TWI784320B - 燒結組成物、其製造和使用方法及其用途 - Google Patents

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沙米克 戈沙爾
奈馬亞庫馬 賈吉
雷米亞 錢德蘭
馬諾哈蘭 維諾德
巴瓦 辛
巴隆 達斯
尼維迪沙 納加拉詹
拉胡爾 勞特
奧斯卡 哈夏列夫
蘭吉特 潘德拉
塞博利亞 德瓦拉揚
安布汗 盧斯托吉
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Abstract

一種燒結組成物，其基本上由下列組成：溶劑；及溶解在該溶劑中之金屬錯合物，其中：以該燒結組成物之總重量計，該燒結組成物含有至少60wt.%的該金屬錯合物；且以該燒結組成物之總重量計，該燒結組成物含有至少20wt.%的該金屬錯合物之該金屬。

Description

燒結組成物、其製造和使用方法及其用途
本發明係關於一種燒結組成物及製造該燒結組成物之方法、該燒結組成物之用途、燒結金屬沉積物及在基材上形成該燒結金屬沉積物之方法、晶粒附接方法、在基材上形成電路或互連之方法、形成接點之方法、燒結接點、及製造焊接總成之方法。
在電子產業中，半導體裝置互連至基材係裝置封裝之重要部分。在現今的印刷電子產品(printed electronics)時代，對具有低溫處理及高導電率和導熱率的互連材料有巨大的需求。
導電黏著劑及焊料膏(其等仍廣泛用作互連件)在高溫操作中具有限制，導致銲料接點疲勞及諸如金屬間化合物生長之可靠性問題。這些材料亦具有相對低的導熱率及導電率。
燒結接點為焊接接點提供替代方案。例如，使用奈米粒子形成燒結接點係有利的，因為相較於形成焊接接點，彼等可在較低溫度下燒結或熔合。由於銀系燒結材料的較高導熱率及導電率，彼等在印刷電子中係非常令人關注的，特別是如果形成純銀的接點時。彼等在高溫應用中亦不具有 太多疲勞問題。與焊接不同的是，燒結現象是一種原子擴散程序，其消除焊接的中間液相並因此解決晶粒的碎裂(chipping)及游移(swimming)問題。通常，該金屬晶粒附接材料係基於技術平台，諸如：奈米粒子系材料、聚合物黏合劑中的微米尺寸片、或金屬微米片與金屬有機化合物之混合物。奈米粒子系晶粒附接材料一般具有分離問題，因為奈米粒子通常傾向於黏聚，尤其是黏聚會堵塞噴墨的噴嘴使彼等通常更難以處理。除了穩定性問題，這些黏聚的奈米粒子亦係印刷缺陷的潛在原因。已經藉由用具有長碳鏈之有機部分封端之奈米粒子來解決黏聚問題。連同經封端之奈米粒子一起的互連材料通常係由聚合物、添加劑/活化劑及有機溶劑所組成。這些有機材料係晶粒附接產業中的一個主要考量，因為其等會加劇空隙百分比並且最終導致熱及動力循環失效。
產業中廣泛用於晶粒附接應用的第二種方法係使用金屬有機化合物與金屬薄片之混合物。金屬有機化合物熔融並分解以在微米金屬片之間形成金屬橋，從而增加金屬之接觸點及配位數，其繼而增加金屬層之緻密程度、增強材料的強度並得到總成。
先前技術之金屬晶粒附接材料的另一個問題在於，此類材料在其製造中需要許多步驟，從而增加其製造的時間及成本。因此，有需要提供金屬燒結/晶粒附接材料，其等之製造需要更少的步驟，以降低其製造的時間及成本。
例如，WO 2014/068299及WO 2015/155542係關於包含金屬粒子之燒結粉末。在其中亦討論使用封端劑來防止黏聚。
文獻報導描述使用銀有機前驅物(如新癸酸銀及2-乙基己酸銀)及銅前驅物(如甲酸銅及乙酸銅)用於噴墨印刷的導電油墨之合成。金屬有機系導電油墨的主要缺點在於其等在有機溶劑中的溶解度有限，從而大幅降低增加該組成物之金屬含量的可能性。低金屬含量限制可產生之線的厚度，且亦導致具有低黏度的組成物，其對於印刷應用而言並非所欲的。因此，有需要在組成物中增加該金屬含量，以用於燒結及/或晶粒附接應用。
許多記載的金屬-有機油墨基本上係用於可撓性電子應用，諸如無線射頻識別(radio frequency identification,RFID)讀取器、轉發器天線、有機發光二極體(OLED)之互連、有機薄膜電晶體、及基材上之印刷電路。這些金屬有機系的分子油墨不適用於網版印刷及模版印刷應用，因為其等之極低的黏度。晶粒附接材料的黏度在印刷應用中扮演重要角色。進一步地，先前技術油墨具有低金屬含量，並因此最終結果係薄金屬線或塗層。
因此，需要提供一種更簡單及更便宜的燒結組成物，該組成物更容易製造且可提供經改良善的接點強度、優良的印刷線及電路，並且在該等接點中具有較少的碳雜質而導致較高的導電性及導熱性。
本發明試圖解決與先前技術相關聯的至少一些問題或至少為其提供商業上可接受的替代性解決方案。進一步地，本發明揭示使用所揭示之材料及程序的新總成、裝置、及組件的構造/製造。
在第一態樣中，本發明提供一種燒結組成物，其基本上由下列所組成：溶劑；及溶解在該溶劑中之金屬錯合物，其中：以該燒結組成物之總重量計，該燒結組成物含有至少60wt.%的該金屬錯合物；且以該燒結組成物之總重量計，該燒結組成物含有至少20wt.%的該金屬錯合物之該金屬。
此外，本發明提供此新組成物之用途的實例，其與本文所討論之程序結合以製造新裝置，諸如用於電源及其他電子裝置、在各種金屬基材及聚合物基材，如PET、PC、PI等上之印刷互連件及電路之燒結晶粒附接方法、以及在各種組件、部件、及表面上的塗層。
除非清楚指示相反情況，否則如本文中所定義的各態樣或實施例可與任何其他(多個)態樣組合。具體地，指示為較佳或有利的任何特徵可與指示為較佳或有利的任何其他特徵組合。
如本文中所使用，用語「燒結組成物(sintering composition)」可涵蓋能夠形成燒結金屬沉積物或燒結接點之組成物。不受理論束縛，據認為此類燒結係由於原子擴散而發生。
如本文中所使用，用語「金屬錯合物(metal complex)」可涵蓋例如由配位基或金屬鹽錯合的金屬陽離子。金屬錯合物可包括不同元素之一或多種不同金屬原子。金屬中心可係中性或陽離子性。等配位基可係中性或陰離子性。
燒結組成物基本上由該溶劑及溶解在該溶劑中的該金屬錯合物所組成。如本文中所使用，措辭「基本上由...所組成(consisting essentially of)」或「基本上由...所組成(consists essentially of)」係解讀為除了強制性組分外允許其他組分的含量存在，前提是所請求之組成物的基本特性不會受到該等其他組分存在的實質影響。因此，如本文中所使用，措辭「基本上由...所組成(consists essentially of)」亦涵蓋在該燒結組成物中不會實質影響該燒結組成物之基本特性的無可避免的雜質發生。較佳地，燒結組成物由溶劑及溶解 在該溶劑中之金屬錯合物所組成。在替代性較佳實施例中，燒結組成物包含溶劑及溶解在該溶劑中之金屬錯合物。
藉由「基本上由所載元素所組成」或「由所載元素所組成」，本發明之燒結組成物實質上不含金屬粒子。如本文中所使用，用語「實質上(substantially)」意指，以該燒結組成物之總重量計，該燒結組成物一般包含小於1wt.%的金屬粒子，較佳係小於0.1wt.%的金屬粒子，且更佳地例如該燒結組成物完全不含金屬粒子。
此外，藉由「基本上由所載元素所組成」或「由所載元素所組成」，該燒結組成物實質上不含該金屬錯合物之粒子。如本文中所使用，用語「實質上(substantially)」意指，以該燒結組成物之總重量計，該燒結組成物一般包含小於1wt.%的該金屬錯合物之粒子，較佳地小於0.1wt.%的該金屬錯合物之粒子，且更佳地該燒結組成物完全不含該金屬錯合物之粒子。由於該金屬錯合物於該溶劑中的高溶解度，這可係可能的。該燒結組成物可實質上不含該金屬錯合物之粒子，因為實質上所有該金屬錯合物均係溶解在該溶劑中。具體而言，以該燒結組成物中的金屬錯合物之總量計，該燒結組成物中至少90wt.%的該金屬錯合物可溶解在該溶劑中，較佳地該燒結組成物中至少95wt.%的該金屬錯合物可溶解在該溶劑中，更佳地該燒結組成物中至少98wt.%的該金屬錯合物可溶解在該溶劑中，甚至更佳地，以該燒結組成物中的金屬錯合物之總量計，該燒結組成物中至少99wt.%的該金屬錯合物可溶解在該溶劑中，仍甚至更佳地，以該燒結組成物中的金屬錯合物之總量計，該燒結組成物中至少99.5wt.%的該金屬錯合物可溶解在該溶劑中，仍甚至更佳地，以該燒結組成物中的金屬錯合物之總量計，該燒結組成物中至少99.9 wt.%的該金屬錯合物可溶解在該溶劑中，且最佳地該金屬錯合物完全溶解在該溶劑中。有利地，因為該燒結組成物可實質上不含該金屬錯合物之粒子，因此可實質上不含懸浮粒子，所以該燒結組成物可具有有利的長期物理穩定性，且亦具有針對印刷的所欲性質。
