DE102011083893A1 - Ausgangswerkstoff einer Sinterverbindung und Verfahren zur Herstellung der Sinterverbindung - Google Patents

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Christiane Frueh
Michael Guenther
Martin Rittner
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sinterverbindung, einen Ausgangswerkstoff derselben und ein Verfahren zu deren Herstellung, weiterhin eine die Sinterverbindung enthaltende elektronische Schaltung, wobei der Ausgangswerkstoff sinterbare Partikel (102) aus mindestens einem Metall oder mindestens einer Metallverbindung und mindestens ein Flussmittel (103) umfasst. Erfindungsgemäß ist das Flussmittel (103) ein Reduktionsmittel und zugleich das Lösungsmittel des Ausgangswerkstoffs (100).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Sinterverbindung, einen Ausgangswerkstoff derselben und ein Verfahren zu deren Herstellung, weiterhin eine die Sinterverbindung enthaltende elektronische Schaltung, gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
  • Stand der Technik
  • Leistungselektronik wird in vielen Bereichen der Technik eingesetzt. Gerade in elektrischen oder elektronischen Geräten, in welchen große Ströme fließen, ist der Einsatz von Leistungselektronik unumgänglich. Die in der Leistungselektronik notwendigen Stromstärken führen zu einer Eigenerwärmung der enthaltenen elektrischen oder elektronischen Komponenten. Zusätzlich können die Komponenten der Leistungselektronik an Orten eingesetzt sein, die ständig einer erhöhten Temperatur ausgesetzt sind. Als Beispiele sind Steuergeräte im Automobilbereich zu nennen, die unmittelbar im Motorraum oder im Getrieberaum angeordnet sind. Dabei ist das Steuergerät außerdem einem ständigen Temperaturwechsel ausgesetzt, wodurch die enthaltenen elektrischen und/oder elektronischen Komponenten thermisch stark belastet werden. Im Allgemeinen sind Temperaturwechsel in einem Bereich bis zu einer Temperatur von 200 Grad Celsius üblich. Es werden jedoch zunehmend auch darüber hinaus gehende Einsatztemperaturen gefordert. Dadurch werden insgesamt erhöhte Anforderungen an die Zuverlässigkeit und die Funktionssicherheit von elektrischen oder elektronischen Geräten mit Leistungselektronik gestellt.
  • Üblicherweise erfolgt eine Anbindung von elektrischen oder elektronischen Komponenten – beispielsweise auf ein Trägersubstrat – durch eine Verbindungsschicht. Als eine derartige Verbindungsschicht sind Lotverbindungen bekannt, beispielsweise bleifreie Lotverbindungen aus Zinn-Silber oder Zinn-Silber-Kupfer. Bei höheren Einsatztemperaturen sind bleihaltige Lotverbindungen einsetzbar.
  • Bleihaltige Lotverbindungen sind jedoch durch gesetzliche Bestimmungen aus Gründen des Umweltschutzes hinsichtlich ihrer zulässigen technischen Anwendungen stark beschränkt. Alternativ bieten sich für den Einsatz bei erhöhten bzw. hohen Temperaturen, insbesondere über 200 Grad Celsius, bleifreie Hartlote an. Bleifreie Hartlote weisen in der Regel einen höheren Schmelzpunkt als 200°C auf. Problematisch daran ist, dass bei der Verwendung von Hartlot zur Ausbildung einer Verbindungsschicht nur wenige elektrische oder elektronische Komponenten als Fügepartner in Frage kommen, die den hohen Temperaturen beim Schmelzen der Hartlote standhalten können.
