【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于封装装联材料领域，具体涉及一种低温无压烧结高导热银膏及其制备方法。
技术介绍
1、随着第三代半导体适应工作温度范围的拓宽理论工作温度可达300℃以上，传统的金锡合金焊料和导电胶工作温度需在280℃以下已经不能满足新一代大功率半导体器件散热和耐高温服役的要求，如banu等研究了sic sbd在-170～280℃温度下的长期工作稳定性；godignon等报道了具有耐高温和低温能力的300v/5a sic肖特基二极管，这些二极管可在-170～300℃下稳定工作，其稳定工作已超出普通金锡合金焊料和导电胶服役温度。无铅焊料和导电胶的局限性严重限制了其在大功率器件中高密度封装的应用，因此，基于纳米银的低温烧结互连技术应运而生。以纳米银为主体的低温无压烧结高导热银膏的主要特性之一就是低温烧结，高温服役。其烧结温度可低至150℃，甚至室温，再次熔化温度理论上可达到960℃。这种特性对于大功率芯片及复杂微系统产品集成具有明显优势，可以减少半导体器件封装过程中的热损伤，并减小烧结过程中的热失配，降低残余应力，提高器件可靠性，特别是在多级组装时，不再受温度梯度的影响。可以说对微系统产品的集成工艺发展具有跨时代的意义。但传统纳米银浆用于半导体芯片烧结互联时需要施加一定压力，表面施加压力无疑是对芯片可靠性一大挑战，它对基板的平整度和芯片厚度有着很高的要求，会严重降低其成品率,影响芯片微型化、集成化发展，这一缺陷严重降低了纳米银低温互联技术的适用性。
2、目前，有使用100nm以下颗粒银粉制作的低温无压烧结银膏，但其由于纳米银颗粒
3、为解决以上问题同时实现高导热，需开发一种在无压情况下烧结即可实现粘接强度高、导热性好的银膏。
技术实现思路
1、本专利技术目的是针对上述技术问题，提供一种低温无压烧结的高导热银膏及其制备方法，银膏所选用的纳米片银可定向排布填充孔隙，微米片银具有良好润滑性及支撑做用，可使银膏在高银粉填充比时仍具有良好流动性，且在烧结后不发生龟裂，镀铜/银金刚石在提高导热率的同时维持银膏烧结体稳定性，避免其在受到高温冲击时出现过烧空洞。
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
3、一种低温无压烧结的高导热银膏，其特征在于，包含以下重量百分比组分：纳米片状银粉：10～95％，微米片状银粉：0～70％，镀铜/银金刚石：0～50％，溶剂：5～20％，以及分散剂：0～5％；其中，所述高导热银膏烧结后具有剪切力不低于20mpa和导热率不低于100w/(m·k)的特性。
4、根据上述的高导热银膏，其特征在于，所述纳米片状银粉具有10～100nm的厚度，0.2～1.5μm的片径，表面包覆剂厚度小于3nm，以及zeta电位的绝对值小于30mv。
5、根据上述的高导热银膏，其特征在于，所述纳米片状银粉的厚度为10～50nm，片径为0.4～1μm。
6、根据上述的高导热银膏，其特征在于，所述微米片状银粉的d50小于15μm，振实密度大于3.0g/cm3，以及zeta电位的绝对值小于50mv。
7、根据上述的高导热银膏，其特征在于，所述微米片状银粉的振实密度大于5.0g/cm3。
8、根据上述的高导热银膏，其特征在于，所述镀铜/银金刚石的粒径为50nm～10μm，以及zeta电位的绝对值小于50mv。
9、根据上述的高导热银膏，其特征在于，所述溶剂为沸点介于180℃～300℃之间，且logp值在2～3之间的醇、醚或酯类物质。
10、根据上述的高导热银膏，其特征在于，所述的溶剂选自松油醇、γ-丁内酯、n,n-二甲基甲酰胺、二乙二醇丁醚、羟基苯乙醇或苯甲酸戊酯。
11、根据上述的高导热银膏，其特征在于，所述分散剂选自聚乙二醇、曲拉通x-100、硝化纤维或pvb。
12、一种上述高导热银膏的方法，其特征在于，包括以下步骤：
13、(a)将纳米片状银粉、微米片状银粉和镀铜/银金刚石以特定重量百分比混合；
14、(b)选取适量的溶剂和分散剂，混合后得到有机体系；
15、(c)将所述有机体系加入到步骤(a)中得到的混合粉体中，并进行预混；
16、(d)将预混物料通过三辊研磨机进行轧制；
17、(e)将轧制后的银膏，通过真空匀质机进行脱泡处理；
18、(f)将脱泡处理后的银膏，在180～300℃下烧结，得到导热率不低于100w/(m·k)的高导热银膏。
19、根据上述的制备方法，其特征在于，所述步骤(d)中轧制3～5遍。
20、本专利技术的技术效果：本专利技术的低温无压烧结高导热银膏通过特殊的组分设计和制备方法，实现了无需外加压力即可烧结形成高导热的技术效果，显著提高了半导体器件的热管理能力和封装可靠性。
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1.一种低温无压烧结的高导热银膏，其特征在于，包含以下重量百分比组分：
2.根据权利要求1所述的高导热银膏，其特征在于，所述纳米片状银粉具有10～100nm的厚度，0.2～1.5μm的片径，表面包覆剂厚度小于3nm，以及zeta电位的绝对值小于30mV。
3.根据权利要求2所述的高导热银膏，其特征在于，所述纳米片状银粉的厚度为10～50nm，片径为0.4～1μm。
4.根据权利要求1所述的高导热银膏，其特征在于，所述微米片状银粉的D50小于15μm，振实密度大于3.0g/cm3，以及zeta电位的绝对值小于50mV。
5.根据权利要求4所述的高导热银膏，其特征在于，所述微米片状银粉的振实密度大于5.0g/cm3。
6.根据权利要求1所述的高导热银膏，其特征在于，所述镀铜/银金刚石的粒径为50nm～10μm，以及zeta电位的绝对值小于50mV。
7.根据权利要求1所述的高导热银膏，其特征在于，所述溶剂为沸点介于180℃～300℃之间，且LogP值在2～3之间的醇、醚或酯类物质。
8.根据权利要求7
9.根据权利要求1所述的高导热银膏，其特征在于，所述分散剂选自聚乙二醇、曲拉通X-100、硝化纤维或PVB。
10.一种制备权利要求1-9之一所述的高导热银膏的方法，其特征在于，包括以下步骤：
11.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(d)中轧制3～5遍。
...【技术特征摘要】
1.一种低温无压烧结的高导热银膏，其特征在于，包含以下重量百分比组分：
2.根据权利要求1所述的高导热银膏，其特征在于，所述纳米片状银粉具有10～100nm的厚度，0.2～1.5μm的片径，表面包覆剂厚度小于3nm，以及zeta电位的绝对值小于30mv。
3.根据权利要求2所述的高导热银膏，其特征在于，所述纳米片状银粉的厚度为10～50nm，片径为0.4～1μm。
4.根据权利要求1所述的高导热银膏，其特征在于，所述微米片状银粉的d50小于15μm，振实密度大于3.0g/cm3，以及zeta电位的绝对值小于50mv。
5.根据权利要求4所述的高导热银膏，其特征在于，所述微米片状银粉的振实密度大于5.0g/cm3。
6.根据权利要求1所述的高导热银...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵彦弘，王琰诏，薛探龙，史琦，杨志民，罗君，陈峤，
申请(专利权)人：有研工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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