一种银焊膏及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种银焊膏及其制备方法和应用，银焊膏包括以下原料组分制成：银粉体、银前驱体与胺配体的络合物、多温区有机溶剂体系载体。该银焊膏在无压烧结下形成的连接层的连接界面结合度良好且均匀致密。接界面结合度良好且均匀致密。接界面结合度良好且均匀致密。

【技术实现步骤摘要】
一种银焊膏及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于器件封装
，具体涉及一种银焊膏及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着新型电子领域，例如航空航天，电子汽车，显示器，射频电子等，对于能源的高效利用，微型化封装以及高温器件应用的需求日益增加，以SiC和GaN为主的宽带隙半导体由于其高的击穿电压，高的热导率以及高的电子密度和迁移率，而受到了广泛的关注。相比于传统硅基半导体在高温应用下的不稳定，宽带隙半导体在高温下(超过250)℃展现出了完美的可靠性，能够满足功率器件的高温应用。然而，传统的锡铅焊料不能够满足芯片互连接头高温服役的需求，因此在宽带隙半导体的制造领域开发更加先进的具有完美性能的粘接材料成为了一个至关重要的挑战。
[0003]在宽带隙半导体封装领域，银由于其完美的热导率和高的服役温度而受到了广泛的关注。但是由于银所具有较高的熔点，使得其很难满足产业化应用的需求。然而，纳米银的出现解决了这个问题，纳米银具有非常小的尺寸，其小尺寸会给其带来许多优势。首先小尺寸会产生一些量子效应，然后小尺寸意味着比表面积更大，在烧结过程中不必要达到其熔点也能够利用表面积缩小所带来的驱动力来实现原子间的扩散，从而实现烧结互连的效果。因此，以纳米银为填充的焊料逐渐的引起科研人员的注意。
[0004]传统纳米银焊膏原始堆垛密度较低，烧结时由于溶剂挥发，会产生大量的体积收缩，造成孔隙率较大、三维堆积结构坍塌等问题，在无压焊接时易出现裂纹，导致焊合率下降、机械强度低的问题。现有的纳米银膏烧结多使用压力辅助，使用无压工艺时往往存在接头力学性能较差、界面焊合率低等问题。而目前的芯片焊接与器件封装多数要求使用无压工艺，防止压力对焊接器件的损伤并降低工艺复杂度，因此，急需开发拥有良好烧结性能的无压银焊膏，解决银焊膏在无压键合时难以形成有效互联结构的问题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述
技术介绍
中所提出的问题，本专利技术的目的在于提供一种银焊膏及其制备方法和应用。本专利技术能够很好的应用于无压焊接的高温服役的电子封装领域，剪切强度能够到达5～20MPa，能够很好的应用于电子器件的无压封装互连。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一方面，本专利技术提供了一种银焊膏，包括以下原料组分制成：银粉体、银前驱体与胺配体的络合物、多温区有机溶剂体系载体。
[0007]进一步地，所述银粉体、银前驱体与胺配体的络合物、多温区有机溶剂体系载体的质量比为2～10：1～5：1。
[0008]进一步地，所述银粉体包括片状银粉体、球状银粉体中的一种或多种；
[0009]优选地，所述片状银粉体的粒径为1μm～10μm，厚度为100～500nm；
[0010]优选地，所述球状银粉体的粒径为10nm～200nm；
[0011]优选地，当所述银粉体包括片状银粉体、球状银粉体的组合时，所述片状银粉体、球状银粉体的质量比为5～9：5～1。
[0012]进一步地，所述银前驱体与胺配体的络合物通过将银前驱体与胺配体按照摩尔比为1:1～10在冷浴中搅拌10～60min制备得到。
[0013]进一步地，所述银前驱体包括氧化银、硝酸银、醋酸银、草酸银、乳酸银、柠檬酸银、碳酸银中的一种；
[0014]优选地，所述胺配体包括单胺、二胺、醇胺中的一种或多种；更优选地，所述单胺包括乙胺、正丙胺、正丁胺、己胺、辛胺、壬胺、癸胺、十一胺、十二胺、十三胺、十四胺、十五胺、十六胺、十八烷基饱和脂族烃单胺中的一种或多种；更优选地，所述二胺包括乙二胺、N，N
‑
二甲基乙二胺、N，N
‑
二乙基乙二胺、1,3
‑
丙二胺、2,2
‑
二甲基
‑
1,3
‑
丙二胺、N，N
‑
二甲基
‑
1,3
‑
丙二胺、N，N'
‑
二甲基
‑
1,3
‑
丙二胺、N，N'
‑
二乙基
‑
1,3
‑
丙二胺、1,4
‑