  • Eingesetzt werden auch Sinterverbindungen, die bereits bei niedrigen Temperaturen verarbeitet werden können und die dennoch für einen Betrieb bei erhöhten Temperaturen geeignet sind. So zeigt die Patentanmeldung DE 10 2007 046 901 Al derartige Sinterverbindungen. Zur Herstellung einer Sinterverbindung wird ein pastenförmiger Ausgangswerkstoff umfassend leicht zersetzbare Silberverbindungen sowie Silberflocken oder Nanosilber verwendet. Weiterhin kann im Ausgangswerkstoff beispielsweise Kupfer enthalten sein. Zur Ausbildung der Pastenform werden Lösungsmittel beigemischt. Bei einer Temperaturbehandlung des Ausgangswerkstoffs unter 300°C zersetzen sich die Silberverbindungen unter Ausbildung des elementaren Silbers und bilden zusammen mit den Silberflocken und dem Nanosilber die Sinterverbindung aus. Die Sinterverbindung wird eingesetzt zum Kontaktieren zweier Elemente. Die Kontaktierung kann bei einer Verwendung des beschriebenen Ausgangswerkstoffes bereits mit niedrigen Anpressdrücken der Kontaktierungspartner erfolgen.
  • Die DE 60221433 T2 offenbart eine Sinterverbindung, die aus einer Paste hergestellt wird, welche Partikel aus einer Silberverbindung enthält. Neben den Partikeln aus der Silberverbindung ist auch ein Reduktionsmittel in gelöster Form enthalten. Bei einer Temperaturbehandlung der Sinterpaste unterhalb von 200°C wird die Silberverbindung zum elementaren Silber reduziert unter Bildung der Sinterverbindung.
  • Die US 6,951,666 zeigt die Herstellung unterschiedlicher Sinterverbindungen. Dabei werden allgemeine Kombinationsmöglichkeiten verschiedener Ausgangselemente beschrieben. Als Ausgangselemente sind unter Anderem molekulare Metalle, zahlreiche metallische Partikel in Nano- oder Mikrogröße, Beschichtungen, Lösungsmittel, Additive, reduzierende Mittel, Kristallisationshemmer, Benetzungsmittel und weitere genannt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Ausgangswerkstoff einer Sinterverbindung bereitzustellen, mit welchem in einfacher Weise eine Sinterverbindung hergestellt werden kann, welche insbesondere auf Kupferoberflächen und auf Edelmetalloberflächen allgemein eine gute Haftung aufweist.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Sinterverbindung, einen Ausgangswerkstoff derselben und ein Verfahren zu deren Herstellung, weiterhin durch eine die Sinterverbindung enthaltende elektronische Schaltung mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
  • Der erfindungsgemäße Ausgangswerkstoff einer Sinterverbindung umfasst sinterbare Partikel aus mindestens einem Metall oder mindestens einer Metallverbindung und mindestens ein Flussmittel in der Funktion eines Reduktionsmittels. Kennzeichnend für die Erfindung ist, dass das Flussmittel zugleich das Lösungsmittel des Ausgangswerkstoffs ist.
  • Mit anderen Worten wird das Lösungsmittel, welches üblicherweise in einem Ausgangswerkstoff einer Sinterverbindung vorgesehen ist, durch die Verwendung des Flussmittels – insbesondere vollständig – ersetzt. Es soll bevorzugt kein Lösungsmittel zusätzlich zum Flussmittel im Werkstoff vorgesehen sein.
  • Das in dem Ausgangswerkstoff enthaltene Flussmittel ist in vorteilhafter Weise in der Lage, die Oberfläche eines Fügepartners, auf welcher der Ausgangswerkstoff aufgetragen ist, beim Sintern zu reduzieren (d. h. zu entoxidieren), die erneute Oxidbildung vor und während des Sintervorgangs auf der Oberfläche zu verhindern und Einschlüsse von Fremdstoffen zu verringern. Hierin unterscheidet sich die Funktion des Flussmittels grundlegend von der des üblich eingesetzten Lösungsmittels, welches definitionsgemäß inert ist gegenüber den gelösten oder dispergierten Bestandteilen. In vorteilhafter Weise ist mittels dem im Ausgangswerkstoff vorgesehene Flussmittel eine oxidfreie Oberfläche des Fügepartners sichergestellt, so dass die auszubildende Sinterverbindung an dieser anhaften kann. Ferner ist das Flussmittel in der Lage auch gegenüber den im Ausgangswerkstoff enthaltenen Partikeln als Reduktionsmittel zu wirken. Bevorzugt werden Partikel, enthaltend eine Metallverbindung, insbesondere eine Oxidverbindung, zum elementaren Metall reduziert. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die im Ausgangswerkstoff enthaltenen Partikel, insbesondere an ihren Kontaktflächen zueinander, besonders gute Voraussetzungen zum Versintern aufweisen.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Ausgangswerkstoffs möglich.
