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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 19/2020

26.08.2020

Lowering bonding temperature for silver sintering to silicon and silicon carbide using silver oxide decomposition

verfasst von: Kota Inami, Tomoki Matsuda, Rei Kawabata, Tomokazu Sano, Akio Hirose

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 19/2020

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Abstract

Micron-scale Ag2O paste facilitates direct sintering bonding to silicon and silicon ceramic substrates because of in-situ formation of Ag during the decomposition of Ag2O. However, it remains difficult to obtain a high-strength joint at low bonding temperatures using the conventional process (even at 300 °C) despite their good performance at temperatures above the thermal decomposition temperature. In the present study, the dominant factors for low-temperature direct sintering bonding of Ag to Si and SiC substrates using Ag2O decomposition were investigated by controlling the preheating temperature and evaluating the bondability. The influence of preheating temperature was evaluated using thermal analysis and the assessment of joint strength. Lower preheating temperatures led to higher joint strength at lower bonding temperatures. It was observed that Ag nanoparticles were generated during the preheating process at high temperatures, indicated from the occurrence of the exothermic Ag2O decomposition reaction. However, the initial formation of Ag nanoparticles during the preheating process did not contribute to the sintering process. We propose that lowering the preheating temperature plays an important role in precisely controlling the amount of organic solvent required for the decomposition reaction of Ag2O. Finally, we confirmed that the low-temperature preheating process realized a sound joint for the Ag sintering bonding to SiC, even at 300 °C.

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Metadaten
Titel
Lowering bonding temperature for silver sintering to silicon and silicon carbide using silver oxide decomposition
verfasst von
Kota Inami
Tomoki Matsuda
Rei Kawabata
Tomokazu Sano
Akio Hirose
Publikationsdatum
26.08.2020
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 19/2020
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-020-04205-w

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