电子器件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及电子封装技术领域，提出一种电子器件及其制备方法，其中电子器件包括：基材、芯片和第一导电填料；所述第一导电填料包括高分子树脂和液态金属核壳结构；所述液态金属核壳结构包括预制液态金属和金属壳，所述预制液态金属分散于金属壳内部；所述第一导电填料提供芯片和基材间的导电通路。根据本发明专利技术的方案，当固化后的第一导电填料受到热应力或者机械应力产生裂纹时，液态金属的外壳材料也会发生破裂，此时，微量的液态金属会填补空隙，修复到导电通路，实现电子器件的高可靠性。实现电子器件的高可靠性。实现电子器件的高可靠性。

【技术实现步骤摘要】
电子器件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体器件
，尤其涉及一种电子器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着微电子行业的发展，电子封装技术不断向小型化、精密化、绿色化的方向进步。传统的锡铅焊接技术因为精密度低、线分辨率低、焊接温度高以及存在较大环境污染等原因在集成电路和微电子连接应用中已经越来越难以满足需求。导电胶是一类同时具有粘接能力和导电性能的胶黏剂，具有固化条件温和，更高的韧性和抗疲劳特性，在微电子组装、印刷线路板、射频天线、电磁屏蔽，LED装配等领域广泛应用。现有的导电胶技术由于其连接芯片背面和基板的热膨胀系数不匹配易发生开裂。并且随着碳化硅器件的结温不断增加，器件工作温度也越来越高，长时间高温环境下容易引发其可靠性的问题。
[0003]不仅如此，传统技术中，采用液态金属与高分子基材直接混合，由于液态金属表面张力较大，导致填充密度不高；液态金属直接与高分子基材共混形成导电胶，在使用过程中发生相变，体积的变化引起基体可靠性问题；无增加粘度的材料，高温时液态金属易泄露，使电子器件短路；液态金属与高分子基材浸润性较差，无法充分与基材混合，导致界面易开裂，可靠性不高；液态金属容易氧化，导致其导电以及导热能力下降，影响导电胶的性能。
[0004]不仅如此，传统技术中，还存在将液态金属和高分子化合物一同滴入凝固浴中，如此方案只能得到纤维状核壳结构，无法获取或者很难控制得到想要的其他形状的核壳结构，这也会导致无法获取对应性能的导电胶，不利于填充（填充密度）和混料（使液态金属核壳结构分散在树脂基体中），导致液态金属核壳结构发生团聚或者跟树脂基体浸润较差，容易发生混料不均匀，填充密度小的现象，这样使得通过该导电胶封装的电子器件无法实现良好的性能，导电性较差，电阻率高，容易发生短路。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决
技术介绍
中的至少一个技术问题，提供一种电子器件及其制备方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种电子器件，包括：基材、芯片和第一导电填料；所述第一导电填料包括高分子树脂和液态金属核壳结构；所述液态金属核壳结构包括预制液态金属和金属壳，所述预制液态金属分散于金属壳内部；所述第一导电填料提供芯片和基材间的导电通路。
[0007]根据本专利技术的一个方面，所述预制液态金属为颗粒状液态金属，其粒径为50nm
‑
5μm。
[0008]根据本专利技术的一个方面，所述预制液态金属的粒径为1μm
‑
5μm。
[0009]根据本专利技术的一个方面，所述金属壳的厚度为200nm
‑
2μm。
[0010]根据本专利技术的一个方面，所述液态金属核壳结构与所述高分子树脂的质量比为1：
1
‑
3：1。
[0011]为实现上述目的，本专利技术还提供一种电子器件制备方法，包括：将高分子树脂和液态金属核壳结构混合得到第一导电填料；将基材和芯片通过所述第一导电填料连接，得到电子器件；其中，所述液态金属核壳结构包括预制液态金属和金属壳，所述预制液态金属分散于金属壳内部。
[0012]根据本专利技术的一个方面，所述预制液态金属的制备方法包括：将高分子聚合物溶于第一有机溶剂中，制备第一溶液；将液态金属溶于所述第一溶液中，得到液态金属溶液；通过湿法纺丝的方法调节液态金属溶液进入低温凝固浴后形成的形状，得到预制液态金属。
[0013]根据本专利技术的一个方面，所述液态金属核壳结构的制备方法包括：将金属盐溶于第二有机溶剂中，通过超声分散配成第二溶液；将预制液态金属与第二溶液混合均匀，通过加热反应将第二溶液形成所述金属壳并包裹所述预制液态金属，得到液态金属核壳结构。
[0014]根据本专利技术的一个方面，所述金属盐为硝酸银，所述第二有机溶剂为醇类溶剂。根据本专利技术的一个方面，在将硝酸银溶于醇类溶剂的过程中，同时加入还原剂，然后通过超声分散配成第二溶液。