  • Als Flussmittel können beispielsweise Kolophonium, auf Kolophonium basierende Harzsysteme oder Systeme auf der Basis von Carbonsäuren eingesetzt werden, wie zum Beispiel Carbonsäuren mit 2–50 C-Atomen und mit bis zu zwei aromatischen Ringen, wie Benzoesäure, Zitronensäure, Adipinsäure, Zimtsäure und Benzylsäure, Fettsäuren, wie zum Beispiel gesättigte Fettsäuren, wie Ölsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Margarinsäure, Stearinsäure oder Arachinsäure, Dicarbonsäuren, wie zum Beispiel Malonsäure, Maleinsäure, Octan-, Nonan-, Dodecansäure, Aminsäuren wie zum Beispiel Glutaminsäure, Hydroxycarbonsäuren wie zum Beispiel Milchsäure, Naphtholen, Enolen, Phenolen, Aminen, wie zum Beispiel Amine mit 6–100 C-Atomen, die vorzugsweise tertiär sein können, Alkohole, wie zum Beispiel Gylkol oder Glycerin.
  • Vorzugsweise ist das Flussmittel bei Lagerungstemperatur, wie beispielsweise Raumtemperatur, nicht flüchtig. Bevorzugt ist das Flussmittel derart ausgewählt, dass ein oben beschriebener Reduktionsvorgang noch unterhalb der Sintertemperatur der im Ausgangswerkstoff enthaltenen Partikel einsetzt.
  • Das Volumenverhältnis von eingesetzten Partikel zu verwendetem Flussmittel beträgt in dem erfindungsgemäßen Ausgangswerkstoff beispielsweise 1:1. Es kann aber auch beispielsweise zur Anpassung der Viskosität und der Sintereigenschaften in weitem Rahmen variiert werden. Der Gewichtsanteil des Flussmittels bezogen auf das Gesamtgewicht des Ausgangswerkstoffs kann beispielsweise zwischen 5 Gew.-% und 40 Gew.-% liegen.
  • Der Anteil des Flussmittels liegt vorzugsweise im Bereich von 5–20 Gew.-%, mehr bevorzugt im Bereich von 7–18 Gew.-% und insbesondere bevorzugt im Bereich von 9–16 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Ausgangswerkstoffs.
  • In günstiger Weise ergibt sich dann eine besonders hohe thermische und/oder elektrische Leitfähigkeit der aus dem erfindungsgemäßen Ausgangswerkstoff hergestellten Sinterverbindungen. Zusätzlich fallen infolge des Reduktionsprozesses nur geringe Mengen an gasförmigen Nebenprodukten an.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die sinterbaren Partikel Silber, Gold, Platin, Palladium und/oder Kupfer enthalten oder daraus gebildet sein. Als Metallpartikel eignen sich Flakes oder Pulver mit Partikelgrößen im nano- oder mikrometer-Bereich. Insbesondere können die sinterbaren Partikel beispielsweise auf Basis von Silber, Kupfer oder Aluminium und ineinander gut lösliche Mischungen davon wie Cu/Ag, Au/Ag, Cu/Au, Ag/Au, Ag/Pd, und Pd/Pt ausgewählt sein. Ebenso denkbar sind Metallverbindungen, insbesondere Oxidverbindungen, der zuvor genannten Werkstoffe.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die sinterbaren Partikel beschichtet sein mit einem organischen Material, mit einer organischen Metallverbindung und/oder mit einem Metalloxid oder mit einer Mischung daraus.