本发明专利技术公开了一种水基纳米银浆减薄方法及其用途，该方法包含：步骤1，向水基纳米银浆中加入去离子水，进行稀释清洗；步骤2，搅拌、充分混合；步骤3，向混合溶液中加入硝酸盐电解质溶液，进行絮凝；步骤4，高速离心分离，去除上层溶液，保留底部纳米银浆；步骤5，重复步骤1-4若干次，得到有机包覆层减薄后的水基纳米银浆。本发明专利技术通过减薄稀释纳米银颗粒表面的有机包覆层，达到降低纳米银浆烧结温度、缩短烧结时间的效果，实现无压力辅助烧结互连；本发明专利技术制备的纳米银浆，用于芯片级烧结互连工艺，显著改善了未做减薄处理前纳米银浆互连接头的力学性能及热导率，对大功率密度电子封装中芯片级互连的散热意义重大。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电子封装领域，适用于电子封装互连应用范围，具体涉及芯片级或其它微小器件贴装用水基纳米银浆减薄方法及其低温快速无压互连的工艺。
技术介绍
纳米银浆作为一种新型芯片级互连材料，相比于传统的软钎焊焊料具有三个优势:无互连焊点重熔现象、高导热导电性能、高可靠性。但是纳米银浆的缺点限制了其应用范围，即互连温度高、所需时间长，对于热敏感器件及基板来说，超过了其受热能力。另外，纳米银浆在芯片级互连过程中需要施加压力辅助，不利于自动化的实现。造成纳米银浆上述问题的原因是纳米银浆中包覆在纳米银颗粒表面起到保护纳米银颗粒不发生预先团聚作用的有机包覆层厚度过大。在互连过程中，有机包覆层需要先进行分解才能使纳米银颗粒发生接触，从而实现烧结互连。而过厚的有机包覆层严重阻碍了芯片级互连时纳米银颗粒的烧结进程，导致所需烧结互连温度过高，时间过长，工艺性差，形成的互连接头剪切强度及导热导电性低。中国专利“一种低温烧结纳米银浆及其制备方法”，申请号CN201110104399，公开了一种纳米银浆的制备方法，但制备体制为油基纳米银浆，无法根据本专利方法进行有机包覆层的减薄。中国专利“一种芯片贴装用纳米银浆及其制备方法”，申请号CN201210426581.6，公开了一种纳米银浆的制备方法，使用化学还原发制备水基纳米银浆，但由于没有对有机包覆层进行减薄处理，其纳米银浆用于芯片级互连获得的接头剪切强度与热导率较低。其它关于纳米银浆的专利由于应用的
不同(生物医药，印刷电子浆料)，不做说明。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过减薄包覆在纳米银浆表面的有机层厚度，实现低温快速无压互连工艺，解决现有技术中，纳米银浆用于芯片级互连工艺温度高、所需时间长、需辅助压力的缺陷。为达到上述目的，本专利技术提供了一种水基纳米银浆减薄方法，方法包含如下步骤: 步骤1，向水基纳米银浆中加入去离子水，进行稀释清洗； 步骤2，搅拌、充分混合； 步骤3，向混合溶液中加入硝酸盐电解质溶液，进行絮凝，搅拌均匀； 步骤4，进行高速离心分离，去除上层溶液，保留底部纳米银浆； 步骤5，重复步骤1-步骤4若干次，得到有机包覆层减薄后的水基纳米银浆。上述的水基纳米银浆减薄方法，其中，步骤1中，水基纳米银浆在去离子水中的浓度为0.1-lg / mLo上述的水基纳米银楽减薄方法，其中，步骤2中，还包含施加超声作用。上述的水基纳米银浆减薄方法，其中，步骤3中，所述的硝酸盐电解质溶液浓度为1-5mol/L。所述的硝酸盐电解质优选为硝酸钾或硝酸钠或二者的混合物。上述的水基纳米银楽减薄方法，其中，步骤4中，所述的高速离心分离，转速为2000-5000r/mino上述的水基纳米银浆减薄方法，其中，步骤5中，重复进行2-4次步骤1-步骤4。本专利技术还提供了一种采用上述的水基纳米银浆减薄方法制备的水基纳米银浆用于芯片级烧结互连工艺的用途。所述的芯片级烧结互连工艺参数为:在80-120°C低温区保温5-20min后，升高温度至150-300°(3，保温30-1208，随炉冷却或空气冷却，形成互连接头。该芯片级烧结互连工艺，不需施加压力辅助。本专利技术的有益效果: 1、本专利技术方法能够简单有效地减薄稀释水基纳米银浆中纳米银颗粒表面的有机包覆层，使其厚度及包覆密度下降，从而达到降低纳米银浆烧结温度、缩短烧结时间的效果，并且实现无压力辅助烧结互连，易于自动化。2、本专利技术方法制备的纳米银浆，用于芯片级烧结互连工艺，获得的互连接头剪切强度最高达到60MPa，热导率达到229W/mK;显著改善了未做减薄处理前纳米银浆互连接头的力学性能，且热导率的大幅提升对大功率密度电子封装中芯片级互连的散热意义重大。