堆之多层电子组件之方法,该方法包含:提供至少一电路板及至少一介入片层,该介入片界定通过该介入片延伸之一开口;用包含(i)一种高熔点颗粒相物质、(ii)一种低熔点物质、及(iii)具有一种树脂及一种交联剂之一种有机部分之一种导电组合物填充该开口;将该至少一电路板及该至少一介入片置于一叠层作用压机之内之一叠堆之构形中;对于该组件施加一叠层力;加热该组件至一叠层温度,同时维持该叠层力;维持该叠层温度直到该导电组合物固化为止;藉此该组合物制造一种导电微结构。80.如申请专利范围第79项之方法,另外包含:于该叠层压机中之该叠堆之构形中之该至少一电路板及该至少一介入片之周围形成一种真空。81.如申请专利范围第80项之方法,其中于该叠堆之构形之周围形成之该真空系约1毫米汞柱。82.如申请专利范围第80项之方法,其中该叠层力系至少约10psi。83.如申请专利范围第79项之方法,其中该叠层温度系于约20℃至约400℃之范围内。84.如申请专利范围第83项之方法,其中该叠层温度系于约180℃至约325℃之范围内。85.如申请专利范围第79项之方法,其中维持该叠层温度历时约5分钟至约1小时之时间期间。86.如申请专利范围第79项之方法,其中于该方法之期间该多层组件系仅经历该叠层温度一次。87.如申请专利范围第79项之方法,其中该组合物包含约2至约90重量%之(i)、约4至约93重量%之(ii)、及约1至约35重量%之(iii)。88.如申请专利范围第87项之方法,其中该组合物包含约10至约90重量%之(i)、约10至约90重量%之(ii)、及约3至约30重量%之(iii)。89.如申请专利范围第87或88项之方法,其中该微结构包含一种实质地连续之金属间相。90.如申请专利范围第89项之方法,其中该组合物包含以适合之比例选择以造成于该微结构中铜-锡金属间化合物之一种实质地连续相之粒子铜或具有铜之合金及粒子锡或具有锡之合金、及该组合物之约5至约25重量%之至少一种树脂与至少一种交联剂,其中该生成之微结构包含一种实质地连续之金属间相。91.如申请专利范围第90项之方法,其中该实质地连续之金属间相系至少部分地经由一种瞬时液相方法而形成。92.一种形成包含具有于至少一面上配置之导电材料之一第一基板、一第二基板(其界定通过该第二基板自一第一面至一第二面延伸之一通路)、及于该通路中配置之一种组合物之一种叠堆之多层电子组件之方法,该组合物包含约2至约90重量%之至少一种高熔点颗粒相物质、约4至约93重量%之至少一种低熔点物质、及约1至约35重量%之至少一种树脂与至少一种交联剂之一种组合,该方法包含:将该第一基板及该第二基板置于一叠层作用压机之内之一叠堆之构形中;对于该第一及第二基板施加一叠层力;加热该第一及第二基板至一叠层温度同时维持该叠层力;及维持该叠层作用温度直到该组合物固化以形成一种导电微结构为止。93.如申请专利范围第92项之方法,其中该组合物包含约10至约90重量%之该至少一种高熔点颗粒相物质、约10至约90重量%之该至少一种低熔点物质、及约3至约30重量%之至少一种树脂与至少一种交联剂之该组合。94.如申请专利范围第93项之方法,其中该微结构包含一种实质地连续之金属间相。95.如申请专利范围第94项之方法,其中该微结构包含一种实质地连续之金属间相。96.如申请专利范围第93项之方法,其中该组合物包含以适合之比例选择以造成于该微结构中铜-锡金属间化合物之一种实质地连续相之粒子铜或具有铜之合金及粒子锡或具有锡之合金、及约5至约25重量%之该至少一种树脂与至少一种交联剂,其中该组合物制造包含一种实质地连续之铜-锡金属间相。97.如申请专利范围第96项之方法,其中该铜-锡金属间相系至少部分地经由一种瞬时液相方法而形成。98.一种经由申请专利范围第92,93,94,95,96或97项之方法而形成之多层电子组件。图式简单说明:第一图系根据本发明之一种部分地装配之较佳具体实施例多层电子组件之一种分解图;第二图系第一图之较佳具体实施例多层组件之一种分解图,具有于电路板上配置之附着垫及用本发明之组合物填充之介入片层(interposer layer)通路;第三图系第二图之组件之一种分解剖面图;第四图系根据本发明之另一种部分地装配之较佳具体实施例多层电子组件之一种分解图;第五图系第四图之较佳具体实施例多层组件之一种分解图,具有用本发明之组合物填充之电路板通路及介入片层开口(apertures);第六图系第五图之组件之一种分解剖面图;第七图系具有一个涂镀金属之通路之一种单层电路板之一种剖面图;第八图系于第四图-第六图中表示之多层之板及介入片叠层一起之一种剖面图;第九图系一种多层电子组件之一种部分图,详细地图示经由根据本发明之填充之通路及填充之开口而形成之电路径。第十图a至第十图e图示根据本发明之一种蚀刻包覆之叠片组件及其之装配。第十一图a至第十一图f图示根据本发明自单面之组件制造具有一种可能式样之填充之通路之一种多层电子组件之一种方法;第十二图a至第十二f图示根据本发明自单面之组件制造具有另一种可能式样之填充之通路之一种多层电子组件之一种方法;第十三图示根据本发明自多层之电路板或基板(每层具有于两个面上沈积之电路)、及利用涂镀金属之通路而形成之一种多层组件;第十四图示根据本发明自多层之电路板或基板(每层具有于两面上沈积之电路)、及利用关闭之涂镀金属之通路而形成之一种多层组件;第十五图示根据本发明自多层之电路板或基板(每层具有于两面上沈积之电路)、及利用盲填充之通路而形成之一种多层组件:第十六图系根据本发明经由一种直接晶片连接技术而电连接及物理地固定于一种基板之一种电子构件之一种分解图;第十七图系根据本发明于一种电子组件中提供于附着垫之间之电连接之一种改变之具体实施例之一种分解详细图;第十八图系图示根据本发明之一种导电微结构之一种显微镜相片;第十九图系根据本发明之较佳具体实施例方法制造之一种填充之通路之一种显微镜相片;及第二十图a及第二十图b以作显微镜相片图示根据本发明之较佳具体实施例方法制造之另一种填充之通路。
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