此外，藉由「基本上由所載元素所組成」或「由所載元素所組成」，該燒結組成物實質上不含有機聚合物，且較佳地實質上不含聚合物。如本文中所使用，用語「實質上(substantially)」意指，以該燒結組成物之總重量計，該燒結組成物一般包含小於1wt.%的有機聚合物或聚合物，較佳係小於0.1wt.%的有機聚合物或聚合物，且更佳地該燒結組成物完全不含有機聚合物或聚合物。由於本發明之燒結組成物實質上不含金屬粒子，因此不需要聚合物或其他添加劑或穩定劑來限制任何粒子的黏聚。因此，該燒結組成物非常簡單，並且包含較少的組分而導致較少的複雜性。有利地，這亦可意指在使用該燒結組成物所製成的燒結接點中可能有更少的有機雜質，使得能夠製造出更強且可展現改善的導熱率及導電率性質的燒結接點。
此外，藉由「基本上由...所組成(consisting essentially of)」或「由...所組成(consisting of)」，該燒結組成物實質上不含金屬氧化物。如本文中所使用，用語「實質上(substantially)」意指，以該燒結組成物之總重量計，該燒結組成物一般包含小於1wt.%的金屬氧化物，較佳地小於0.1wt.%的金屬氧化物，且更佳地該燒結組成物完全不含金屬氧化物。
以該燒結組成物之總重量計，該燒結組成物含有至少60wt.%的該金屬錯合物。因此，在該燒結組成物中的金屬含量可經最大化/最佳化。在該組成物中大量的錯合物，亦即大的錯合物對溶劑比，可為該組成物提供 足夠及所欲黏度以用於印刷應用。此外，由於較低溫度的(預燒結)乾燥步驟及/或較短的(預燒結)乾燥步驟，對應的較少量溶劑可使該溶劑完全被移除。較佳地，以該燒結組成物之總重量計，該燒結組成物含有至少70wt.%、更佳係至少75wt.%。在溶液中(相對於在懸浮液中)提供至少60wt.%的金屬錯合物的能力係下文所述之燒結組成物獨特的製造方法的結果。該燒結組成物可含有至多95wt.%的金屬錯合物，例如至多90wt.%的金屬錯合物或至多85wt.%的金屬錯合物。該燒結組成物較佳地含有至多95wt.%的金屬錯合物、更佳係至多90wt.%的金屬錯合物、甚至更佳係至多85wt.%的金屬錯合物。
該燒結組成物基本上由(或由)該溶劑及溶解在該溶劑中的金屬錯合物所組成。因此，以該燒結組成物之總重量計，該燒結組成物可含有例如5至40wt.%溶劑、或10至35wt.%的溶劑、或15至30wt.%的溶劑、或15至25wt.%的溶劑。
以該燒結組成物之總重量計，該燒結組成物含有至少20wt.%的該金屬錯合物之金屬。換言之，在該燒結組成物中的金屬總量係至少20wt.%，其全部均以金屬錯合物的形式溶解在該溶劑中。在該燒結組成物中較高濃度的金屬意指在預燒結乾燥步驟期間必須蒸發較少的溶劑。有利地，此可減少燒結程序的時間及成本。再者，該燒結組成物中的較高金屬濃度意指該燒結組成物可能變得更黏稠，此對於印刷應用而言係所欲的。又，增加金屬含量會促進燒結層的緻密化，從而增加總成中接點之接合線厚度，其可能導致更大的接合強度。此亦可能夠產生較厚的線，而不需進行多個沉積及燒結步驟。較佳地，該燒結組成物以該燒結組成物之總重量計含有至少25wt.%的金屬，較佳地以該燒結組成物之總重量計至少30wt.%的金屬，更佳係至少 35wt.%的金屬，甚至更佳地係至少40wt.%的金屬，又甚至更佳地係以該燒結組成物的總重量計至少50wt.%的金屬。該燒結組成物可含有至多95wt.%的金屬，例如至多90wt.%的金屬、或至多85wt.%的金屬。在較佳實施例中，該燒結組成物含有以該燒結組成物之總重量計60至80wt.%的金屬。
本發明人已驚訝地發現，如本文所述之燒結組成物可用作為奈米粒子系材料、聚合物黏合劑中微米尺寸薄片、及/或金屬微米薄片與金屬有機化合物之混合物的經改良替代物以用於晶粒附接應用。令人驚訝地發現，該燒結組成物可在低溫及/或低壓下燒結，以提供比先前技術的燒結組成物高的晶粒剪切強度及/或高的剝離強度之接點，且其可具有少的有機雜質。這可能是因為該組成物中不存在其他組分，諸如流變改質劑及聚合物，例如，其允許生產更純的燒結金屬沉積物或燒結接點。
再者，如本文所述之燒結組成物相較於先前技術的燒結組成物/粉末可更簡單地製造，亦即例如以較少的步驟並使用較少的起始材料，得到較少的複雜性。具體而言，該燒結組成物的製造可係單一步驟程序。有利地，該燒結組成物的製備不需要製造(金屬)粉末的中間步驟。這具有的優點在於，本發明之燒結組成物可以較低成本製造，同時獲得可相比、或實際上經改良的燒結性質。由於基本上由該溶劑及溶解在該溶劑中的該金屬錯合物所組成的組成物較簡單，因此使用如本文所述之燒結組成物所製成的燒結接點可比使用先前技術之燒結粉末所製成者有利地展現更少的有機雜質。本發明之燒結組成物消除任何聚合物、黏合劑、活化劑、或添加劑的使用。此繼而被認為可促成優良的接點強度及可靠度，其可由本文所述之燒結金屬沉積物及/或燒結接點所展現。
有利地，本文所述之燒結組成物一般在室溫下係化學及物理穩定的。實際上，此可使該燒結組成物能夠在室溫下長時間儲存，並且可降低儲存成本。例如，當保持在琥珀色瓶中並在冷藏條件下時，該燒結組成物一般不會展現出黏度改變，且其性能不會隨時間劣化。
使用如本文所述之燒結組成物所形成的燒結金屬沉積物及/或燒結接點在比習知燒結組成物更低的處理溫度及壓力下亦可顯示高的導熱率及導電率。這些有利性質可歸因於例如高純度且緻密的金屬沉積物及可能形成的金屬接點。
如本文所述之燒結組成物亦可描述為「金屬凝膠(metallic gel)」。這些用語在本文中可互換地使用。
燒結組成物的形成取決於金屬錯合物在溶劑(較佳地係有機溶劑)中的溶解度。一般而言，金屬錯合物在溶劑中具有高溶解度。
由於金屬錯合物的一般高溶解度，如本文所述之燒結組成物在配方中不需要任何有機聚合物或穩定劑。在不希望受到理論束縛的情況下，據認為金屬錯合物在乾燥及加熱時的分解導致較小的(金屬)粒子形成，其在壓力燒結下擴散到基材與晶粒的界面，得到強固的接合強度。因此，燒結組成物的低成本、高端性能、長儲存壽命、及高電氣及熱屬性可使其比現存的晶粒附接材料具有令人驚訝的優點。
與先前技術的導電油墨不同，本文所述之燒結組成物因為其一般高的金屬含量及高黏度而可用於各種晶粒附接應用，這使其相較於其他燒結材料或導電油墨成為用途更廣泛的材料。
例如，本發明之燒結組成物可允許在可撓性基材(諸如PET及PI)上製造電路。因此，這可為下一世代電子總成提供未來的方法。在適當的處理條件下，可使用本文所揭示之金屬凝膠/燒結組成物輕易地在可撓性基材上製造電路，從而廣泛地打開將焊料組分附接在例如可撓性基材上的範圍。又，由於本文所述之優點，相較於任何其他現有的燒結/焊接材料，使用金屬凝膠所製造之互連線及電路的載流容量係非常優良的，其使得該凝膠/組成物比焊接材料更具優勢。
在不希望受到理論束縛的情況下，應瞭解在加熱時，燒結組成物之金屬錯合物會從溶液中沉澱出來、熔融並分解。燒結組成物中的有機物(其可包括溶劑及/或金屬錯合物的配位基)可在燒結之前接著在乾燥步驟期間蒸發，使得燒結後在該等接點中實質上不存在碳殘留物。由於燒結組成物實質上不含金屬粒子或金屬錯合物之粒子，因此不需要用於該燒結組成物的穩定性之流變改質劑、穩定劑、或聚合物的存在。這意指能夠製造無碳可印刷晶粒附接材料。
迄今為止，所記載之晶粒附接材料含有一定量之有機材料以保持穩定性。這些有機材料被認為是引起熱及電氣疲勞的主要原因。以本文所述之燒結組成物製成的接點一般係無碳的。因此，相較於其他所記述之晶粒附接材料，該等接點的電氣、熱、及機械性質一般較優良。
此外，如本文所述之燒結組成物/金屬凝膠在其表面上可具有獨特的焊接特徵。該凝膠可係容易焊接的。該凝膠可印刷在金屬或聚合可撓性基材上，在其上可藉由焊接來附接焊料組分。例如，此有利地允許組分附接至諸如聚合可撓性基材之非金屬基材上。通常不可能成功地將焊料施加至 使用習知燒結組成物製成的沉積物上。此係因為此類習知燒結組成物一般含有諸如聚合物之物種，其可能餘留在該燒結接點中或在該燒結接點中引起空隙，並且此可能阻礙焊接。
此外，如本文所述之燒結組成物/金屬凝膠可有利地用在可撓性基材上。與使用習知燒結材料所形成的燒結材料相比，所得的燒結材料係緻密化的。此係歸因於本文所述之燒結組成物的較高金屬含量。此一較高密度使特徵(電路線、互連、接點等)的印刷足夠薄以確保可撓性，同時亦展現足夠的導電率。使用含有較低金屬內容物之習知燒結組成物所形成的特徵當做得足夠薄以提供可撓性時，會展現出不足的導電率，反之亦然。
一般而言，其中該金屬錯合物在小於20℃、較佳係小於15℃、更佳係小於或等於10℃的溫度範圍內實質上分解。此意指若例如在加熱時，該金屬錯合物在溫度X℃下開始分解，則該金屬錯合物較佳地在X+20℃、較佳係X+15℃、及更佳係X+10℃之溫度下實質上分解。如本文中所使用，措辭「實質上分解(substantially decomposed)」意指以燒結組成物中之金屬錯合物之總重量計，一般至少90wt.%的金屬錯合物分解，較佳地至少95wt.%、更佳地至少99wt.%、或最佳地所有金屬錯合物分解。這是有利的，至少因為其可使該金屬錯合物能夠分解成純金屬而不在本文所述之乾燥步驟期間開始燒結。因此，可在僅非常少量或完全不存在任何金屬錯合物或配位基的情況下進行後續的燒結步驟。因此，例如，這可能得到純的接點。
