[发明专利]一种纳米芯片封装用混合型导电银浆

说明书

本发明提供了一种纳米芯片封装用混合型导电银浆，本发明制备方法简单，制备工艺条件稳定可靠，对环境无污染；本发明包括银粉65％‑85％、有机溶剂5％‑25％、分散剂1％‑2％、有机载体10％‑20％、表面活性剂0.5％‑5％、稀释剂0.1％‑5％；通过松香酸作为表面活性剂、丙烯酸树脂和乙基纤维素的混合物作为有机载体，有效的延缓了质量扩散的发生以及防止低温非密集化扩散的发生，利用纳米银粉与微米银粉混合来保持颗粒的稳定，起到分散纳米颗粒，防止团聚的作用，提高银浆的性能；同时采用本申请的配方与制备方法得到的纳银浆烧结以后的导热率为193W/(K·m)，优于目前普遍用于封装的导热胶和合金焊料的导热性能，烧结接头的剪切强度可以达到37.5MPa，性能优异。

技术领域

本发明涉及芯片封装技术领域，具体涉及一种纳米芯片封装用混合型导电银浆。

背景技术

由于世界范围内关于含铅焊料在电子封装互连中的使用限制，电子无铅化一直是电子互连研究的重点，目前主要的无铅焊料为Sn-Ag-Cu，Sn-Cu和Au-Sn 等合金，但相比于Pb-Sn焊料，无铅焊料仍存在例如加工性能差及加工温度高的缺点。另一方面，大功率宽带隙芯片的广泛使用以及功率密度的急剧增加使得封装系统对散热的要求越来越高，用于芯片级互连的互热胶与合金焊料的导热性能越来越不能满足要求。纳米互连为电子封装互连提供了另一个无铅化解决方案。由于尺寸效应，纳米颗粒的熔点和烧结温度远低于块体材料。表面熔化的纳米颗粒通过液相毛细力作用烧结在一起最终形成具有与块体材料相似熔点的烧结材料。金属银具有很高的导热率使得它能够满足高功率密度系统的散热性能，因此纳米银颗粒在电子封装互连中作为合金焊料的替代材料。但是纳米银颗粒在热力学上常处于不稳定状态，导致粒子间的团聚，这种团聚会导致纳米银颗粒的不均匀分散，因而形成大孔洞，使原始粉末密度在烧结前显著降低，有效半径比实际半径大很多，当有效半径达到微米级时，纳米银颗粒的优势就没有了。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种纳米芯片封装用混合型导电银浆，具有减少纳米银颗粒团聚的特点。

本发明解决上述问题的技术方案为：一种纳米芯片封装用混合型导电银浆，按重量百分比计，包括银粉65％-85％、有机溶剂5％-25％、分散剂1％-2％、有机载体10％-20％、表面活性剂0.5％-5％、稀释剂0.1％-5％；

所述银浆制备方法如下：

(1)按重量百分比计，称取银粉65％-85％、有机溶剂5％-25％、分散剂1％-2％、有机载体10％-20％、表面活性剂0.5％-5％、稀释剂0.1％-5％；

(2)将有机溶剂水浴加热至50℃-80℃，缓缓加入分散剂、有机载体、稀释剂，机械搅拌均匀，得到溶液A；

(3)待溶液A冷却后，溶液A中倒入银粉，经过机械搅拌20min后，得到溶液B；

(4)将装有溶液B的烧杯放入超声仪中超声10min-30min，超声仪的水温保持15℃-28℃和超声振荡充分分散、混合均匀得到银浆。

(5)将已将放入三辊研磨机中研磨均匀，同时使部分有机溶剂挥发，增大银浆粘度。

进一步的，银粉包括微米银粉与纳米银粉，微米银粉平均直径为0.5μm-3 μm，纳米银粉纯度为99.99％，纳米银粉平均粒径为20nm；微米银粉与纳米银粉的质量比为1:8。

进一步的，有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮中的一种。

进一步的，分散剂为聚乙烯吡咯烷酮或纯度为98％的无水柠檬酸钠。

进一步的，有机载体为丙烯酸树脂和乙基纤维素的混合物，其中丙烯酸树脂与乙基纤维素的质量比为11:4。

进一步的，表面活性剂为松香酸。

进一步的，稀释剂为松油醇。