丁二胺、N，N
‑
二甲基
‑
1,4
‑
丁二胺、N，N'
‑
二甲基
‑
1,4
‑
丁二胺、N，N
‑
二乙基
‑
1,4
‑
丁二胺、N，N'
‑
二乙基
‑
1,4
‑
丁二胺、1,5
‑
戊二胺、1,5
‑
二氨基
‑2‑
甲基戊烷、1,6
‑
己二胺、N，N
‑
二甲基
‑
1,6
‑
己二胺、N，N'
‑
二甲基
‑
1,6
‑
己二胺、1,7
‑
庚二胺中的一种或多种；更优选地，所述醇胺包括乙醇胺、异丙醇胺、2
‑
氨基
‑2‑
甲基
‑1‑
丙醇、N，N
‑
二乙基
‑
1,3
‑
丙二醇二胺中的一种或多种。
[0015]进一步地，所述多温区有机溶剂体系载体包括沸点在50～100℃的有机溶剂、沸点在100～200℃的有机溶剂和沸点在200～300℃的有机溶剂；
[0016]优选地，所述沸点在50～100℃的有机溶剂、沸点在100～200℃的有机溶剂和沸点在200～300℃的有机溶剂的体积比为1～2：2～4：1～3。沸点在200～300℃的有机溶剂为高沸点助焊剂。
[0017]进一步地，所述沸点在50～100℃的有机溶剂包括甲醇、异丙醇、正丙醇、叔丁醇、乙醇中的一种或多种；
[0018]优选地，所述沸点在100～200℃的有机溶剂包括醇类溶剂、醇醚类溶剂、二甲基亚砜(DMSO)、二甲基甲酰胺(DMF)中的一种或多种；更优选地，所述醇类溶剂包括乙二醇、丙二醇、正戊醇、正辛醇中的一种或多种；更优选地，所述醇醚类溶剂包括乙二醇二甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇甲醚中的一种或多种；
[0019]优选地，所述沸点在200～300℃的有机溶剂包括α
‑
萜品醇、β
‑
萜品醇、γ
‑
萜品醇、δ
‑
萜品醇、甘油中的一种或多种。
[0020]另一方面，本专利技术提供了一种上述任一所述的银焊膏的制备方法，包括以下步骤：将银粉体、银前驱体与胺配体的络合物、多温区有机溶剂体系载体搅拌混合10
‑
30min，制备获得银焊膏。
[0021]再一方面，本专利技术提供了一种上述任一所述的银焊膏在电子器件封装互连结构中的应用，所述电子器件封装互连结构包括第一母片、第二母片以及用于连接所述第一母本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种银焊膏，其特征在于，包括以下原料组分制成：银粉体、银前驱体与胺配体的络合物、多温区有机溶剂体系载体。2.根据权利要求1所述的银焊膏，其特征在于，所述银粉体、银前驱体与胺配体的络合物、多温区有机溶剂体系载体的质量比为2～10：1～5：1。3.根据权利要求1所述的银焊膏，其特征在于，所述银粉体包括片状银粉体、球状银粉体中的一种或多种；优选地，所述片状银粉体的粒径为1μm～10μm，厚度为100～500nm；优选地，所述球状银粉体的粒径为10nm～200nm；优选地，当所述银粉体包括片状银粉体、球状银粉体的组合时，所述片状银粉体、球状银粉体的质量比为5～9：5～1。4.根据权利要求1所述的银焊膏，其特征在于，所述银前驱体与胺配体的络合物通过将银前驱体与胺配体按照摩尔比为1:1～10在冷浴中搅拌10～60min制备得到。5.根据权利要求1所述的银焊膏，其特征在于，所述银前驱体包括氧化银、硝酸银、醋酸银、草酸银、乳酸银、柠檬酸银、碳酸银中的一种；优选地，所述胺配体包括单胺、二胺、醇胺中的一种或多种；更优选地，所述单胺包括乙胺、正丙胺、正丁胺、己胺、辛胺、壬胺、癸胺、十一胺、十二胺、十三胺、十四胺、十五胺、十六胺、十八烷基饱和脂族烃单胺中的一种或多种；更优选地，所述二胺包括乙二胺、N，N
‑
二甲基乙二胺、N，N
‑
二乙基乙二胺、1,3
‑
丙二胺、2,2
‑
二甲基
‑
1,3
‑
丙二胺、N，N
‑
二甲基
‑
1,3
‑
丙二胺、N，N'
‑
二甲基
‑
1,3
‑
丙二胺、N，N'
‑
二乙基
‑
1,3
‑
丙二胺、1,4
‑
丁二胺、N，N
‑
二甲基
‑
1,4
‑
丁二胺、N，N'
‑
二甲基
‑
1,4
‑
丁二胺、N，N
‑
二乙基
‑
1,4
‑
丁二胺、N，N'
‑
二乙基
‑
1,4
‑
丁二胺、1,5
‑
戊二胺、1,5
‑
二氨基
‑2‑
甲基戊烷、1,6
‑
己二胺、N，N
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：李俊杰，刘勋，赵涛，朱朋莉，孙蓉，
申请(专利权)人：深圳先进电子材料国际创新研究院，
类型：发明
国别省市：