一种芯片无压烧结互连用纳米铜浆及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种芯片无压烧结互连用纳米铜浆及其制备方法与应用，制备方法包括纳米铜制备和铜浆混合两个步骤。纳米铜的制备是将反应液倒入温度为80‑120℃且持续加热的还原液中，搅拌下反应，反应结束后离心，清洗后得到纳米铜颗粒。纳米铜制备的反应液和还原液均含有多元酸和胺类添加剂混合而成的复合包覆剂，制备的纳米铜粒子是尺寸呈双峰分布特征的纳米聚集体。本发明专利技术中纳米铜的制备是以互连用烧结铜浆为应用背景，制备所用包覆剂及复配溶剂在烧结中完全挥发或分解并具备还原效应，尺寸双峰分布的纳米铜颗粒能实现低温烧结的同时形成大量密实互连，从而使得浆料能在无压条件下实现高效烧结与高性能互连。

【技术实现步骤摘要】
一种芯片无压烧结互连用纳米铜浆及其制备方法与应用
本专利技术涉及纳米铜浆，具体涉及一种芯片无压烧结互连用纳米铜浆及其制备方法与应用；属于功率电子器件互连技术、电子封装领域。
技术介绍
近年来，为了减少碳排放，风能、太阳能、生物质能等可再生能源技术已受到广泛关注。为了提高这些可再生能源的能量转换效率，作为能量转换关键设备之一的功率半导体器件，需要满足严格的条件以适应更高的电流密度，更高的功率耗散和更高的反向击穿电压。与传统的硅半导体相比，碳化硅和氮化镓等第三代半导体由于具有更大的禁带宽度、更高的临界击穿电场、更好的热导率以及更高的工作温度，在功率器件中应用越来越广泛。目前常用于功率器件封装芯片互连材料主要有高铅合金、金系合金、纳米银浆等。但是出于对环境保护考虑以及芯片结温的不断增长，不建议使用高铅合金，而金系合金和纳米银浆以贵金属为主体，成本较高，不适合推广使用。这使得越来越多的研究者致力于开发成本较低的芯片互连材料，并兼顾使器件具备较高的使用温度和连接强度、优秀的散热性能和高效的信号传输等优点。铜具有和银相近的导电和导热性能，且本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种芯片无压烧结互连用纳米铜浆的制备方法，其特征在于包括纳米铜制备和铜浆混合两个步骤：/n1)纳米铜的制备：将反应液倒入温度为80-120℃且持续加热的还原液中，搅拌下反应，反应结束后离心，清洗后得到纳米铜颗粒；/n所述反应液和还原液中均含有复合包覆剂和有机溶剂；所述反应液由含铜化合物、复合包覆剂和有机溶剂混合而成；所述还原液由还原剂、复合包覆剂和有机溶剂混合而成；所述含铜化合物为五水合硫酸铜、一水合乙酸铜、三水合硝酸铜、氯化铜和氢氧化铜中的一种或多种；所述还原剂为L-抗坏血酸和一水合次磷酸钠中的一种或两种；/n所述复合包覆剂是由多元酸和胺类添加剂混合而成；所述多元酸为草酸、丙二酸、柠檬酸...

【技术特征摘要】
1.一种芯片无压烧结互连用纳米铜浆的制备方法，其特征在于包括纳米铜制备和铜浆混合两个步骤：
1)纳米铜的制备：将反应液倒入温度为80-120℃且持续加热的还原液中，搅拌下反应，反应结束后离心，清洗后得到纳米铜颗粒；
所述反应液和还原液中均含有复合包覆剂和有机溶剂；所述反应液由含铜化合物、复合包覆剂和有机溶剂混合而成；所述还原液由还原剂、复合包覆剂和有机溶剂混合而成；所述含铜化合物为五水合硫酸铜、一水合乙酸铜、三水合硝酸铜、氯化铜和氢氧化铜中的一种或多种；所述还原剂为L-抗坏血酸和一水合次磷酸钠中的一种或两种；
所述复合包覆剂是由多元酸和胺类添加剂混合而成；所述多元酸为草酸、丙二酸、柠檬酸、抗坏血酸、乙酸、丁酸、乳酸和酒石酸中的一种或多种；所述胺类添加剂为单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、3-丙醇胺、一异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺和N,N-二乙基乙醇胺中的一种或多种；所述复合包覆剂中多元酸与胺类添加剂的质量比为7:1–1:1；
2)铜浆混合：将制备的纳米铜与复配有机溶剂混合；所述复配有机溶剂为乙二醇、二乙二醇、丙二醇、丙三醇和聚乙二醇中的两种或两种以上。


2.根据权利要求1所述的一种芯片无压烧结互连用纳米铜浆的制备方法，其特征在于：所述反应液中复合包覆剂浓度为500–1000g/L。


3.根据权利要求1所述的一种芯片无压烧结互连用纳米铜浆的制备方法，其特征在于：所述还原液中复合包覆剂浓度为250-500g/L。


4.根据权利要求1所述的一种芯片无压烧结互连用纳米铜浆的制备方法，其特征在于：所述反应液中含铜化合物浓度为150–400g/L；所述还原液中还原剂浓度为400–550g/L。


5.根据权利要求1所述的一种芯片无压烧结互连用纳米铜浆的制备方法，其特征在于：所述反应液和还原液中有...

【专利技术属性】
技术研发人员：周敏波，吴雪，黄海军，张新平，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44