一般而言，金屬錯合物在溶劑中具有高濃度。較佳地，溶劑係用金屬錯合物過飽和。金屬錯合物在溶劑中之高溶解度可致能此過飽和。有利地，此過飽和可使該燒結組成物的金屬含量能夠最大化/最佳化。如本文 中所使用，用語「過飽和(supersaturated)」涵蓋以下情況：其中溶劑中之金屬錯合物的濃度超出飽和點的濃度，亦即溶液含有多於在正常情況下可由溶劑所溶解的金屬錯合物。再者，過飽和溶液係更黏稠的。具有高黏度的燒結組成物通常較佳係用於印刷應用。
一般而言，金屬錯合物在小於該燒結溫度的溫度下實質上分解，以在燒結組成物的應用期間(例如在燒結金屬沉積物或燒結接點的製造期間)使用。較佳地，金屬錯合物在本文所述的乾燥步驟期間使所有該金屬錯合物實質上分解的溫度下實質上分解。具體而言，金屬錯合物較佳地在小於200℃、且更佳係小於190℃的溫度下實質上分解。在一些實施例中，金屬錯合物可在小於180℃、或小於170℃、或小於160℃的溫度下實質上分解。如本文中所使用，用語「分解(decompose)」涵蓋單一實體崩潰(breakdown)成二或更多個碎片/成分部分。一般而言，如本文中所使用，用語「分解(decompose)」涵蓋金屬錯合物崩潰成金屬，其可係金屬之個別原子或小粒子/團簇、及金屬錯合物之配位基及/或有機組分。如本文中所使用，用語「實質上(substantially)」意指以金屬錯合物之總重量計，一般至少90wt.%的金屬錯合物分解，較佳地至少95wt.%、更佳地至少99wt.%、或最佳地所有的金屬錯合物分解。有利地，金屬錯合物可在低溫下實質上分解。此意指實質上所有的金屬錯合物可在低溫下分解，且接著實質上所有的溶劑及實質上所有的金屬錯合物的配位基皆可在低溫乾燥步驟期間蒸發。因此，在本文所述之方法中施加的低燒結溫度下，可減少所得燒結接點中的有機或其他雜質的可能性，且因此可改良該等燒結接點的強度及/或熱及電性質。在不希望受到理論 束縛的情況下，咸認為一旦金屬錯合物已分解，則該金屬以外的配位基/組分部分可能會蒸發使該金屬在後續燒結步驟中被燒結，以形成燒結接點。
一般而言，溶劑及/或金屬錯合物的配位基具有使其能夠在預燒結乾燥步驟(諸如本文所述之方法的乾燥步驟)期間蒸發的沸點。較佳地，溶劑及/或金屬錯合物的配位基具有使實質上所有的溶劑及/或該金屬錯合物的配位基在本文所述之乾燥步驟期間蒸發的沸點。具體而言，溶劑及/或金屬錯合物的配位基一般具有小於300℃、較佳係小於250℃、且更佳係小於200℃的沸點。有利地，這意指在乾燥步驟中施加的低溫下，實質上所有溶劑及/或金屬錯合物的配位基均可能蒸發，留下待燒結金屬以形成該燒結接點。因此，在本文所述之方法中施加的低燒結溫度下，可減少所得燒結接點中的有機或其他雜質的可能性，且因此可改良該等燒結接點的強度及/或熱及電性質。如本文中所使用，用語「實質上(substantially)」意指以溶劑及/或金屬錯合物的配位基之總重量計，一般至少90wt.%的溶劑及/或金屬錯合物的配位基蒸發，較佳地至少95wt.%、更佳地至少99wt.%、或最佳地所有溶劑及/或金屬錯合物的配位基蒸發。例如，本文所述之乾燥步驟的長度一般使該金屬錯合物的溶劑及/或配位基得以蒸發，而不沸騰該溶劑。在乾燥步驟期間之高溫係非所欲的，因為彼等會攪動該溶液而使金屬奈米粒子能夠形成、接觸並可能燒結。
金屬錯合物之金屬較佳係選自銀、金、鉑、鈀、鎳、銅、及鉬中之一或多者。最佳地，金屬錯合物之金屬係銅及/或銀。銅及銀係形成燒結接點的所欲金屬，因為彼等展現出用於燒結接點的有利特性，特別是有利的導熱性及導電性。
一般而言，燒結組成物的溶劑包含有機溶劑，且較佳地，溶劑係有機溶劑。較佳地，選擇溶劑使得金屬錯合物在溶劑中係高度可溶的，及/或溶劑具有如上所述之沸點。溶劑較佳係醇類，例如單元醇、二元醇、或三元醇。較佳地，溶劑係選自丙烷-1-2-二醇、萜品醇、三乙二醇、甘油、及2-甲基-1,3-丙二醇中之一或多者，更加係萜品醇或甘油。
金屬錯合物可包含金屬有機錯合物。例如，較佳地，金屬錯合物係金屬羧酸鹽，較佳地其中該羧酸鹽具有結構RCOO-，其中R係具有14個碳原子或更少、較佳係12個碳原子或更少、及更佳係10個碳原子或更少的支鏈或非支鏈烴鏈。R亦可係具有2個碳原子或更少的烴鏈。亦可能較佳地，R係氫原子，較佳地具有1個碳原子或更多、更佳係2個碳原子或更多的支鏈或非支鏈烴鏈。例如，R可係具有6至14個碳原子、較佳係8至12個碳原子之支鏈或非支鏈烴鏈。這是較佳的，例如當該金屬錯合物之金屬係銀時。替代地，R可係氫原子或具有1至4個碳原子之支鏈或非支鏈烴鏈，較佳係氫原子或具有1或2個碳原子之烴鏈。這是較佳的，例如當該金屬錯合物之金屬係銅時。較佳的配位基包括新癸酸鹽、2-乙基己酸鹽、甲酸鹽、及乙酸鹽。
例如，較佳地，該金屬錯合物係選自下列之一或多者：新癸酸銀、2-乙基己酸銀、草酸銀、乳酸銀、六氟乙醯丙酮環戊二烯銀(silver hexafluoroacetylacetonate cyclooctadiene)、甲酸銅四水合物及乙酸銅，較佳係新癸酸銀或甲酸銅四水合物。例如，新癸酸銀含有約38wt.%的銀。因此，由於金屬錯合物在該燒結組成物中可係飽和或過飽和，此係藉由在升高溫度下溶解本文所揭示的新癸酸銀或另一金屬錯合物，可提供燒結組成物，其中該 金屬/銀含量係約28wt.%或更多。一般而言，如果金屬錯合物的金屬係銅，則燒結組成物的銅含量可係約22.5wt.%或更多。
燒結組成物的黏度可係60,000至120,000cP，較佳係70,000至80,000cP。此黏度可能由燒結組成物中所含有的大量金屬錯合物所引起。燒結組成物的黏度可使其適用於網版印刷及模版印刷，從而希望在晶粒附接產業中使用。黏度可用布氏黏度計(HB DV-III)Spindle CP51來測量。例如，黏度係在25℃之溫度下、以3.84/s及1RPM之剪切速率來測量。
較佳地，燒結組成物係呈凝膠的形式，且更佳係呈金屬凝膠的形式。如本文中所使用，用語「凝膠(gel)」意指一種溶膠，其中粒子經篩分而產生剛性或半剛性混合物。燒結組成物一般係用於晶粒附接應用。
較佳地，本發明之燒結組成物係呈下列形式：凝膠，較佳係金屬凝膠；或獨立式薄膜或箔；或施加、沉積、印刷、或層壓在晶圓上；或施加、沉積、印刷、或層壓在基材上，該基材係由玻璃及/或陶瓷及/或金屬及/或聚合膜及/或用來作為印刷電路板之複合材料所製成。燒結組成物的此類形式可使該燒結組成物更有用於不同的晶粒附接應用。
在進一步態樣中，本發明提供一種製造本文所述之燒結組成物之方法，該方法包含：提供溶劑；提供金屬錯合物；及在100℃至180℃之溫度下將該金屬錯合物溶解在該溶劑中以形成溶液。
第一態樣的優點及較佳特徵同樣適用於此態樣。
在此升溫下溶解金屬錯合物使更多金屬錯合物溶解在燒結組成物中，例如至少60wt.%、或至少65wt.%、或至少70wt.%、或至少75wt.%。如上文所討論，與習知的燒結組成物相比，如此高的金屬錯合物可為 該燒結組成物有利地提供較高的黏度。一般而言，金屬錯合物與溶劑之混合物經攪拌以促進溶解。
較佳地，溶液係過飽和。較佳地，方法進一步包含將該溶液冷卻至30至60℃的溫度，較佳地冷卻至40至50℃的溫度。在不希望受到理論束縛的情況下，咸認為此加熱及冷卻之程序可使過飽和溶液形成，較佳係穩定的過飽和溶液。
較佳地，方法進一步包含研磨溶液，其一般係以上述方式冷卻。一般而言，研磨得到均質的金屬凝膠。在不希望受到理論束縛的情況下，咸認為研磨步驟可降低使金屬錯合物從溶液中沉澱出來的可能性，特別是一旦冷卻之後。較佳地，研磨係在三輥磨機中進行，雖然可採用其他研磨方法。溶液亦可在軌道式混合器中在例如500至1500RPM、諸如在1000RPM下)下均質化例如1至20分鐘、諸如10分鐘。
較佳地，將金屬錯合物溶解在該溶劑中係在110℃至150℃、更佳係120℃至140℃、甚至更佳係約130℃之溫度下進行。
較佳地，燒結組成物不含任何金屬粒子及/或不含金屬錯合物的任何粒子。如上文所述，此可使燒結組成物能夠具有高化學及物理穩定性以及印刷應用所欲的性質。
在進一步態樣中，本發明提供一種在基材上形成燒結金屬沉積物之方法，該方法包含：提供基材；將如本文所述之燒結組成物設置在該基材上；在140℃至200℃之溫度下乾燥該組成物以形成該乾燥組成物；及在150℃至300℃的溫度下燒結該乾燥組成物，其中該燒結係在高於該乾燥溫度之溫度下進行。
本發明之其他態樣的優點及較佳特徵同樣適用於此態樣。