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Beschichtung der sinterbaren Partikel als organisches Material einen primären oder sekundären Alkohol, ein Amin, eine organische Säure und/oder eine Fettsäure, insbesondere Isostearinsäure, Stearinsäure, Ölsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Octansäure, Decansäure oder eine Mischung daraus, enthalten. Je nach Wahl der organischen Beschichtung der sinterbaren Partikel kann die reduzierende Wirkung des Flussmittels hinsichtlich der in situ zur Verfügung gestellten Oberfläche der sinterbaren Partikel positiv beeinflusst werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Form der Erfindung ist ein Silbercarbonat, ein Silberlactat, ein Silberstearat oder ein Natriumcarbonat als organische Metallverbindung und/oder Silberoxid oder Kupferoxid als Edelmetalloxid enthalten, insbesondere als Beschichtung auf den Partikeln. Grundsätzlich werden bei diese weiteren vorteilhaften Formen des Ausgangswerkstoffs die organischen Metallverbindungen bzw. das bevorzugte Edelmetalloxid bei einer Temperaturbehandlung des Ausgangswerkstoffes mittels des Flussmittels zu dem elementar zugrunde liegenden Metall bzw. Edelmetall, z.B. Silber, reduziert. Dadurch weist die auf diese Weise aus dem Ausgangswerkstoff gebildete Sinterverbindung eine besonders hohe thermische und/oder elektrische Leitfähigkeit auf.
  • Des Weiteren sind die sinterbaren Partikel bevorzugt sphärisch und/oder plättchenförmig ausgebildet. Eine Mischung derartiger Partikelgeometrien gegebenenfalls zusammen mit kugelförmigen Partikeln ermöglicht eine hohe Dichte der aus dem Ausgangswerkstoff gebildeten Sinterverbindung.
  • In einer bevorzugten weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Flussmittel eine organische Säure, insbesondere eine aromatische Carbonsäure wie zum Beispiel Benzeosäure, Ameisensäure, Essigsäure, Malonsäure, Maleinsäure, Octan-, Nonan-, Dodecansäure; Glutaminsäure, Zitronensäure, Adipinsäure, Zimtsäure oder Milchsäure.
  • Der Ausgangswerkstoff wird vorzugsweise als Paste bereitgestellt. Die Viskosität der Paste ist dabei maßgeblich durch das beigemischte Flussmittel oder ein Flussmittelgemisch einstellbar.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Sinterverbindung hergestellt aus einem Ausgangswerkstoff wie vorstehend beschrieben, wobei die Sinterverbindung eine elektrische Leitfähigkeit zwischen 30 MS/m und 45 MS/m, insbesondere zwischen 36 MS/m und 44 MS/m, aufweist.
  • Eine Sinterverbindung hergestellt aus einem Ausgangswerkstoff wie vorstehend beschrieben kann eine thermische Leitfähigkeit zwischen 200 W/mK und 300 W/mK aufweisen. Insbesondere kann die thermische Leitfähigkeit der Sinterverbindung zwischen 220 W/mK und 275 W/mK betragen.
  • In einer Ausgestaltung der Sinterverbindung kann die Sinterverbindung eine Silbersinterverbindung sein. Bevorzugt ist die Silbersinterverbindung aus einem Ausgangswerkstoff enthaltend Partikel aus Silber und/oder Silberverbindungen und Ameisensäure als Flussmittel ausgebildet. Dabei weist Ameisensäure in vorteilhafter Weise eine hervorragende chemische Reaktivität gegenüber Oxiden auf und ist leicht rückstandsfrei zu verdampfen. Gleichzeitig ist eine Silbersinterverbindungsschicht besonders bevorzugt, weil Silberpartikel gut sinterbar und verarbeitbar sind bei exzellenten Eigenschaften im Hinblick auf elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften der gesinterten Schicht.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin auch eine elektronische Schaltung mit einer Sinterverbindung wie vorstehend beschrieben, wobei die elektronische Schaltung die Sinterverbindung als elektrische, thermische und/oder mechanische Verbindung einer elektronischen Komponente zu insbesondere einer Kupferkomponente oder einer Komponente mit Kupferoberfläche darstellt.
