[发明专利]铜基导电浆料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种铜基导电浆料的制备方法，包括步骤：S1、将铜前驱体、无机氯化物保护剂及还原剂分散于反应溶剂中，获得反应体系；S2、将反应体系于室温～150℃下充分反应10min～3h，获得铜溶胶；S3、将铜溶胶进行固液分离、洗涤、干燥，获得树枝状铜；S4、将树枝状铜均匀分散于导电浆料溶液中，获得铜基导电浆料。本发明通过特定的反应体系及反应条件，制备获得了基于树枝状铜的铜基导电浆料，不仅实现了大批量制作树枝状铜，而且该树枝状铜所具有的尺寸使其能够在远低于块体熔点的温度下烧结成型，并在烧结后能在较高温度下长期稳定工作，从而满足了“低温烧结、高温服役”的性能需求。由此，其能够更好地应用于微电子封装中，用于进行铜铜键合。

技术领域

本发明属于集成电路封装技术领域，具体来讲，涉及一种铜基导电浆料及其制备方法、以及该铜基导电浆料在微电子封装中的应用。

背景技术

随着电子信息技术的高速发展，集成电路的封装朝着轻薄短小的三维集成方向发展，这其中倒装芯片互连技术因其具有较高的封装密度、良好的电性能和热性能、稳定的可靠性和较低的成本，已经成为一种能够适应未来电子封装发展要求的技术。

倒装芯片封装技术即首先在芯片焊盘上作凸点，然后将芯片倒扣于基板以将凸点与基板间进行连接，以同时实现电气和机械连接。凸点连接比引线键合连线短，传输速度高，其可靠性可以提高30～50倍。在倒装芯片封装过程中，凸点的形成和键合是其工艺过程的关键。

然而，传统的互连材料是锡铅焊料，铅容易造成环境的污染，而锡的熔点为231℃，在功率器件使用时也会高温熔化。金属银虽然具有优异的导电导热性能和高的键合性能，但存在电迁移，并且金属银价格较贵，所以急需寻找新的替代材料，可以实现高温下的互连。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种铜基导电浆料及其制备方法，通过该制备方法获得的铜基导电浆料能够满足“低温烧结，高温服役”的性能需求，从而良好地应用于微电子封装中。

为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种铜基导电浆料的制备方法，包括步骤：

S1、将铜前驱体、无机氯化物保护剂及还原剂分散于反应溶剂中，获得反应体系；

S2、将所述反应体系于室温～150℃下充分反应10min～3h，获得铜溶胶；

S3、将所述铜溶胶进行固液分离、洗涤、干燥，获得树枝状铜；

S4、将所述树枝状铜均匀分散于导电浆料溶液中，获得铜基导电浆料。

进一步地，在所述步骤S1中，所述铜前驱体为氢氧化铜、甲酸铜、乙酸铜、柠檬酸铜、硝酸铜、硫酸铜、氯化铜中的至少一种；所述无机氯化物保护剂为氯化钠和/或氯化铜；所述还原剂为锡箔、镍箔、铝箔、铁箔中的至少一种；所述反应溶剂为水或水与醇剂的混合溶液。

进一步地，在所述步骤S1中，所述铜前驱体与所述无机氯化物保护剂的质量之比为0.5:1～20:1，所述铜前驱体和所述还原剂的质量之比为1:1～1:50。

进一步地，所述树枝状铜的主干的尺寸为20μm～50μm，枝干的尺寸为1μm～15μm。

进一步地，在所述铜基导电浆料中，所述树枝状铜的质量百分数为10％～90％。

进一步地，所述导电浆料溶液包括10％～80％的溶解溶剂、1％～10％的分散剂、1％～10％的粘度调节剂和1％～10％的粘结剂。