一般而言，該乾燥步驟用於實質上移除該金屬錯合物之所有溶劑及其他有機取代基，諸如該金屬錯合物之配位基，而留下實質上為金屬之沉積物，亦即基本上由該金屬錯合物之金屬組成的沉積物。例如，該乾燥沉積物可含有大於或等於95wt.%的金屬，一般係大於或等於98wt.%，其餘者一般主要係由石墨化碳製成。然後可燒結所得金屬沉積物以形成實質上純的燒結金屬沉積物。該燒結係在高於該乾燥溫度的溫度下進行，使得該金屬較佳係未燒結的，直到該乾燥步驟完成。如所屬技術領域中具有通常知識者將理解的，該乾燥及燒結步驟的相對溫度將依據該金屬、該溶劑、及該燒結組成物之金屬錯合物的特性而變化。
較佳地，該基材係可撓性基材，其較佳地包含聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醯亞胺(PI)、熱塑性聚胺甲酸酯(TPU)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、及聚醚醚酮(PEEK)之一或多者。有利地，本發明之燒結組成物能夠施加足夠低的燒結溫度，從而可限制或甚至避免對此類基材的損壞及/或翹曲。此外，如上文所討論，該燒結組成物可形成燒結沉積物，該燒結沉積物係可撓性且展現足夠的導電率。
替代地，該基材可係剛性基材，較佳地包含FR4、玻璃、諸如Al2O3、SiC、或SiO2之陶瓷、諸如Si、SiC、Ge、或GaN之半導體材料、或諸如由Cu、Ag、Au、Al、Ni或合金所形成的金屬箔之金屬箔。
較佳地，將該燒結組成物設置在該基材上包含將該燒結組成物模版印刷及/或網版印刷至該基材上。如本文所述，本發明之燒結組成物對 於印刷具有所欲的性質，諸如適合的黏度及實質上不存在任何金屬粒子或該金屬錯合物粒子。
較佳地，該燒結組成物之該金屬錯合物包含銀，且該乾燥係在170℃至190℃的溫度下進行30至90分鐘；或該燒結組成物之金屬錯合物包含銅，且該乾燥係在氮氣氣氛下、在150℃至170℃的溫度下進行15至60分鐘。較佳地，該乾燥步驟具有適合使該金屬錯合物實質上分解且該溶劑及/或該金屬錯合物之配位基在乾燥步驟結束時實質上蒸發但實質上不燒結金屬粒子之溫度及時間。如將理解的，較高的乾燥溫度可能需要較短的乾燥時間，反之亦然。使用氮氣氣氛可限制且較佳地防止該金屬氧化，特別是當金屬係銅時。
該燒結係在150℃至300℃的溫度下進行。較佳地，該燒結係在180℃至295℃、較佳係200℃至290℃、更佳係210℃至285℃、甚至更佳係240℃至280℃、又甚至更佳係250℃至270℃的溫度下進行。此低燒結溫度具有許多優點，除了所欲的經濟效益之外，還包括對基材的損害降低。因此，該程序可係更簡單的且亦需要較少的專業設備。低於150℃的溫度可能導致燒結不足及/或燒結緩慢。
一般而言，該燒結步驟係在2MPa至15MPa、較佳係4MPa至12MPa的壓力下進行。除了燒結溫度之外，此燒結壓力可使例如具有低空隙百分比的強金屬沉積物能夠形成，從而使金屬能夠有效地燒結以形成燒結接點，其可具有高晶粒剪切強度及高剝離強度。一般而言，同時施加熱及壓力。一般而言，該壓力係使用Carver壓機來施加，例如Carver 3891CEB.4NE1001。有利地，本文所述之燒結組成物能夠在這些低燒結壓力 下提供具有少數雜質的強燒結接點。此類低燒結壓力在產業中係所欲的，除了其他事項之外，以節省成本並減少對基材及/或晶粒的潛在損壞。
該燒結金屬沉積物可包含在晶粒與基材之間的接點，從而連接該晶粒及基材。
替代地，該燒結金屬沉積物可包含電氣電路或互連，例如該燒結金屬沉積物可係電氣電路或互連。
該燒結沉積物亦可包含塗層，亦即該燒結沉積物可係塗層。
較佳地，該燒結金屬沉積物實質上不含金屬錯合物及/或實質上不含有機配位基及/或實質上不含有機材料及/或實質上不含碳。如本文中所使用，用語「實質上(substantially)」意指以接點之總重量計，接點一般包含小於或等於2wt.%的金屬錯合物及/或有機配位基及/或有機材料及/或碳，且較佳地小於1wt.%的金屬錯合物及/或有機配位基及/或有機材料及/或碳，更佳地小於0.1wt.%的金屬錯合物及/或有機配位基及/或有機材料及/或碳。更佳地，該接點完全不含金屬錯合物及/或有機配位基及/或有機材料及/或碳。此缺乏雜質的接點可能較強，亦即具有高晶粒剪切強度及高剝離強度，並且顯示良好的導熱率及導電率性質。
較佳地，該燒結金屬沉積物具有大於或等於30MPa、較佳地大於或等於40MPa、且更佳地大於或等於50MPa的晶粒剪切強度。一般而言，該晶粒剪切強度係使用Dage 4000 PXY來測量。該剪切強度一般係使用700微米/sec之剪切速度及0微米之剪切高度來測量。
一般而言，在+150℃至-50℃、3分鐘停留時間的1000次循環之熱衝擊測試之後，在該燒結金屬沉積物中的空隙百分比係0.5%或更小、較 佳係0.3%或更小；及/或在+150℃至-50℃、3分鐘停留時間的3000次循環之熱衝擊測試之後，在該燒結金屬沉積物中的空隙百分比係1.5%或更小、較佳係1.0%或更小。如本文中所使用，用語「熱衝擊測試(thermal shock test)」涵蓋評估由突然的溫度波動引起損壞的測試，該溫度波動會造成物體的應力。空隙百分比係體積百分比或面積百分比，一般係面積百分比，其係未由該燒結接點之材料所佔據，亦即例如由孔及/或氣隙所引起。此可由該燒結接點的X射線影像來評估。空隙百分比可藉由X射線分析來測量，一般係使用Phoenix X-ray(Microme/X-180)。
較佳地，該燒結金屬沉積物的剝離強度係大於或等於10N/mm，較佳地大於或等於15N/mm，且更佳地大於或等於20N/mm。一般而言，該剝離強度係使用Imada剝離測試機(較佳地係型號MX2-110)來測量。
較佳地，該燒結金屬沉積物係可焊接的及/或具高電流能力的。高電流密度攜載能力係以相對條件來定義。在此情況下，高電流密度攜載能力係攜載電流密度的能力高於其他油墨，諸如含有Ag粒子或Ag薄片之習知可網版印刷之導電油墨。印刷在熱絕緣基材上的此類油墨可維持10A/mm2或更低之級數的最大電流密度。即使在這些低電流條件下，很可能有不良的加熱及後續失效。然而，與片狀油墨相比，本發明之金屬凝膠/燒結組成物可維持二至十倍的電流密度，例如大於10A/mm2、或大於或等於15A/mm2、或大於或等於20A/mm2、或大於或等於50A/mm2、或至多100A/mm2。這些數目依據該基材及環境條件而變化，但相對地這些無粒子凝膠比填充有Ag或其他導電粒子之習知油墨具有更高的電流密度。
較佳地，該燒結金屬沉積物係可撓的。這可使得在諸如PET及PI的可撓性基材上使用該燒結金屬沉積物，例如，提供該燒結金屬沉積物的多種應用範圍。
較佳地，該燒結金屬沉積物(一般係銀沉積物)展現小於12mΩ/sq/mil的片電阻。因此，此燒結金屬沉積物具有優異的導電率並且期望用於電子產業的許多應用中。導電率、電阻率及片電阻可使用四探針法來測量。在此方法中，可用Agilent 34411A多用電表來進行所有的導電率測量。焊接在襯墊上的線係連接至Agilent 34411A多用電表以測量該電阻。使用該等印刷線之電阻值及尺寸，使用以下給出的式獲得體電阻率(ρ)、片電阻(Rs)及導電率(σ)：體電阻率，ρ=R×A/l，片電阻，Rs=R×W/l
R=該經印刷及燒結金屬凝膠之電阻
A=(該經印刷固化線之)寬度(W)x厚度(t)
l=該經印刷固化線之長度
W=該經印刷固化線之寬度
導電率(σ)=1/ρ
在進一步態樣中，本發明提供一種使用本文所述之燒結組成物形成的燒結金屬沉積物，較佳地其中該燒結金屬沉積物係使用本文所述之方法形成。
本發明之其他態樣的優點及較佳特徵同樣適用於此態樣。
較佳地，該燒結金屬沉積物包含在晶粒與基材之間的接點、電氣電路或互連、或塗層。
在進一步態樣中，本發明提供一種晶粒附接方法，該方法包含：提供基材及晶粒；將本文所述之燒結組成物設置在該基材與該晶粒之間；在140至200℃之溫度下乾燥該組成物以形成該乾燥組成物；及在大於150℃至300℃的溫度下、在2MPa至15MPa的壓力下燒結該乾燥組成物，以將該晶粒附接至該基材，其中該燒結係在高於該乾燥溫度的溫度下進行。
本發明之其他態樣的優點及較佳特徵同樣適用於此態樣。
該燒結組成物一般係與基材及晶粒兩者接觸。該乾燥可在該燒結組成物在該基材與晶粒之間時發生。替代地，可將該燒結組成物施加至基材或晶粒之一者，然後在與該基材或晶粒之另一者接觸之前乾燥。換言之，當該燒結組成物與該基材及該晶粒兩者接觸時，或當該燒結組成物僅與該基材及該晶粒之僅一者接觸時，可進行該乾燥。