  • Insbesondere im Zusammenwirken mit Kupferoberflächen kann eine Sinterverbindung, welche aus dem erfindungsgemäßen Ausgangswerkstoff hergestellt ist, eine sehr gute Haftung erzielen. Das Flussmittel, das insbesondere die Kupferoberfläche während des Fügevorgangs oxidfrei hält, wird in ausreichendem Maße zur Verfügung gestellt und die Kontaktierung der zu fügenden Oberfläche wird nicht durch zusätzlich anwesendes Lösungsmittel, welches während des Fügevorgangs zusätzliche Volumina Dampf entwickelt, gestört. Eine elektronische Schaltung kann auf diese Weise mit einer reduzierten Gefahr von Fehlstellen in der Anbindung der elektronischen Komponenten hergestellt werden.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin auch ein Verfahren zur Ausbildung einer thermisch und/oder elektrisch leitenden Sinterverbindung. Ausgegangen wird hierbei von einem Ausgangswerkstoff der vorbeschriebenen Art, der zwischen beispielsweise zwei Fügepartner gebracht wird. Bevorzugte Fügepartner sind elektrische und/oder elektronische Komponenten mit Kontaktstellen, die in unmittelbaren physischen Kontakt mit dem Ausgangswerkstoff gebracht werden. Hierbei kann der Ausgangswerkstoff in Form einer Druckpaste beispielsweise mittels Sieb- oder Schablonendruck auf die Kontaktstellen aufgetragen werden. Ebenso ist der Auftrag durch lnjekt- oder Dispensverfahren möglich.
  • Anschließend wird die Sinterverbindung durch eine Temperaturbehandlung des Ausgangswerkstoffes ausgebildet. Die Temperaturbehandlung kann in einem Schritt oder in mehreren Schritten stufenweise erfolgen. Typischerweise liegen die Temperaturen in diesem Schritt im Bereich von 150°C bis ca. 350°C, wobei insbesondere die zu fügenden Bauteile und deren Materialien einen nach oben limitierenden Faktor darstellen, da eine Beeinträchtigung der elektronischen Bauteile durch die Temperaturbehandlung zu vermeiden ist.
  • Bevorzugt sind Fügepartner mit Kontaktstellen aus einem Edelmetall vorgesehen, beispielsweise aus Gold, Silber oder einer Legierung aus Gold oder Silber. Weiter bevorzugt sind Kontaktstellen mit einer Kupferoberfläche vorgesehen.
  • Bei der Temperaturbehandlung zur Ausbildung der Sinterverbindung oder auch in einer vor gelagerten Temperaturbehandlung mit einer insbesondere geringeren Temperatur als die Sintertemperatur kann das Flussmittel dann eine Reduktion insbesondere von möglichen Oxiden auf der Oberfläche des Fügepartners und/oder auf der Oberfläche der sinterbaren Partikel bewirken, welches zu verbesserten Ergebnissen der resultierenden Baugruppe führt. Alternativ kann das Flussmittel auch in diesem Fall eine möglicherweise vorhandene Beschichtung der sinterbaren Partikel auflösen, um diese für den nachfolgenden Sinterschritt zu aktivieren. Dies kann zum Beispiel dadurch geschehen, dass das Flussmittel eine Verbrennungsreaktion der Beschichtung katalysiert, die Beschichtung in die flüssige Phase bringt und dadurch leichter verdampfen lässt oder mit der Beschichtung unter Bildung eines inerten Materials bindet.
  • Auf diese Weise kann im Fügebereich vorteilhafterweise vor der Ausbildung einer Sinterschicht ein Flussmittel zur Verfügung gestellt werden, ohne dass es mit einem aufwendigen Auftragungsverfahren auf die Oberfläche aufgebracht wird.
  • In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann das zu fügende Bauteil zunächst zumindest mit der zu fügenden Fläche in ein Bad aus reinem Flussmittel eingetaucht werden und danach wird der Ausgangswerkstoff auf der Fügefläche bereitgestellt.
  • Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, eine zusätzliche Menge des Flussmittels unmittelbar auf der zu fügenden Oberfläche bereit zu stellen. Insbesondere für solche Fügeverfahren, in denen das Flussmittel auch die Aufgabe übernimmt, eine Beschichtung der sinterbaren Partikel aufzulösen, ist dies bevorzugt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:
  • 1 schematisch den Ausgangswerkstoff gemäß der vorliegenden Erfindung in Form einer Paste, und
  • 2 schematisch eine elektronische Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • In den Figuren sind gleiche Bauteile und Bauteile mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • In 1 wird schematisch ein Ausgangswerkstoff 100 einer Sinterverbindung 112 gemäß der vorliegenden Erfindung in Pastenform gezeigt, welcher sinterbare Partikel 102 aus mindestens einem Metall oder mindestens einer Metallverbindung und mindestens ein Flussmittel 103 umfasst. Das Flussmittel 103 ist zugleich das Lösungsmittel des Ausgangswerkstoffs 100, welcher insbesondere auf Kupferoberflächen vorteilhaft einsetzbar ist. Die sinterbaren Partikel 102 können insbesondere Silber, Gold, Platin, Palladium und/oder Kupfer enthalten und weisen eine optionale Beschichtung 105 auf, welche aus einem organischen Material, mit einer organischen Metallverbindung und/oder mit einem Metalloxid oder aus einer Mischung daraus gebildet ist. Die optionale Beschichtung 105 der sinterbaren Partikel 102 kann als organisches Material einen primären oder sekundären Alkohol, ein Amin, eine organische Säure und/oder eine Fettsäure, insbesondere Isostearinsäure, Stearinsäure, Ölsäure, Laurinsäure oder eine Mischung daraus, enthalten. Als organische Metallverbindung kann die Beschichtung 105 Silbercarbonat, Silberlactat, Silberstearat oder Natriumcarbonat enthalten und als Metalloxid kann die optionale Beschichtung 105 der sinterbaren Partikel 102 insbesondere Silberoxid oder Kupferoxid enthalten. Das Flussmittel 103 ist vorzugsweise eine organische Säure, insbesondere eine aromatische Carbonsäure wie Benzoesäure, Ameisensäure, Essigsäure, Zitronensäure, Adipinsäure, Zimtsäure eine Dicarbonsäure wie Malonsäure, Maleinsäure, Octan-, Nonan-, Dodecansäure; eine Aminsäure wie Glutaminsäure, eine Hydroxycarbonsäure wie Milchsäure, oder ein Naphthol, Enol, oder Phenol, und bevorzugt flüssig oder verflüssigbar bei Trocknungs- oder Sintertemperaturen.
  • In 2 wird schematisch eine elektronische Schaltung mit einer Sinterverbindung 112 aus dem Ausgangswerkstoff der vorliegenden Erfindung gezeigt, wobei die elektronische Schaltung die Sinterverbindung 112 als elektrische, thermische und/oder mechanische Verbindung einer elektronischen Komponente 110 zu insbesondere einer Kupferkomponente oder einer Komponente mit Kupferoberfläche 111 umfasst. Der Ausgangswerkstoff für die Sinterverbindung 112 ist in Form einer Druckpaste oder einer Ink-Jet-Tinte oder als Formteil ausgebildet und wurde mit einem Druck- oder Klebe- beziehungsweise mit einem Laminierverfahren auf die zu fügenden Komponenten 111 und 110 aufgebracht beziehungsweise mit diesen in Kontakt gebracht. Anschließend wird die Sinterverbindung 112 durch Temperatur- und/oder Druckbeaufschlagung aus dem Ausgangswerkstoff ausgebildet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102007046901 A1 [0005]
    • DE 60221433 T2 [0006]
    • US 6951666 [0007]

Claims (15)

  1. Ausgangswerkstoff einer Sinterverbindung (101), insbesondere auf Kupferoberflächen, umfassend sinterbare Partikel (102) aus mindestens einem Metall oder mindestens einer Metallverbindung und mindestens ein Flussmittel (103), dadurch gekennzeichnet, dass das Flussmittel ein Reduktionsmittel und (103) zugleich das Lösungsmittel des Ausgangswerkstoffs (100) ist.