3、本专利技术还将纳米银浆的芯片级互连工艺进行了有效优化，降低了烧结互连温度，缩短了互连时间，无需压力辅助烧结。使得纳米银浆适用于耐热性不高的器件与基板的互连。该工艺能够与目前广泛使用的软钎焊互连工艺相兼容，扩大了纳米银浆的应用范围。【具体实施方式】本专利技术提供的水基纳米银浆减薄方法包含如下步骤: 步骤1:向每10g水基纳米银浆中加入lOmL-lOOmL的去离子水，进行稀释清洗； 步骤2:施加超声作用，同时进行机械搅拌，充分混合； 步骤3:向混合溶液中加入lmo 1 /L-5mo 1 /L、1 OmL-1 OOmL的硝酸盐电解质溶液，进行絮凝，搅拌均匀;该硝酸盐电解质优选为硝酸钾或硝酸钠或二者的混合物。步骤4:进行高速离心分离，转速为2000-5000r/min，去除上层溶液，保留底部纳米银浆； 步骤5:将纳米银浆按照上述四个步骤，反复进行2-4次，得到有机包覆层减薄后的水基纳米银楽。将步骤5得到的纳米银浆点涂于基板焊盘表面，在焊盘上放置芯片，通过热风工作台或加热炉实现芯片与基板的互连，该互连工艺参数为，在80-120°C低温区保温5-20min后升高温度至150-300°C，保温30-120S，随炉冷却或空气冷却，形成互连接头。该工艺过程不需施加压力辅助，易于自动化。以下结合实施例详细说明本专利技术的技术方案。实施例1 称取10g水基纳米银浆，将lOOmL去离子水加入到纳米银浆中，施加超声作用及机械搅拌，使纳米银浆混合均匀。将lOOmL，3mol/L的硝酸钾溶液加入上述混合均匀的溶液中，搅拌充分。进行高速离心分离，转速为3000r/min。去除上层溶液。将底部的纳米银楽继续进行去离子水清洗及硝酸钾溶液絮凝步骤，重复进行四次。最后得到有机包覆层减薄后的水基纳米银楽。将减薄后的纳米银浆点涂与基板待焊位置，放置芯片，使用热风工作台加热，在120°C保温5min后，升高温度至250°C，保温时间为120s，空气冷却，形成烧结互连接头。接头剪切强度为40MPa，热导率为190 W/mK。实施例2 称取10g水基纳米银浆，将50mL去离子水加入到纳米银浆中，施加超声作用及机械搅拌，使纳米银浆混合均匀。将50mL，lmol/L的硝酸钠溶液加入上述混合均匀的溶液中，搅拌充分。进行高速离心分离，转速为2000r/min。去除上层溶液。将底部的纳米银楽继续进行去离子水清洗及硝酸钠溶液絮凝步骤，重复进行四次。最后得到有机包覆层减薄后的水基纳米银楽。将减薄后的纳米银浆点涂与基板待焊位置，放置芯片，使用热风工作台加热，在80°C保温20min后，升高温度至200°C，保温时间为60s，空气冷却，形成烧结互连接头。接头剪切强度为35MPa，热导率为173 W/mK。实施例3 称取10g水基纳米银浆，将10mL去离子水加入到纳米银浆中，施加超声作用及机械搅拌，使纳米银浆混合均匀。将10mL，5mol/L的硝酸钾溶液加入上述混合均匀的溶液中，搅拌充分。进行高速离心分离，转速为5000r/min。去除上层溶液。将底部的纳米银楽继续进行去离子水清洗及硝酸钠溶液絮凝步骤，重复进行二次。最后得到有机包覆层减薄后的水基纳米银楽。将减薄后的纳米银浆点涂与基板待焊位置，放置芯片，使用热风工作台加热，在100°C保温lOmin后，升高温度至300°C，保温时间为30s，空气冷却，形成烧结互连接头。接头剪切强度为60MPa，热导率为229 W/mK。综上所述，本专利技术提供了一种简便方法有效地减薄稀释水基纳米银浆中纳米银颗粒本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水基纳米银浆减薄方法，其特征在于， 方法包含如下步骤： 步骤1，向水基纳米银浆中加入去离子水，进行稀释清洗； 步骤2，搅拌、充分混合； 步骤3，向混合溶液中加入硝酸盐电解质溶液，进行絮凝，搅拌均匀； 步骤4，进行高速离心分离，去除上层溶液，保留底部纳米银浆； 步骤5，重复步骤1‑步骤4若干次，得到有机包覆层减薄后的水基纳米银浆。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王帅，李明雨，沈艳，包晓云，顾峰，
申请(专利权)人：上海无线电设备研究所，哈尔滨工业大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：上海;31
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。