[發明專利]一種復合納米銀焊膏及其應用

有效

• 申請號: 201710690354.7
• 申請日: 2017-08-14
• 公開（公告）號: CN107538148B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 毛樣武;王珂;胡坤;段煜;王戈明
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: B23K35/24
• 分類號: B23K35/24;B23K35/40;B23K37/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

本發明公開了一種復合納米銀焊膏及其應用。所述復合納米銀焊膏由多種尺寸的納米銀顆粒和乙二醇混合而成，具有燒結溫度低、連接層孔隙率低等優勢。所述多種尺寸的納米銀顆粒包括小、中、大三種尺寸的納米銀顆粒，其粒徑分別為3～7nm、15～25nm及70～100nm；所述多種尺寸的納米銀顆粒的質量總和與乙二醇的質量比為8～12:1。所述復合納米銀焊膏可用于制備母材為鍍Ni/Ag層銅的連接件。本發明還公開了一種母材為鍍Ni/Ag層銅的連接件及其制備方法。本發明公開的復合納米銀焊膏可應用于微電子封裝技術領域中，所得到的連接件剪切強度高，接頭界面層結合良好，連接層較均勻致密；從成本，制備及應用多個方面均滿足工業生產的要求，強度可達32MPa。

技術領域

本發明屬于金屬納米顆粒的連接領域，具體地涉及一種復合納米銀焊膏及其應用。

背景技術

在微電子工業領域，含鉛焊料已經被許多國家禁止使用。目前使用較為廣泛的無鉛釬料有Sn-Bi、Sn-Ag-Cu和Sn-Cu等，但這些焊料都存在一定缺陷。比如，Sn-Bi焊料脆性大，加工性能較差，導電導熱性能均不理想；Sn-Ag-Cu焊料需在高溫下使用，加熱時容易出現錫須和金屬粗化現象。隨著高溫電子封裝的發展，工業上迫切需要能夠在高溫下使用的焊料。

納米銀顆粒具有極大的表面能，這使得其在遠低于塊體銀熔點的溫度下即可表面熔化并實現燒結，所得的燒結體具有優異的導熱、導電性能。雖然有不少學者提出將納米銀顆粒應用在微電子封裝領域中，但目前大多研究報道的單一尺寸納米銀顆粒燒結體的性能仍有待改善。舉例來說，單一小尺寸納米銀顆粒燒結溫度雖然較低，其燒結體的孔隙率高，晶粒尺寸小、晶界多，畸變和缺陷較多；大尺寸納米銀顆粒燒結體的晶粒尺寸較大、缺陷較少，但存在燒結溫度和燒結體孔隙率高的弊端。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在的問題，提供一種復合納米銀焊膏及其應用。所述復合納米銀焊膏由多種尺寸的納米銀顆粒和乙二醇混合而成，具有燒結溫度低、連接層孔隙率低等優勢，可用于低溫連接“鍍Ni/Ag層銅”，可應用于低溫連接高溫服役的電子封裝領域。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種復合納米銀焊膏，其特征在于，其由多種尺寸的納米銀顆粒與乙二醇混合而成。

按上述方案，優選地，所述多種尺寸的納米銀顆粒包括小、中、大三種尺寸的納米銀顆粒，其粒徑分別為3～7nm、15～25nm及70～100nm。

按上述方案，優選地，所述多種尺寸的納米銀顆粒的質量總和與乙二醇的質量比為8～12:1。

按上述方案，優選地，所述小、中、大三種尺寸的納米銀顆粒之間的質量比為2～4:2:1

按上述方案，優選地，所述粒徑為3～7nm的納米銀顆粒的制備方法為：以硬脂酸，氫氧化鈉，硝酸銀為原料，由液相化學-熱分解法制備而成，具體步驟如下：

首先，將NaOH和硬脂酸放入去離子水中加熱到80℃，加入AgNO₃，恒溫攪拌1h后取上層白色的蠟狀物質離心清洗，離心速率為7000r/min，清洗4次，每次清洗時間為10min，其中使用去離子水清洗3次，酒精清洗1次；隨后，將白色蠟狀物質放在通氮氣的管式爐中加熱，管式爐升溫速率為5℃/min，當加熱到250℃時保溫90min，最后得到粒徑為3～7nm的納米銀顆粒。

本發明還提供了上述復合納米銀焊膏的應用，其特征在于，可用于制備母材為鍍Ni/Ag層銅的連接件，所述連接件的結構示意圖見圖1；其中，所述Ni/Ag層為電鍍所得。

本發明還提供一種母材為鍍Ni/Ag層銅的連接件，其特征在于，其由上述復合納米銀焊膏連接制備而成。

本發明還提供上述母材為鍍Ni/Ag層銅的連接件的制備方法，其特征在于，步驟如下：