[發(fā)明專利]一種無壓燒結(jié)導(dǎo)電銀漿及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110060579.0
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN112908512B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉煥明;錢雪行
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市晨日科技股份有限公司
• 主分類號: H01B1/22
• 分類號: H01B1/22;H01B13/00
• 代理公司: 北京精金石知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11470
• 代理人: 王洋

本發(fā)明公開了一種無壓燒結(jié)導(dǎo)電銀漿及其制備方法，屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域。所述的無壓燒結(jié)導(dǎo)電銀漿包括以下質(zhì)量百分比的組分：30％?65％的納米銀粉，2％?5％的載體，30％?65％的溶劑，0.2％?2％的分散劑；所述的納米銀粉為只進行離心沉降，沒有進行高溫烘干的銀粉，所述的納米銀粉的水分含量為0?20％；所述的納米銀粉的粒徑范圍D50為5?80納米，本發(fā)明所使用的納米銀粉為沒有經(jīng)過高溫烘干，納米粉體的團聚少，燒結(jié)溫度可以低，可以更好的實現(xiàn)銀粉與基材的封裝與互聯(lián)，提高器件的可靠性；實施過程中在漿料組分中添加了質(zhì)量比為1：2?4的環(huán)狀糊精和檸檬酸三銨作為穩(wěn)定劑，明顯提高了燒結(jié)后漿料的剪切力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無壓燒結(jié)導(dǎo)電銀漿及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著5G技術(shù)的發(fā)展以及歐盟RoSH指令對含鉛焊料豁免的到期，對封裝與互聯(lián)材料的要求有了質(zhì)的提高，如今最普遍的4G手機在射頻模塊中會使用5-7個功率放大器芯片，由于應(yīng)用5G技術(shù)，芯片數(shù)量預(yù)計翻倍增長。芯片數(shù)量變多，使得芯片之間的焊接材料顯得尤為關(guān)鍵，要選擇耐熱、導(dǎo)電性強的材料。相比于傳統(tǒng)高鉛焊料，就需要研發(fā)更為環(huán)保的封裝與互聯(lián)的材料，適用于更高的頻率、更高的功率和更低的損耗電力電子應(yīng)用需求。

5G技術(shù)的快速發(fā)展,大功率器件的生成熱將會大幅度增加，因此器件的有效散熱是保證系統(tǒng)平穩(wěn)運行的關(guān)鍵。導(dǎo)電膠的電阻率大、耐熱性、散熱較差，如果生成的熱不能及時散去，導(dǎo)電膠就會軟化，進而導(dǎo)致導(dǎo)電膠的失效，系統(tǒng)的平穩(wěn)運行就會受到影響，這就為導(dǎo)電膠在高溫下的長期使用提出了挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)芯片與基板的互連材料一合金焊料和導(dǎo)電膠由于存在著致命的缺陷難以滿足需求。合金焊料在高溫狀態(tài)可靠性不高的缺點，同時合金焊料在器件工作狀態(tài)下熱應(yīng)力較大，易造成芯片因熱膨脹系數(shù)不匹配而失效；導(dǎo)電膠的熱導(dǎo)率較低，通常處于10W/(m·K)～25W/(m·K)，而且導(dǎo)電膠的玻璃轉(zhuǎn)化溫度較低，隨著使用時間的增長，導(dǎo)電膠的樹脂基體會逐漸出現(xiàn)疲勞失效的情況，熱阻升高，對于芯片的散熱和物理性能極為不利。面對高功率密度元器件的發(fā)展需求，急需研究開發(fā)新的芯片與基板互連材料。低溫?zé)Y(jié)納米銀漿采用納米銀顆粒作為功能相，其具有最高的金屬熱導(dǎo)率及電導(dǎo)率，燒結(jié)溫度低甚至能達到250℃以下，燒結(jié)后能承受高的工作溫度，具有良好的可靠性，能滿足現(xiàn)在大功率元器件的發(fā)展需求。

導(dǎo)電銀漿作為一種電子材料，在導(dǎo)電領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛，傳統(tǒng)高溫?zé)Y(jié)型導(dǎo)電銀漿由導(dǎo)電相銀，粘結(jié)相玻璃、有機載體(樹脂+有機溶劑)組成，其原理是通過有機載體使導(dǎo)電銀漿能夠在低溫時具有印刷適應(yīng)性，并通過樹脂粘附在承印物表面，高溫?zé)Y(jié)時樹脂和有機溶劑揮發(fā)，玻璃相熔化成為粘結(jié)相將導(dǎo)電相粘結(jié)導(dǎo)通并附著在承印物上形成導(dǎo)電通路，高溫?zé)Y(jié)過程中有機物揮發(fā)會對人體造成危害，為了克服此問題，中國專利申請201110441172.9中公開了一種用于導(dǎo)電銀漿，其導(dǎo)電銀漿包括導(dǎo)電粉以及溶劑混合而成，所述的導(dǎo)電粉含有銀顆粒、玻璃粉和硅酸鹽水泥，所述的溶劑為水和乙醇的混合物，該申請中用硅酸鹽水泥代替現(xiàn)有高溫?zé)Y(jié)型導(dǎo)電銀漿中的有機載體，制成導(dǎo)電粉；該導(dǎo)電粉與水和乙醇按特定比例混合制成導(dǎo)電銀漿，從而減少了燒結(jié)過程中有機物揮發(fā)對環(huán)境以及人體的危害，該申請使用硅酸鹽水泥替代現(xiàn)有的高溫?zé)Y(jié)型導(dǎo)電銀漿中的有機載體，制備成導(dǎo)電粉，從而減少了有機物的揮發(fā)，但是在制備過程中銀粉的表面能較高，容易團聚，使銀粉在載體中分散變得困難，從而影響銀漿最后燒結(jié)的溫度,燒結(jié)溫度比較高(600-800℃)，并且漿料燒結(jié)成型的致密度，。

再如中國專利申請201711378575.7中公開了一種無壓燒結(jié)導(dǎo)電銀漿，該無壓燒結(jié)導(dǎo)電銀漿包括：銀粉70％-85％，溶劑5％-20％，分散劑0.1％-2％，有機載體0.5％-5％，所述銀粉由微米銀粉和納米銀粉組成。該發(fā)明通過對微米銀粉進行表面修飾，在其表面形成銀納米簇，并利用納米簇低溫?zé)Y(jié)的特性，促進納米顆粒的燒結(jié)與微米銀粉的連接，提高導(dǎo)電銀漿的低溫?zé)Y(jié)致密性，實現(xiàn)芯片與基板表面金屬層的粘結(jié)與互連。該發(fā)明通過采用表面修飾的方法提高導(dǎo)電銀漿的低溫?zé)Y(jié)致密性，該操作得到的比較復(fù)雜，并且燒結(jié)后得到的產(chǎn)品的剪切力不能滿足要求。