一种用于电子封装领域的多尺度微纳米颗粒复合焊膏及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种用于电子封装领域的多尺度微纳米颗粒复合焊膏及其制备方法、应用工艺。所述新型复合焊膏由金属粉末与助焊剂混合而成。金属粉末由粒径30~70nm、3~7μm、15~25μm的Cu@Ag颗粒，粒径40~60nm的Ni@Ag颗粒，粒径1~2μm的Ag颗粒组成；助焊剂由溶剂异丙醇，活性剂硬脂酸，成膜剂混合松香和聚乙二醇，调节剂三乙醇胺，表面活性剂辛基酚聚氧乙稀醚组成。本发明专利技术复合焊膏中Cu@Ag颗粒的存在相对于纳米银焊膏成本降低，抗电迁移性能得到提升；Ag颗粒可以保护Cu@Ag核壳结构的完整性；在高频感应工艺条件下，Ni@Ag颗粒Ni的磁性使颗粒分布更均匀，提高致密度，提升导电导热性能。本发明专利技术成本低廉，工艺简单可控，效率高，解决了目前器件粘贴材料成本高昂，服役温度低，工艺时间长等问题。

A multi-scale micro-nanoparticle composite solder paste for electronic packaging and its preparation method

The invention provides a multi-scale micro-nano particle composite solder paste used in the field of electronic packaging, a preparation method and an application process thereof. The new composite solder paste is composed of metal powder and flux. The metal powder consists of Cu@Ag particles with particle size of 30-70 nm, 3-7 um and 15-25 um, Ni@Ag particles with particle size of 40-60 nm and Ag particles with particle size of 1-2 um. The flux consists of solvent isopropanol, active agent stearic acid, film-forming agent mixed rosin and polyethylene glycol, regulator triethanolamine and surfactant octylphenol polyoxyether. Compared with nano-silver solder paste, the existence of Cu@Ag particles in the composite solder paste of the invention reduces the cost and improves the anti-electromigration performance; Ag particles can protect the integrity of the core-shell structure of Cu@Ag; under the condition of high frequency induction technology, the magnetic properties of Ni@Ag particles make the distribution of particles more uniform, improve the density and enhance the conductivity and thermal conductivity. The invention has the advantages of low cost, simple and controllable process and high efficiency, and solves the problems of high cost of device adhesive materials, low service temperature and long process time.

【技术实现步骤摘要】
一种用于电子封装领域的多尺度微纳米颗粒复合焊膏及其制备方法
本专利技术涉及一种复合焊膏及其制备方法。
技术介绍
目前，大功率半导体器件广泛应用于汽车电子，高速机车，能源传输等领域，且服役温度已经接近200℃，但是用于电极引出材料和芯片封装的钎料却尚无法在此温度下正常工作，并且由于日趋严格的环保法规的，人们环保意识的日益提高，已经不符合目前的应用环境，而现有的主流钎料SnAgCu系，SnZn系SnSb系等钎料各有其性能、成本上的不足，难以满足可以在低温键合，高温服役的工作要求，因此亟需开发能够在低温环境下连接，高温环境下服役的无铅互连材料。近些年来，金属纳米材料的尺寸效应因为其被发现具有优异的光学、电学、热学性能而受到了国内外的学者广泛的关注，国内外的研究学者尝试利用金属纳米材料的尺寸效应的这一特性，应用于半导体封装材料互连领域中，即当材料尺寸降到纳米尺度时其烧结温度将会大幅度下降，同时纳米材料低温键合之后将会失去纳米尺寸效应，将能够满足低温键合，高温服役的要求，因而基于金属纳米材料制备的连接材料受到广泛关注，尤其是纳米银焊膏的研究。然而，目前已经报道的纳米Ag焊膏存在高成本、离子迁移本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电子封装领域的多尺度微纳米颗粒复合焊膏及其制备方法中按质量百分比70%~90%金属粉末和10%~30%助焊剂组成，所述金属粉末为0.01~5%Ag、5%~15%Ni@Ag、其余为Cu@Ag颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种用于电子封装领域的多尺度微纳米颗粒复合焊膏及其制备方法中按质量百分比70%~90%金属粉末和10%~30%助焊剂组成，所述金属粉末为0.01~5%Ag、5%~15%Ni@Ag、其余为Cu@Ag颗粒。2.根据权利要求1所述的一种用于电子封装领域的多尺度微纳米颗粒复合焊膏及其制备方法，其特征在于添加微纳米颗粒的复合焊膏中按照质量百分比由80%~90%金属粉末和10%~20%助焊剂组成，所述金属粉末按照质量含量由0.01~2%Ag、8%～12%Ni@Ag、其余为Cu@Ag粉末。3.根据权利要求1所述的一种用于电子封装领域的多尺度微纳米颗粒复合焊膏及其制备方法，其特征在于添加的金属粉末Ag的粒径为0.01~5μm；Ni@Ag的粒径为1~100nm；Cu@Ag的粒径为10~100nm、1~10μm、10~30μm。4.根据权利要求1所述的一种用于电子封装领域的多尺度微纳米颗粒复合焊膏及其制备方法，其特征在于添加的金属粉末Ag的粒径为1~2μm；Ni@Ag的粒径为30~70nm；Cu@Ag的粒径为30~70nm、3~7μm、15~25μm。5.根据权利要求1所述的一种用于电子封装领域的多尺度微纳米颗粒复合焊膏及其制备方法，其特征在于所述助焊剂按照质量含量由15%活性剂、37.5%成膜剂、1.5%调节剂、1.5%表面活性剂和其余为溶剂组成，称取的活性剂为硬脂酸；称取的成膜剂由混合松香和聚乙二醇2000按照质量比5﹕1组成，其中混合松香由松香和氢化松香组成，松香与氢化松香的质量比为1﹕1，称取的调节剂为三乙醇胺，称取的表面活性剂为辛基酚聚氧乙稀醚，称取的溶剂为异丙醇。6.权利要求1所述添加微纳米颗粒的复合焊膏的制备方法，其特征在于该添加微纳米颗粒的复合焊膏的制备方法如下：步骤一：制备Cu@Ag颗粒，（1）将铜粉加入到体积浓度为20%的硫酸溶液中清洗，进行离心、洗涤；（2）将浓度为0.08g/L硝酸银溶液与3.2%的氢氧化钠溶液混合，然后逐滴加入质量分数为20%的氨水，直至沉淀消失，即配制成银氨溶液，当铜粉粒径为50nm时，添加的硝酸银浓度为0.08g/L；当铜粉粒径为5μm时，添加的硝酸银溶液浓度为0.2625g/L，当铜粉粒径为20μm时，添加的硝酸银溶液浓度为0.6575g/L；（3）将无水乙醇与去离子水按体积比1：4混合，加入40ml乙醇、160ml去离子水，加入经步骤一处理过的铜粉，加入0.5g分散剂PVP，同时加入上述配制好的银氨溶液和0.75g还原剂水合肼，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，吴楠，张涛，赵凯，马文友，李科，焦鸿浩，孙凤莲，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23