一般而言，該乾燥步驟用於實質上移除該金屬錯合物之所有溶劑及其他有機取代基，諸如該金屬錯合物之配位基，而在該基材與該晶粒之間留下實質上金屬沉積物，亦即基本上由該金屬錯合物之金屬組成的沉積物。然後可燒結在該基材與該晶粒之間的所得金屬沉積物，以形成實質上純的燒結金屬沉積物。該燒結係在高於該乾燥溫度的溫度下進行，使得該金屬較佳係未燒結的，直到該乾燥步驟完成。如所屬技術領域中具有通常知識者將理解的，該乾燥及燒結步驟的相對溫度將依據該金屬、該溶劑、及該燒結組成物之金屬錯合物的特性而變化。
該燒結係在2MPa至15Mpa的壓力下進行。較佳地，該燒結係在4MPa至12MPa的壓力下進行。除了燒結溫度之外，此燒結壓力可使例如具有低空隙百分比的強金屬沉積物能夠形成，從而提供強的基材-晶粒接合。
在進一步態樣中，本發明提供一種在基材上形成電氣電路或互連之方法，該方法包含：提供基材；將本文所述之燒結組成物以電路或互連的形式設置在該基材上；在140至200℃之溫度下乾燥該組成物以形成該乾燥組成物；及在150℃至300℃的溫度下燒結該乾燥組成物，以形成該電路或該互連，其中該燒結係在高於該乾燥溫度之溫度下進行。
本發明之其他態樣的優點及較佳特徵同樣適用於此態樣。
呈電路或互連的形式之經設置燒結組成物可經燒結以形成實質上純的燒結金屬沉積物。該燒結係在高於該乾燥溫度的溫度下進行，使得該金屬較佳係未燒結的，直到該乾燥步驟完成。此確保僅在有機材料實質不存在的情況下發生燒結，從而減少最終電路或互連中的雜質及空隙形成。如所屬技術領域中具有通常知識者將理解的，該乾燥及燒結步驟的相對溫度將依據該金屬、該溶劑、及該燒結組成物之金屬錯合物的特性而變化。
上述晶粒附接之方法或在基材上形成電氣電路或互連之方法的優點與上述在基材上形成燒結金屬沉積物之方法的優點係可相比的。
在進一步態樣中，本發明提供一種製造焊接總成之方法，該方法包含：根據本文所述之方法在基材上形成燒結金屬沉積物；將焊料膏沉積在該燒結金屬上；使組件與該沉積的焊料膏接觸；及使該焊膏回流以提供焊接總成。
本發明之其他態樣的優點及較佳特徵同樣適用於此態樣。
一般而言，沉積在該燒結金屬上的焊料膏係濕的，亦即熔融的，並含有助熔劑。
如本文中所使用，用語「基材(substrate)」可涵蓋諸如金屬基材的基材，例如銅、直接覆銅(direct bond copper,DBC)、直接鍍銅(direct plate copper,DPC)、金屬核心印刷電路板(metal core printed circuit board,MCPCB)、FR4、銅引線框架、可撓性PCB、金、銀、鋁、鋼及具有各種表面修飾(surface finish)的基材，諸如有機可焊性保護劑(organic solderability preservative,OSP)及無電鍍鎳浸金(electroless nickel immersion gold,ENIG)。替代地，可使用諸如非金屬基材之其他基材，諸如例如玻璃、聚合物膜、聚矽氧、陶瓷、及塑膠，諸如聚醯亞胺(PI)或聚對苯二甲酸乙二酯(PET)。在此方法中，較佳地使用PI、PET、或FR4基材。
一般而言，該焊料膏係錫/鉍焊料膏，雖然可使用其他焊料膏。例如，該焊料可包含SAC焊料、ULTS焊料、高鉛焊料、AuSn焊料、及Zn系焊料之一或多者。
該焊接總成可具有用於汽車應用之線束的高溫度應用。
有利地，本文所揭示之金屬凝膠可在印刷於基材上的金屬凝膠上顯示良好的潤濕性質。
一般而言，該基材及燒結組成物係在氮氣下預乾燥。較佳地，在氮氣或空氣下回焊該焊料膏。
較佳地，該組件係選自電子組件、LED、及金屬化印刷電路板。較佳地，該基材係選自載體膜、中介層、或電路板。
在進一步態樣中，本發明提供上述燒結組成物在選自下列方法中之用途：晶粒附接、晶圓至晶圓接合、封閉性及接近封閉性密封、施配及生產電路系統或互連線。
本發明之其他態樣的優點及較佳特徵同樣適用於此態樣。
由於本文所述之燒結組成物及所得之燒結金屬沉積物的有利性質，本文所述之燒結組成物在這些應用中可係特別有效的。
在進一步態樣中，本發明提供本文所述之燒結組成物在任何本文所述之方法中之用途，用於生產電氣/電子裝置、互連件、總成、電路、或印刷纜線及線束。
本發明之其他態樣的優點及較佳特徵同樣適用於此態樣。
較佳地，該等總成及/或電路係可撓性或熱成型的及/或射出成型的3D電子結構。較佳地，該等總成及/或電路係可焊接的且可攜載高電流密度。
現將參照下列非限制性圖式描述本發明，其中：圖1a及1b顯示使用根據本發明之金屬凝膠製成之接點的FESEM截面。
圖2a顯示根據本發明之實施例之經組裝樣本之基材側上的失效模式之顯微影像。
圖2b顯示根據本發明之實施例之經組裝樣本之帶側上的失效模式之顯微影像。
圖3a顯示根據本發明之實施例之經組裝樣本之基材側上之失效模式的FESEM顯微圖。
圖3b顯示根據本發明之實施例之經組裝樣本之帶側上之失效模式的FESEM顯微圖。
圖4a顯示根據本發明之實施例之經組裝樣本在經受0次循環之熱衝擊測試後的空隙百分比之X射線分析。
圖4b顯示根據本發明之實施例之經組裝樣本在經受1000次循環之熱衝擊測試後的空隙百分比之X射線分析。
圖4c顯示根據本發明之實施例之經組裝樣本在經受3000次循環之熱衝擊測試後的空隙百分比之X射線分析。
圖5a、圖5b、及圖5c顯示根據本發明之實施例之經組裝樣本在經受3000次循環之熱衝擊測試後的FESEM截面。
圖6a顯示根據本發明之實施例之經組裝樣本在該DBC側上的剝離強度失效模式。
圖6b顯示根據本發明之實施例之經組裝樣本在該帶側上的剝離強度失效模式。
圖7a、圖7b、及圖7c顯示根據本發明之實施例在FR4基材上之金屬凝膠上該焊接的SEM截面。
圖8a顯示根據本發明之實施例之經組裝樣本之FESEM截面。
圖8b及圖8c顯示根據本發明之實施例之經組裝樣本之晶粒介面的FESEM截面。
圖8d及圖8e顯示根據本發明之實施例之經組裝樣本之基材介面的FESEM截面。
圖9a至圖9c顯示在氮/空氣下在根據本發明之金屬凝膠的印刷表面上印刷並回焊SnBi焊料膏的影像，其係印刷在FR4/PI基材上。
現將關於下列非限制性實例描述本發明。
材料及設備：材料：
新癸酸銀(95%)係購自Gelest INC。
丙烷-1,2-二醇、三-乙二醇、及2-甲基1-3丙二醇係購自SDFCL。
萜品醇(異構物之混合物)係購自Loba chemie。
甲酸銅(II)四水合物係購自Alfa Aesar。
3-(二甲基胺基)-1,2-丙二醇係購自Tokyo Chemical Industry。
甘油(98%)係購自Merck。
1-乙基-2-吡咯啶酮係購自Advent。
所有上述材料皆係分析級試劑，且無需進行任何進一步純化。
設備：
晶粒剪切係在Dage 4000 PXY上進行。
晶粒附接係在Carver(3891CEB.4NE1001)上進行。
黏度係用布氏黏度計(HB DV-lll)Spindle CP51來測量。
X射線分析係在Phoenix X-ray(Microme/X-180)中進行。
剝離強度係用IMADA剝離測試機(型號MX2-110)來進行。
實驗：
(1)銀金屬凝膠的合成：
實例1-I：
將12g的新癸酸銀秤重至配備有溫度計及冷凝器的雙頸圓底燒瓶中。在該銀前驅物中添加4.05g的萜品醇及0.45g的丙烷-1-2-二醇。接著在恆定攪拌下將該反應混合物在85℃下加熱直到所有的新癸酸銀完全溶解。接著使所得混合物冷卻，然後碾磨以得到均質的金屬凝膠。由於銀化合物係非常光敏感的，故將該無粒子金屬凝膠在冷藏條件下保持在不透明或琥珀色瓶中。結果顯示於表1中。
Figure 109132715-A0305-02-0029-1
實例1-II：
將12g的新癸酸銀秤重至配備有溫度計及冷凝器的雙頸圓底燒瓶中。在該銀前驅物中添加4g的萜品醇。接著在恆定攪拌下將該反應混合物在85℃下加熱直到所有的新癸酸銀完全溶解。接著使所得混合物冷卻，然後 碾磨以得到均質的金屬凝膠。由於銀化合物係非常光敏感的，故將該無粒子金屬凝膠膏在冷藏條件下保持在不透明或琥珀色瓶中。結果顯示於表2中。
Figure 109132715-A0305-02-0030-2
該金屬凝膠的金屬含量可藉由改變該配方中之銀前驅物的重量百分比來改變。
實例1-III：
將12g的新癸酸銀秤重至配備有溫度計及冷凝器的雙頸圓底燒瓶中。在該銀前驅物中添加2.25g的萜品醇及2.25g的三乙二醇。接著在恆定攪拌下將該反應混合物在85℃下加熱直到所有的新癸酸銀完全溶解。接著使所得混合物冷卻，然後碾磨以得到均質的金屬凝膠。將金屬凝膠在冷藏條件下保持在琥珀色瓶中。結果顯示於表3中。
Figure 109132715-A0305-02-0030-3
實例1-IV：
將12g的新癸酸銀秤重至配備有溫度計及冷凝器的雙頸圓底燒瓶中。在該銀前驅物中添加2.25g的萜品醇及2.25g的2-甲基-1,3-丙二醇。接著在恆定攪拌下將該反應混合物在85℃下加熱直到所有的新癸酸銀完全溶解。接著使所得混合物冷卻，然後碾磨以得到均質的金屬凝膠。結果顯示於表4中。
Figure 109132715-A0305-02-0031-4
