[发明专利]一种低温纳米锡浆料的制备方法及封装方法

说明书

本发明提供了低温纳米锡浆料的制备方法及封装方法，制备方法包括S1制备高活性的纳米锡溶胶；S3制备纳米锡浆料；封装方法包括S1在芯片和基板上对称制备图形化的焊盘或过渡金属化层；S2将制备得到的纳米锡浆料附着在焊盘和过渡金属化层表面，对准堆叠形成封装结构；S3对S2中所述封装结构施加压力并进行低温加热，促使纳米锡浆料烧结实现冶金互连。本发明在低温条件下使用低熔点、低成本、高表面活性的纳米锡浆料进行烧结，完成与基板和芯片之间互连，无需添加贵金属镀层增加润湿和结合强度，简化生产工艺，降低封装结构的复杂性和成本，且烧结后接头具有较好导热率和导电性能，适合应用于电子封装领域中低温及热敏感器件的封装互连。

技术领域

本发明涉及电子封装领域，更具体地，涉及一种低温纳米浆料及其封装方法。

背景技术

随着大规模集成电路在军事和民用领域的地位日益提高，小型化、柔性化、多功能化的电子设备在各个行业得到了广泛应用。目前，高性能的电子设备通常都要求将多种芯片或器件同时集成在一个系统中，其中的各种热失配、热敏感材料或器件如多层化芯片、内藏化器件或柔性化基板等，使得系统整体对封装工艺温度越来越敏感。同时，在防雷设备、液晶、LED、通讯和光电子等领域，芯片材料的限制也导致器件的耐受温度较低。因此，多功能、柔性电子器件的应用对低温封装提出了要求。

目前，低温封装一般通过共晶钎料互连或纳米银浆烧结实现。然而，市场上常用的低温钎料合金如Sn-In、Sn-Bi、Sn-Zn等分别存在成本高、易氧化、难润湿、互连可靠性低的缺点，限制了其在低温电子领域的推广应用，而纳米银浆的烧结温度较高（200~250℃）且价格昂贵，缩短了芯片寿命甚至对芯片造成损伤，并大幅提高了制造成本，也无法满足低温电子器件特别是热敏感器件的封装要求。因此，为了完成低温封装，并降低成本、提高可靠性，就需要对低温封装技术进行优化。根据纳米粒子的尺寸效应，根据更低熔点和成本的纳米锡浆料在这方面表现出了巨大的应用前景。

发明内容

要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种低温纳米锡浆料制备方法及封装方

法，旨在解决现有低温封装工艺成本高、焊接工艺温度高缩短器件寿命的问题。

技术方案：一种低温纳米锡浆料的制备方法，包括以下步骤：

一种纳米锡浆料的制备方法，包括以下步骤：

S1：通过酸或有机溶剂对纳米锡进行表面处理，再多次超声清洗、离心，将洗净的纳米锡加入混合有机溶液或单一有机溶剂中进行超声分散，制备高活性的纳米锡溶胶，所述的酸或有机溶剂为具有挥发性的甲酸、乙醇或丙酮中的一种或者为几种的混合物，所述表面处理方法为电磁搅拌、机械搅拌或者超声清洗；

S2：将表面活性剂、有机载体溶入混合有机溶剂或单一有机溶剂中，得到液体混合物，其中所述的表面活性剂为戊二酸或松香酸中的一种或者为两者的混合物，所述的有机载体为柠檬酸三丁酯、硝化纤维素或聚乙烯醇中的一种或者为几种的混合物；

S3：将步骤S2制得的混合物与步骤S1中所得纳米锡溶胶，超声分散，得到纳米锡浆料；

其中，S1和S2中所述的混合有机溶剂为丙三醇和乙醇的混合液或乙二醇和乙醇的混合液，所述单一有机溶剂为乙二醇。

进一步的，所述步骤S1中纳米锡为激光法制备的纯纳米锡粉末或液相还原法得到的具有邻菲罗啉包覆层的纳米锡颗粒，平均粒径为20~50 nm。

进一步的，所述步骤S1和S2的混合有机溶剂中乙醇的体积百分数小于30%。

进一步的，所述步骤S3中纳米锡浆料中表面活性剂的质量百分数为0.5~1.5%，所述有机载体的质量百分数为5~10%，所述混合有机溶剂或单一有机溶剂的质量百分数为5~10%，余量为纳米锡。

一种纳米锡浆料的封装方法，包括以下步骤：