[发明专利]一种纳米Ag-Cu焊膏及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种纳米Ag‑Cu焊膏及其制备方法和应用。所述纳米Ag‑Cu焊膏由Ag粉、Cu粉和丙三醇按照下述比例制备而成：Ag粉和Cu粉的质量比为2～4:1；Ag粉和Cu粉的质量之和与丙三醇的质量比为8～12:1。其中，所述Ag粉的粒径为5～10nm，Cu粉的粒径为20～60nm。所述纳米Ag‑Cu焊膏的制备方法为：取Ag粉和Cu粉，加入酒精研磨，得Ag‑Cu混合粉末，再加入丙三醇调制成粘稠膏状，得到纳米Ag‑Cu焊膏。所述纳米Ag‑Cu焊膏可用于制备铜与铜的连接件，具体步骤如下：取适量纳米Ag‑Cu焊膏，均匀涂抹在两块铜母材的待连接面上，合上待连接面，连接。本发明提供的纳米Ag‑Cu焊膏抗氧化性强、抗电化学迁移性好、电导率和热导率高，由其连接制备的接头剪切强度理想、可靠性高。

技术领域

本发明属于纳米连接领域，具体涉及一种纳米Ag-Cu焊膏及其制备方法与应用。

背景技术

大功率电子器件往往伴随着较高的工作温度，为了满足电子封装的要求，需要熔点更高的钎料。Cu、Ag块材对应的熔点分别为1080℃和960℃，远远高于焊料对熔点的要求(通常为200℃左右)。此外，Cu和Ag都是电的良导体，这也保证了电子器件中电信号的稳定传输。同时，纳米Cu颗粒的加入也可降低成本。因此，纳米Ag-Cu焊料的制备和应用对于高温电子封装领域具有重要的意义。

然而Ag和Cu的高熔点导致了连接时的困难，因为过高的连接温度会损坏基板和相关元件。且现有技术中含Ag和Cu的焊料还分别存在抗电化学迁移性能差和易氧化等问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种纳米Ag-Cu焊膏及其制备方法与应用。本发明提供的纳米Ag-Cu焊膏抗氧化性强、抗电化学迁移性好、电导率和热导率高，用于制备接头时对连接温度要求较低，并且由所述纳米Ag-Cu焊膏连接的接头剪切强度理想、可靠性高。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案如下：

一种纳米Ag-Cu焊膏，其特征在于，其由Ag粉、Cu粉和丙三醇按照一定比例制备而成。

按上述方案，优选地，所述Ag粉和Cu粉的质量比为2～4:1；所述Ag粉和Cu粉的质量之和与丙三醇的质量比为8～12:1。

按上述方案，优选地，所述Ag粉的粒径为5～10nm，Cu粉的粒径为20～60nm。

按上述方案，优选地，所述粒径为5～10nm的Ag粉的制备方法以硬脂酸，氢氧化钠，硝酸银为原料，通过液相化学-热分解法制备而成，具体步骤如下：

(1)将氢氧化钠和硬脂酸溶于去离子水中加热到80℃，加入AgNO₃，恒温搅拌1h后取上层白色的蜡状物质离心清洗；更优选地，所述离心的速率为7000r/min，所述清洗的次数为4次，每次清洗时间为10min；

(2)在通氮气条件下，将步骤(1)中经离心清洗后的白色蜡状物质以5℃/min的升温速率加热到250℃并保温90min，得到粒径为5～10nm的纳米银颗粒。

按上述方案，优选地，所述粒径为20～60nm的Cu粉的制备方法为以次磷酸钠，硫酸铜为原料，通过液相化学还原法制备而成，具体步骤如下：

(1)将次磷酸钠和PVP加入到一缩二乙二醇溶液中并加热到80℃，加入CuSO₄·5H₂O，恒温搅拌1h后取反应液中的紫黑色沉淀物质；

(2)将步骤(1)中得到的紫黑色沉淀物质离心清洗和干燥处理，最后得到粒径为20～60nm的纳米铜颗粒；更优选地，所述离心的速率为7000r/min，所述清洗的次数为4次，每次清洗时间为10min。