(2)金屬-有機膏的合成：
實例2-I：
將9.2g的新癸酸銀秤重在容器中。於其中添加2.25g的三-乙二醇。接著將該混合物在行星式混合器中以1000rpm混合1分鐘。接著碾磨該漿料以獲得均質膏。將膏在冷藏條件下保持在琥珀色瓶中。結果顯示於表5中。
Figure 109132715-A0305-02-0031-6
金屬凝膠及其形成因子：
熱示性：該無粒子分子膏或金屬凝膠的熱重分析(thermogravimetric analysis,TGA)顯示在低於250℃下溶劑完全蒸發且該金屬有機前驅物分解。在250℃下，72%的總重量損失顯示以下事實：在250℃下加熱該金屬凝膠時，該有機部分完全從元素銀脫離並蒸發而不留下碳殘留物，但僅有塊體銀金屬。因此，該銀前驅物的熱分解導致僅純的銀金屬沉積而沒有碳殘留物。在高於250℃的溫度下之TGA中，基於化學式，該殘留物百分比接近新癸酸銀中之銀的理論重量百分比(28wt.%)。此明顯顯示，新癸酸銀已完全發生熱分解，僅留下純的銀。
該無粒子金屬凝膠的微差掃描熱量法(DSC)在100至120℃顯示吸熱峰，其指示新癸酸銀之異構物的熔融連同該等溶劑的緩慢蒸發。新癸酸銀之異構物在該熱分解之前經歷固相至液相轉移，其發生在高於200℃以上。在DSC中，205℃及228℃的兩個放熱峰指示銀前驅物的分解係兩步驟分解程序。
膏的黏度及穩定性：膏的黏度係使用用布氏黏度計(HB DV-lll)Spindle CP51在1rpm下測量。膏的黏度係76Pa.s。在各替代日測量黏度。在製造1個月之後膏的黏度沒有變化，表示膏的良好穩定性。
無粒子分子膏或金屬凝膠；形成因子及其在晶粒附接中之應用：
(i)印刷膏及其在晶粒附接中之應用：借助DEK印刷機將該金屬凝膠或無粒子分子膏印刷在基材上，該等基材諸如DBC(直接覆銅)、DPC(直接鍍銅)、MCPCB(金屬核PCB)、FR4、銅引線框架、可撓性PCB，可完成半導體或其他晶粒元件的附接。
在空氣中將該印刷基材在180℃下乾燥60分鐘。接著使該預乾燥材料在正常室溫下冷卻。我們的研究已顯示，該預乾燥印刷材料不含從該金屬前驅物之分解反應所獲得之任何有機雜質。在晶粒置放前完成該有機雜質之完全移除，在該晶粒與基材之間提供無碳接點。將諸如經金塗佈的Si晶粒及Ag帶之晶粒元件放置在該預乾燥印刷區域上。接著將該總成包裹在鋁箔中。接著使該媒劑在Carver壓機中在10MPa壓力下經受260℃達1分鐘。
然後使該等經組裝樣本經受X射線分析以進行空隙測量。該等經組裝樣本的X射線顯示出<1%的空隙。由於在分解該銀前驅物之前，該固相至液相的轉移，低空隙百分比可歸因於晶粒及基材表面的潤濕。
圖1a及圖1b顯示該等經組裝樣本之截面的FESEM顯微圖。該SEM截面顯示銀的良好緻密化。該SEM截面亦顯示銀良好擴散至晶粒且亦在該基材界面上，其當然是較高接點強度的促成因子。所測量之接合線厚度為2.5微米至3微米。
使用Dage晶粒剪切機評估該等經組裝樣本之接點強度。該經組裝之3mm*3mm經Au塗佈的Si晶粒顯示出接點強度>50MPa。該晶粒剪切值無法準確量化，因為該等晶粒之部分碎裂且該晶粒的大多數黏附至該基 材。亦收集在260℃下進行的高溫晶粒剪切的數據。可見到當該晶粒剪切在較高溫度下進行時，接點強度沒有任何劣化。
藉由使用IMADA剝離測試機測量附接至經金塗佈的DBC基材之銀帶(2mm寬及85微米厚)的剝離強度來進一步評估接點強度。所獲得之剝離強度遠比由所記載之奈米粒子系互連材料所製成之接點更強。該等接點之失效模式顯示整體失效。顯微影像(圖2a及圖2b)顯示在該銀帶及DBC側兩者上之銀的擴散層。
使用FESEM分析在該等界面兩者上之銀的擴散層之微結構。FESEM的顯微圖(圖3a及圖3b)顯示在帶及DBC之表面上的擴散銀層具有細長釘狀結構。這顯示以下事實：從該基材上剝離帶已在帶及DBC的擴散銀層上產生巨大應力，其使得該銀層從該表面突出。
使該等經組裝樣本經受3000次循環之1000次循環(+150至-50℃、3分鐘停留時間)熱衝擊測試。X射線分析顯示，隨著熱衝擊循環次數增加，空隙百分比從0.3%緩慢增加至1%(圖4a、圖4b、及圖4c)。
觀察到在完成3000次循環後，晶粒剪切強度沒有任何劣化。可見在晶粒剪切期間，該晶粒的大部分在3000次循環後碎裂並黏附至該基材，其顯示出優異的接點強度。圖5a、圖5b、及圖5c顯示該等3000TS的FESEM截面。該等截面顯示銀層在該等兩個界面處都有良好擴散，在該銀層與界面內沒有裂紋。
我們的研究顯示，隨著燒結壓力及燒結時間增加，該剝離強度增加。在低壓晶粒附接的情況下，可藉由增加該燒結時間來達成更高的接 點強度。在我們的情況下，在300℃下在10MPa下1分鐘可達到20N/mm之最大值。表6顯示在不同燒結壓力及溫度下的剝離強度。
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(ii)獨立式銀膜/箔及其在晶粒附件中的應用：獨立式銀膜之製備：將該無粒子分子膏印刷在玻璃基材上。接著將該經印刷之玻璃基材在150℃下加熱140分鐘。接著使其在室溫下冷卻。接著將該玻璃基材浸漬於水浴中10分鐘。此使得該印刷件本身從該玻璃分離。接著將該薄銀膜在室溫下乾燥60分鐘。該銀膜的厚度隨該模版的厚度而變化。基本上，合成 了厚度為3微米至15微米的銀膜。該等經合成的銀膜係可撓性的且進一步將此等膜用於晶粒附接應用。
該經合成的膜可用作晶粒附接互連材料。將該膜置於該晶粒(3*3mm經Au塗佈之Si晶粒)與該基材(經金塗佈的DBC)之間作為互連材料。接著將該經組裝樣本包裹在鋁箔中，然後在6MPa壓力下使其經受260℃達1分鐘。X射線分析顯示，該經組裝樣本未顯示出任何空隙的存在。
所獲得之晶粒剪切係約40MPa。所獲得之失效模式係介面失效。在該晶粒側上可見到銀的擴散層，但在該基材側上沒有看到銀層。
晶圓層壓及其在晶粒附接中之應用：使用DEK印刷機將無粒子分子膏印刷在經Au塗佈的2"矽晶圓上。接著使該經印刷晶圓在箱式烘箱中在180℃下乾燥75分鐘。接著將該經層壓晶圓安裝在UV膠帶上並使用ADT 7100切塊機切割。接著使用Datacon晶粒接合器將經塗佈之單粒化(singulated)晶粒用於經Au塗佈的DBC中之晶粒附接。UV膠帶並未顯示在該UV膠帶上該銀塗層的任何殘留。接著在250℃下使用6MPa的燒結壓力將經塗佈的Si晶粒附接至該DBC基材1分鐘。
X射線分析顯示0.3%的空隙存在。該經組裝樣本的接點強度在250℃下在6MPa的燒結壓力下係約40MPa。該經組裝樣本之失效模式分析顯示出整體失效。
金屬有機膏，晶粒附接應用：將本發明之金屬有機膏印刷在DBC上。將經印刷基材在180℃下乾燥60分鐘。接著使該預乾燥材料在正常室溫下冷卻。將諸如經金塗佈的Si晶粒及Ag帶之晶粒元件放置在該預乾燥印刷區域上。接著將該總成包裹在 鋁箔中。接著使該媒劑在Carver壓機中在10MPa壓力下經受260℃達1分鐘。使用Dage晶粒剪切機評估該等經組裝樣本之接點強度。該經組裝之3mm*3mm經Au塗佈的Si晶粒顯示出接點強度>50MPa。該晶粒剪切值無法準確量化，因為該等晶粒之部分碎裂且該晶粒的大部分黏附至該基材。藉由使用IMADA剝離測試機測量附接至經金塗佈的DBC基材之銀帶(2mm寬及85微米厚)的剝離強度來進一步評估接點強度。所獲得之剝離強度係約8至10N/mm。該等接點之失效模式顯示整體失效，如圖6a及圖6b中所示。
在銀金屬凝膠上的焊接：本揭露亦顯示金屬凝膠上的焊接。已發現，本發明之金屬凝膠除了PI、PET、FR4、玻璃、陶瓷、金屬、及聚合基材外還具有5B。在本發明中，將該金屬凝膠印刷在FR4/聚醯亞胺基材上，然後在180℃下固化1小時。在該金屬凝膠之印刷表面上，在氮/空氣下印刷(Sn/Bi)焊料膏並回焊。看見印刷在該聚合基材上之金屬凝膠上的焊料具有良好的潤濕性質(參見圖9a至圖9c)。
該焊接總成之截面係FESEM顯微圖。從圖7a、圖7b、及圖7c可輕易看出該焊料膏良好地擴散通過該金屬凝膠層，並且在該焊料與凝膠界面處亦沒有看到裂紋。在界面處進行的EDAX顯示幾乎70%的Ag及30%(wt/wt)的Sn。該組成物百分比清楚地顯示Ag3Sn的形成。
(3)銅金屬凝膠的合成：
實例3-I：
將5g的甲酸銅(II)四水合物秤重，並將0.2g的3-(二甲基胺基)-1,2-丙二醇添加至其中。接著將此混合物在130℃下加熱並偶爾攪拌10分鐘，然後將其冷卻至室溫。接著將0.03g的新癸酸銀及1g的甘油添加至前述混合物中，然後將其混合2至3分鐘。接著將整個混合物在三輥磨機中研磨，然後在軌道式混合物中以1000RPM均質化10分鐘。
實例3-II：