  2. Ausgangswerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die sinterbaren Partikel (102) Silber, Gold, Platin, Palladium und/oder Kupfer enthalten.
  3. Ausgangswerkstoff nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die sinterbaren Partikel (102) beschichtet sind mit einem organischen Material, mit einer organischen Metallverbindung und/oder mit einem Metalloxid oder mit einer Mischung daraus.
  4. Ausgangswerkstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (105) der sinterbaren Partikel (102) als organisches Material einen primären oder sekundären Alkohol, ein Amin, eine organische Säure und/oder eine Fettsäure, insbesondere Isostearinsäure, Stearinsäure, Ölsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Octansäure, Decansäure oder eine Mischung daraus, enthält.
  5. Ausgangswerkstoff nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (105) der sinterbaren Partikel (102) als organische Metallverbindung Silbercarbonat, Silberlactat, Silberstearat oder Natriumcarbonat enthält.
  6. Ausgangswerkstoff nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (105) der sinterbaren Partikel (102) als Metalloxid Silberoxid oder Kupferoxid enthält.
  7. Ausgangswerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Flussmittel (103) eine organische Säure, insbesondere Benzeosäure, Ameisensäure, Essigsäure, Malonsäure, Maleinsäure, Octan-, Nonan-, Dodecansäure; Glutaminsäure, Zitronensäure, Adipinsäure, Zimtsäure oder Milchsäure, ist.
  8. Sinterverbindung (112) hergestellt aus einem Ausgangswerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sinterverbindung eine elektrische Leitfähigkeit zwischen 30 MS/m und 45 MS/m, insbesondere zwischen 36 MS/m und 44 MS/m, aufweist.
  9. Sinterverbindung (112) hergestellt aus einem Ausgangswerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sinterverbindung eine thermische Leitfähigkeit zwischen 200 W/mK und 300 W/mK, insbesondere zwischen 220 W/mK und 275 W/mK, aufweist.
  10. Sinterverbindung (112) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sinterverbindung (112) eine Silbersinterverbindung ist.
  11. Elektronische Schaltung mit einer Sinterverbindung nach einem der Ansprüche 8, 9 oder 10, wobei die elektronische Schaltung die Sinterverbindung (112) als elektrische, thermische und/oder mechanische Verbindung einer elektronischen Komponente (110) zu insbesondere einer Kupferkomponente oder einer Komponente mit Kupferoberfläche (111) darstellt.
  12. Verfahren zur Ausbildung einer Sinterverbindung (112), insbesondere auf einer Kupferoberfläche (111), wobei ein Ausgangswerkstoff der Sinterverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 vorgesehen wird, umfassend folgende Schritte: – Bereitstellen des Ausgangswerkstoffs, – Ausbilden der Sinterverbindung durch eine Temperaturbehandlung des Ausgangswerkstoffs, wobei die Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des Flussmittels und unterhalb der Schmelztemperatur der Partikel liegt.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des im Ausgangswerkstoff enthaltenen Flussmittels (103) auf der Oberfläche eines Fügepartners (111), auf welcher der Ausgangswerkstoff aufgetragen wird, und/oder auf den Kontaktflächen der im Ausgangswerkstoff enthaltenen Partikel (102) beim Sintern ein Reduktionsvorgang noch unterhalb der Sintertemperatur der im Ausgangswerkstoff enthaltenen Partikel (102) einsetzt.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das zu fügende Bauteil (110) zunächst zumindest mit der zu fügenden Fläche in ein Bad aus reinem Flussmittel (103) eingetaucht wird und danach der Ausgangswerkstoff auf der Fügefläche bereitgestellt wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12, oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangswerkstoff in Form einer Druckpaste ausgebildet ist.
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