[0015]根据本专利技术的一个方面，所述醇类溶剂为1，2
‑
丙二醇，所述还原剂为抗坏血酸；所述硝酸银与抗坏血酸的质量比为1：1。
[0016]根据本专利技术的一个方面，所述金属盐为氯化铜，所述第二有机溶剂为二甲基亚砜。
[0017]根据本专利技术的一个方面，所述低温凝固浴包括二元醇溶剂、还原剂和表面活性剂。
[0018]根据本专利技术的方案，液态金属核壳结构具有抗氧化性，因为表面包裹的金属外壳可使内部液态金属不氧化；液态金属核壳结构可实现高密度的填充，无需考虑液态金属过量导致的溢出，也无需考虑液态金属与基体树脂的润湿性；当固化后的导电胶受到大的热应力或者机械应力产生裂纹时，液态金属的外壳材料也会发生破裂，此时，微量的液态金属会填补空隙，修复到导电通路，实现器件的高可靠性；由于有外壳材料的包裹，无需考虑液态金属泄露的问题。
[0019]根据本专利技术的方案，控制得到想要的核壳结构可以获取对应性能的导电胶，有利于填充和混料，具体地，本专利技术可以使得液态金属核壳结构不会发生团聚，使得液态金属核壳结构与基体树脂的浸润更佳，所以避免了混料不均匀和填充密度小的问题，这样可以使得本专利技术的电子器件的性能稳定提升，保证具有较小的电阻率，可以有效防止短路现象。
附图说明
[0020]图1为液态金属核壳结构图；图2为液态金属核壳结构在高分子树脂中的状态图；图3为高分子树脂产生微裂纹的状态图；图4为液态金属填补微裂纹的状态图。
具体实施方式
[0021]现在将参照示例性实施例来论述本专利技术的内容。应当理解，论述的实施例仅是为了使得本领域普通技术人员能够更好地理解且因此实现本专利技术的内容，而不是暗示对本专利技术的范围的任何限制。
[0022]如本文中所使用的，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”要被解读为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“一种实施例”要被解读为“至少一个实施例”。
[0023]本专利技术提供一种电子器件，该电子器件包括：基材、芯片和第一导电填料。图1示意性表示根据本专利技术的一种实施方式的第一导电填料的结构布置图。如图1所示，在本实施方式中，第一导电填料包括高分子树脂1和液态金属核壳结构2，其中，液态金属核壳结构2包括预制液态金属3和金属壳4，预制液态金属3分散于金属壳4内部；第一导电填料提供芯片和基材间的导电通路。
[0024]进一步地，在本实施方式中，预制液态金属3为颗粒状液态金属，其粒径为50nm
‑
5μm。优选地，预制液态金属3的粒径为1μm
‑
5μm。如此设置，是因为预制液态金属3的粒径尺寸太小（例如小于50nm）时，会导致颗粒无法混合均匀，并且需要较大的填充量才有可能形成导电通路，尺寸过大（例如大于5μm）会导致金属壳4包裹过多的液态金属，可能会溢出过多，导致电子器件损坏。
[0025]进一步地，在本实施方式中，金属壳的厚度为200nm
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2μm，如此设置的原因在于：金属壳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.电子器件，其特征在于，包括：基材、芯片和第一导电填料；所述第一导电填料包括高分子树脂和液态金属核壳结构；所述液态金属核壳结构包括预制液态金属和金属壳，所述预制液态金属分散于金属壳内部；所述第一导电填料提供芯片和基材间的导电通路。2.根据权利要求1所述的电子器件，其特征在于，所述预制液态金属为颗粒状液态金属，其粒径为50nm
‑
5μm。3.根据权利要求2所述的电子器件，其特征在于，所述预制液态金属的粒径为1μm
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5μm。4.根据权利要求1所述的电子器件，其特征在于，所述金属壳的厚度为200nm
‑
2μm。5.根据权利要求1所述的电子器件，其特征在于，所述液态金属核壳结构与所述高分子树脂的质量比为1：1
‑
3：1。6.电子器件制备方法，其特征在于，包括：将高分子树脂和液态金属核壳结构混合得到第一导电填料；将基材和芯片通过所述第一导电填料连接，得到电子器件；其中，所述液态金属核壳结构包括预制液态金属和金属壳，所述预制液态金属分散于金属壳内部。7.根据权利要求6所述的电子器件制备方法，其特征在于，所述预制液态金属的制备方法包括：将高分子聚合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈显平，钱靖，
申请(专利权)人：重庆平创半导体研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：