將5g的甲酸銅(II)四水合物秤重，並將0.2g的3-(二甲基胺基)-1,2-丙二醇添加至其中。接著將此混合物在130℃下加熱並偶爾攪拌10分鐘，然後將其冷卻至室溫。接著將0.7g的甘油及0.3g的二乙二醇單甲基醚添加至前述混合物中，然後將其混合2至3分鐘。接著將整個混合物在三輥磨機中研磨，然後在軌道式混合物中以1000RPM均質化10分鐘。
實例3-III：
將5g的甲酸銅(II)四水合物秤重，並將0.2g的3-(二甲基胺基)-1,2-丙二醇添加至其中。接著將此混合物在130℃下加熱並偶爾攪拌10分鐘，然後將其冷卻至室溫。接著將1g的萜品醇添加至前述混合物中，然後將其混合2至3分鐘。接著將整個混合物在三輥磨機中研磨，然後在軌道式混合物中以1000RPM均質化10分鐘。
實例3-IV：
將5g的甲酸銅(II)四水合物秤重，並將0.2g的3-(二甲基胺基)-1,2-丙二醇添加至其中。接著將此混合物在130℃下加熱並偶爾攪拌10分鐘，然後將其冷卻至室溫。接著將1g的甘油添加至前述混合物中，然後將其混合2至3分鐘。接著將整個混合物在三輥磨機中研磨，然後在軌道式混合物中以1000RPM均質化10分鐘。
實例3-V：
將5g的甲酸銅(II)四水合物秤重，並將0.2g的3-(二甲基胺基)-1,2-丙二醇添加至其中。接著將此混合物在130℃下加熱並偶爾攪拌10分鐘，然後將其冷卻至室溫。接著將0.5g的甘油添加至前述混合物中，然後將其混合2至3分鐘。接著將整個混合物在三輥磨機中研磨，然後在軌道式混合物中以1000RPM均質化10分鐘。
實例3-VI：
將4.5g的甲酸銅(II)四水合物秤重，並將0.2g的3-(二甲基胺基)-1,2-丙二醇添加至其中。接著將此混合物在130℃下加熱並偶爾攪拌10分鐘，然後將其冷卻至室溫。接著將0.5g的Cu奈米粉及1g的甘油添加至前述混合物中，然後將其混合2至3分鐘。接著將整個混合物在三輥磨機中研磨，然後在軌道式混合物中以1000RPM均質化10分鐘。
實例3-VII：
將8g的銀金屬凝膠(參見實驗部分的第(1)部分)及2g的實例3-IV秤重，然後使用軌道式混合物以1000RPM混合及均質化1分鐘3次。
實例3-VIII：
將5g的甲酸銅(II)四水合物秤重；將0.2g的3-(二甲基胺基)-1,2-丙二醇添加至其中。接著將此混合物在130℃下加熱並偶爾攪拌10分鐘，然後將其冷卻至室溫。接著將1g的甘油及0.31g的1-乙基-2-吡咯啶酮添加至前述混合物中，然後將其混合2至3分鐘。接著將整個混合物在三輥磨機中研磨，然後在軌道式混合物中以1000RPM均質化1分鐘。
實例3-IX：
將5g的甲酸銅(II)四水合物秤重；將0.2g的3-(二甲基胺基)-1,2-丙二醇添加至其中。接著將此混合物在130℃下加熱並偶爾攪拌10分鐘，然後將其冷卻至室溫。接著將1g的1-乙基-2-吡咯啶酮添加至前述混合物中，然後將其混合2至3分鐘。接著將整個混合物在三輥磨機中研磨，然後在軌道式混合物中以1000RPM均質化1分鐘。
銅凝膠，晶粒附接應用：將銅凝膠印刷在DBC上。接著在氮氣氣氛中將印刷基材在160℃下乾燥30分鐘。接著使預乾燥材料在室溫下冷卻。將諸如經金塗佈的Si晶粒之晶粒元件放置在該預乾燥印刷區域上。接著將總成包裹在具有石墨片的鋁箔中以達到緩衝效果。接著使該媒劑在Carver壓機中在10MPa壓力下經受260℃達2分鐘。使用Dage晶粒剪切機評估該等經組裝樣本之接點強度。該經 組裝之3mm*3mm經Au塗佈的Si晶粒顯示出接點強度>70MPa。該晶粒剪切值無法準確量化，因為該等晶粒之部分碎裂且該晶粒的大部分黏附至該基材。
該等經組裝樣本(圖8a至圖8e)之截面的FESEM顯微圖顯示銅的良好緻密化。SEM截面亦顯示銅良好擴散至晶粒且亦在該基材界面上，其當然是較高接點強度的促成因子。使用200微米模版之印刷的接合線厚度係約11微米。
銅金屬凝膠上的焊接：已發現，若在5MPa的最小壓力下在150至200℃下層壓，則本發明之金屬銅凝膠對PI、PET、及FR4基材具有良好的添加性。在本發明中，將銅凝膠印刷在FR4/聚醯亞胺基材上，然後在氮氣下在160℃下預乾燥30分鐘，然後在200℃(PI及FR4)/150℃(PET)下在Carver壓機中在5MPa壓力下層壓2分鐘。在金屬銅凝膠之層壓表面上，在氮氣下印刷焊料膏並回焊。看見印刷在在聚合基材上之金屬銅凝膠上的焊料具有良好的潤濕性質。當焊接1026個組件時，該接點強度係4至5kg，為整體失效。
以上實施方式已藉由說明及繪示的方式提供，且不旨在限制隨附申請專利範圍之範疇。本文所繪示之目前較佳實施例中的許多變化對所屬技術領域中具有通常知識者而言將係顯而易見的，且仍在隨附申請專利範圍及其均等者之範疇內。
現將參照下列編號的條項描述本發明。
1.一種燒結組成物，其包含：溶劑；及 溶解在該溶劑中之金屬錯合物。
2.如條項1之燒結組成物，其呈凝膠，較佳地係金屬凝膠之形式。
3.如條項1或條項2之燒結組成物，其中該燒結組成物係用於晶粒附接。
4.如前述條項中任一項之燒結組成物，其中溶劑係用該金屬錯合物過飽和。
5.如前述條項中任一項之燒結組成物，其中該燒結組成物實質上不含聚合物，且較佳地實質上不含有機聚合物。
6.如前述條項中任一項之燒結組成物，其中該燒結組成物實質上不含金屬粒子及/或實質上不含該金屬錯合物之粒子。
7.如前述條項中任一項之燒結組成物，其中該金屬錯合物包含有機金屬錯合物。
8.如條項7之燒結組成物，其中該有機金屬錯合物之該金屬係選自Ag、Au、Pt、Pd、Ni、Cu、及Mo之一或多者，較佳係Cu及/或Ag。
9.如前述條項中任一項之燒結組成物，其中該金屬錯合物包含新癸酸銀。
10.如前述條項中任一項之燒結組成物，其中該溶劑具有小於300℃、較佳地小於250℃、且更佳地小於200℃的沸點。
11.如前述條項中任一項之燒結組成物，其中該金屬錯合物在小於300℃、較佳係小於250℃、且更佳係小於200℃的溫度下實質上分解。
12.如前述條項中任一項之燒結組成物，其中以該燒結組成物之總重量計，該燒結組成物包含60wt.%或更多、較佳係70wt.%或更多、更佳係75wt.%或更多之量的該金屬錯合物。
13.如前述條項中任一項之燒結組成物，其中以該燒結組成物之總重量計，該燒結組成物包含20wt.%的金屬或更多、較佳係25wt.%的金屬或更多、更佳係30wt.%的金屬或更多、甚至更佳係35wt.%的金屬或更多。
14.如前述條項中任一項之燒結組成物，其中該溶劑包含有機溶劑，較佳地其中該溶劑係選自丙烷-1-2-二醇、萜品醇、三乙二醇、或2-甲基-1,3-丙二醇中之一或多者，較佳係萜品醇。
15.如前述條項中任一項之燒結組成物，其中該燒結組成物之黏度係在70,000與80,000cP之間。
16.如前述條項中任一項之燒結組成物，其中該燒結組成物實質上不含金屬氧化物。
17.如前述條項中任一項之燒結組成物，其呈獨立式薄膜或箔之形式，及/或層壓在晶圓上。
18.一種燒結膏，其包含：溶劑，及懸浮在該溶劑中之金屬錯合物。
19.如條項18之燒結膏，其包含條項1至17中任一項之燒結組成物。
20.如條項18或條項19之燒結膏，其中該溶劑包含三乙二醇。
21.如條項18至20中任一項之燒結膏，其中以該燒結膏之總重量計，該金屬錯合物的量係70wt.%或更多、較佳係80wt.%或更多。
22.如條項18至21中任一項之燒結膏，其中該燒結膏係用於晶粒附接。
23.如條項18至22中任一項之燒結膏，其呈獨立式薄膜或箔之形式，及/或層壓在晶圓上。
24.一種製造如條項1至17中任一項之燒結組成物之方法，該方法包含：將金屬錯合物至少部分地溶解在溶劑中以形成溶液，及研磨該溶液。
25.如條項24之方法，其中該溶解係在60℃與100℃之間，較佳係在70℃與80℃之間的溫度下進行。
26.如條項24或25之方法，其中該溶液在研磨前冷卻。
27.一種製造如條項18至23中任一項之燒結膏之方法，該方法包含：提供包含金屬錯合物及溶劑之漿料，及研磨該漿料。
28.一種如條項1至17中任一項之燒結組成物及/或如條項18至23中任一項之燒結膏於選自下列方法中之用途：晶粒附接、晶圓至晶圓接合、封閉性及接近封閉性密封、施配及生產互連線。
29.一種形成在二或更多個工件之間的接點之方法，該方法包含：提供二或更多個待接合工件，在該等二或更多個工件附近提供如條項1至17中任一項之燒結組成物及/或如條項18至23中任一項之燒結膏，及將該燒結組成物及/或燒結膏加熱至至少部分蒸發該溶劑。
30.如條項29之方法，其中該溶劑係實質上蒸發，較佳地其中該溶劑係經完全蒸發。
31.如條項29或條項30之方法，其中該燒結組成物之至少一些金屬錯合物及/或燒結膏分解，較佳地其中該燒結組成物之所有金屬錯合物及/或燒結膏分解。
32.如條項29至31中任一項之方法，其中該加熱係在小於300℃、較佳係小於270℃、更佳係小於250℃、且最佳係小於230℃的溫度下進行。
33.如條項29至32中任一項之方法，其中該加熱導致接點實質上不含碳。
34.如條項29至33中任一項之方法，其中該金屬錯合物之該金屬至少部分燒結。
35.一種燒結接點，其係使用如條項1至17中任一項之燒結組成物及/或如條項18至23中任一項之燒結膏所形成，較佳地其中該燒結接點係使用如條項29至34中任一項之方法所形成。
36.如條項35之燒結接點，其中該接點實質上不含溶劑，且較佳地實質上不含碳。
37.如條項35或36之燒結接點，其中該接點實質上不含金屬錯合物。

Claims (51)

  1. 一種燒結組成物，其基本上由下列組成：溶劑；及溶解在該溶劑中之金屬錯合物，其中：以該燒結組成物之總重量計，該燒結組成物含有至少75wt.%的該金屬錯合物；且以該燒結組成物之總重量計，該燒結組成物含有至少20wt.%的該金屬錯合物之金屬。
  2. 如請求項1之燒結組成物，其係由該溶劑及溶解在該溶劑中的該金屬錯合物所組成。
  3. 如請求項1或請求項2之燒結組成物，其中該金屬錯合物在小於20℃的溫度範圍內實質上分解。
  4. 如請求項1或請求項2之燒結組成物，其中該溶劑係用該金屬錯合物過飽和。
  5. 如請求項1或請求項2之燒結組成物，其中該燒結組成物以該燒結組成物之總重量計含有至少25wt.%的金屬。
  6. 如請求項1或請求項2之燒結組成物，其中該金屬錯合物在小於200℃的溫度下實質上分解。
  7. 如請求項1或請求項2之燒結組成物，其中該溶劑及/或該金屬錯合物的配位基具有小於300℃的沸點。
  8. 如請求項1或請求項2之燒結組成物，其中該金屬錯合物之金屬係選自銀、金、鉑、鈀、鎳、銅及鉬之一或多者。
  9. 如請求項1或請求項2之燒結組成物，其中該溶劑包含有機溶劑，其係選自丙烷-1-2-二醇、萜品醇、三乙二醇、甘油、及2-甲基-1,3-丙二醇中之一或多者。
  10. 如請求項1或請求項2之燒結組成物，其中該金屬錯合物係金屬羧酸鹽，其中該羧酸鹽具有結構RCOO-，其中R係具有14個碳原子或更少的支鏈或非支鏈烴鏈。
  11. 如請求項1或請求項2之燒結組成物，其中該金屬錯合物係選自下列之一或多者：新癸酸銀、2-乙基己酸銀、草酸銀、乳酸銀、六氟乙醯丙酮環戊二烯銀(silver hexafluoroacetylacetonate cyclooctadiene)、甲酸銅四水合物及乙酸銅。
  12. 如請求項1或請求項2之燒結組成物，其中該燒結組成物的黏度係60,000至120,000cP。
  13. 如請求項1或請求項2之燒結組成物，其係呈下列形式：凝膠；或獨立式薄膜或箔；或施加、沉積、印刷或層壓在晶圓上；或施加、沉積、印刷、或層壓在基材上，該基材係由玻璃及/或陶瓷及/或金屬及/或聚合膜及/或用來作為印刷電路板之複合材料所製成。
  14. 一種製造如請求項1至13中任一項之燒結組成物之方法，該方法包含： 提供溶劑；提供金屬錯合物；及在100℃至180℃之溫度下將該金屬錯合物溶解在該溶劑中以形成溶液。
  15. 如請求項14之方法，其中該溶液係過飽和的。
  16. 如請求項14或請求項15之方法，其中該方法進一步包含將該溶液冷卻至30至60℃的溫度。
  17. 如請求項14或請求項15之方法，其中該方法進一步包含研磨該溶液。
  18. 如請求項14或請求項15之方法，其中將該金屬錯合物溶解在該溶劑中係在110℃至150℃之溫度下進行。
  19. 如請求項14或請求項15之方法，其中該燒結組成物不含任何金屬粒子且/或不含任何該金屬錯合物之粒子。
  20. 一種在基材上形成燒結金屬沉積物之方法，該方法包含：提供基材；將如請求項1至13中任一項之燒結組成物設置在該基材上；在140至200℃之溫度下乾燥該組成物以形成乾燥組成物；及在150℃至300℃之溫度下燒結該乾燥組成物，其中該燒結係在高於該乾燥溫度之溫度下進行。
  21. 如請求項20之方法，其中該基材係可撓性基材，其包含PET、PC、PI、TPU、PEN、及PEEK中之一或多者。
  22. 如請求項20之方法，其中該基材係剛性基材，其包含FR4、玻璃、陶瓷、半導體材料、或金屬箔。
  23. 如請求項20至22中任一項之方法，其中將該燒結組成物設置在該基材上包含將該燒結組成物模版印刷及/或網版印刷至該基材上。
  24. 如請求項20至22中任一項之方法，其中：該燒結組成物之該金屬錯合物包含銀，且該乾燥係在170℃至190℃的溫度下進行30至90分鐘；或該燒結組成物之該金屬錯合物包含銅，且該乾燥係在氮氣氣氛下、在150℃至170℃的溫度下進行15至60分鐘。
  25. 如請求項20至22中任一項之方法，其中該燒結係在180℃至295℃的溫度下進行。
  26. 如請求項20至22中任一項之方法，其中該燒結步驟係在2MPa至15MPa的壓力下進行。
  27. 如請求項20至22中任一項之方法，其中該燒結金屬沉積物包含在晶粒與基材之間的接點。
  28. 如請求項20至22中任一項之方法，其中該燒結金屬沉積物包含電氣電路或互連。
  29. 如請求項20至22中任一項之方法，其中該燒結金屬沉積物包含塗層。
  30. 如請求項20至22中任一項之方法，其中該燒結金屬沉積物實質上不含金屬錯合物且/或實質上不含有機配位基且/或實質上不含有機材料且/或實質上不含碳。
  31. 如請求項20至22中任一項之方法，其中該燒結金屬沉積物具有大於或等於30MPa的晶粒剪切強度。
  32. 如請求項20至22中任一項之方法，其中：在+150℃至-50℃、3分鐘停留時間的1000次循環之熱衝擊測試之後，在該燒結金屬沉積物中的空隙百分比係0.5%或更小；且/或在+150℃至-50℃、3分鐘停留時間的3000次循環之熱衝擊測試之後，在該燒結金屬沉積物中的空隙百分比係1.5%或更小。
  33. 如請求項20至22中任一項之方法，其中該燒結金屬沉積物之剝離強度大於或等於10N/mm。
  34. 如請求項20至22中任一項之方法，其中該燒結金屬沉積物係可焊接的及/或具高電流能力的。
  35. 如請求項20至22中任一項之方法，其中該燒結金屬沉積物係可撓的。
  36. 如請求項20至22中任一項之方法，其中該燒結金屬沉積物展現小於12mΩ/sq/mil的片電阻。
  37. 一種燒結金屬沉積物，其係使用如請求項1至13中任一項之燒結組成物所形成。
  38. 如請求項37之燒結金屬沉積物，其中該燒結金屬沉積物包含在晶粒與基材之間的接點。
  39. 如請求項37之燒結金屬沉積物，其中該燒結金屬沉積物包含電氣電路或互連。
  40. 如請求項37之燒結金屬沉積物，其中該燒結金屬沉積物包含塗層。
  41. 一種晶粒附接之方法，該方法包含： 提供基材及晶粒；將如請求項1至13中任一項之燒結組成物設置在該基材與該晶粒之間；在140至200℃之溫度下乾燥該組成物以形成乾燥組成物；及在大於150℃至300℃的溫度下、在2MPa至15MPa的壓力下燒結該乾燥組成物，以將該晶粒附接至該基材，其中該燒結係在高於該乾燥溫度之溫度下進行。
  42. 如請求項41之方法，其中該燒結係在4MPa至12MPa的壓力下進行。
  43. 一種在基材上形成電氣電路或互連之方法，該方法包含：提供基材；將如請求項1至13中任一項之燒結組成物以電路或互連的形式設置在該基材上；在140至200℃之溫度下乾燥該組成物以形成乾燥組成物；且在150℃至300℃的溫度下燒結該乾燥組成物以形成該電路或該互連，其中該燒結係在高於該乾燥溫度之溫度下進行。
  44. 如請求項43之方法，其中該基材係剛性或可撓性。
  45. 一種製造焊接總成之方法，該方法包含：根據如請求項20至36中任一項之方法在基材上形成燒結金屬沉積物；將焊料膏沉積在該燒結金屬上；使組件與該沉積的焊料膏接觸；及使該焊料膏回流以提供焊接總成。
  46. 如請求項45之方法，其中該組件係選自電子組件、LED、金屬化印刷電路板、及散熱件。
  47. 如請求項45或46之方法，其中該基材係選自載體膜、中介層、或電路板或散熱件。
  48. 一種如請求項1至13中任一項之燒結組成物於選自下列方法中之用途：晶粒附接、晶圓至晶圓接合、封閉性及接近封閉性密封、施配及生產電路系統或互連線。
  49. 一種如請求項1至13中任一項之燒結組成物在如請求項20至36或41至47中任一項之方法中用於生產電氣/電子裝置、互連件、總成、電路、或印刷纜線及線束之用途。
  50. 如請求項49之用途，其中該等總成及/或電路係可撓性或熱成型的及/或射出成型的3D電子結構。
  51. 如請求項49或請求項50之用途，其中該等總成及/或電路係可焊接的且可攜載高電流密度。
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