[发明专利]一种复合烧结银预成型片的制备及封装方法

说明书

本发明提供了一种复合烧结银预成型片的制备及封装方法，包括：将纳米银颗粒，微米银颗粒，烧结助剂与有机载体按照一定比例混合得到复合银膏，其中，混合银膏的成分及质量百分比为：纳米银颗粒5‑20％，混合微米银颗粒40‑70％，烧结助剂1‑10％，流平剂0.1‑1％，消泡剂0.1‑2％，混合有机溶剂10～50％，各组分之和为100％；所述成膜方法为旋涂，流延或丝网印刷后加热烘干；所述封装方法为使用热压机或动态嵌入式热压烧结设备对封装结构进行互连。本发明的复合烧结银预成型片及封装方案可以适用于大面积功率芯片封装，可以解决目前无压与加压烧结工艺时间长，工艺窗口窄等问题，互连焊点具有耐高温、耐冷热冲击，具有优异的服役稳定性。

技术领域

本发明涉及电子封装领域，更具体地，涉及一种复合烧结银预成型片的制备及封装方法。

背景技术

低温烧结银技术是目前功率芯片封装最具潜力的解决方案，烧结银具有优良的导热导电性能，力学性能以及服役可靠性。此外由于其小尺寸效应，使得该材料可以在较低的温度下实现焊点互连，烧结成型后的银组织具有与块体银相同的熔点(961℃)，解决了高温钎料钎焊带来的热失配、热敏器件损伤等问题。

低温烧结银技术的典型工艺过程为，将银膏在基板上进行印刷，贴片，经过特定升温曲线后，进行无压或压力辅助烧结，保温一段时间后获得烧结焊点。该方案存在着较多缺陷，无法广泛应用于工业生产，如印刷时易出现银膏的挤出与坍塌，导致焊点成型性较差；升温过程往往耗时较长，以使得溶剂可以缓慢挥发，抑制裂纹形成；无压或压力辅助烧结均无法进行大面积芯片的封装，这是由于焊点内部的溶剂挥发缓慢，纳米银无法充分烧结。

CN107833651A提供了一种复合纳米银膏的制备方法及快速烧结封装方法，制备方法包括S1清洗、离心微米银片；S2在S1所得微米银片中混入纳米银颗粒和有机溶剂，超声、搅拌；S3在S2所得混合溶液中加入有机载体和表面活性剂，超声、搅拌得到复合纳米银膏；封装方法包括S1通过点胶或者丝网印刷涂覆银膏；S2将涂覆有复合纳米银膏的芯片和基板对准堆叠；S3使用热压焊或超声热压焊烧结完成互连。焊膏的使用存在着一定的工艺复杂性，需要进行印刷，预烘干，匹配的升温曲线等多个工艺步骤，且所需的烧结设备往往与现有封装设备工艺兼容性差，焊膏由于溶剂挥发导致其使用寿命较短，因此该方案并不适用于普遍的工业应用。使用焊膏进行焊点封装，还伴随着因溶剂挥发生成的焊点裂纹、焊盘表面污染等可靠性问题。

因此，亟需一种工艺简单，易于成型的烧结银材料及封装方案以满足工业批量生产的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合烧结银预成型片及封装方法，包括，将纳米银颗粒，微米银颗粒，烧结助剂与有机载体按照一定比例混合得到复合银膏，其中，混合银膏的成分及质量百分比为：纳米银颗粒5-20％，混合微米银颗粒40-70％，烧结助剂1-10％，流平剂0.1-1％，消泡剂0.1-2％，混合有机溶剂10～50％，各组分之和为100％；所述成膜方法为旋涂，流延或丝网印刷后加热烘干；所述封装方法为使用热压机或动态嵌入式热压烧结设备对封装结构进行互连，旨在解决现有低温烧结银技术工艺复杂，过程耗时等问题。

本发明通过以下技术方案实现：一种复合烧结银预成型片的制备方法，包括以下步骤：

S1：将纳米银颗粒，微米银颗粒，烧结助剂与有机载体按照一定比例混合得到复合银膏；

S2：将步骤S1所得复合银膏利用旋涂，流延或丝网印刷等方式于表面经过改性处理的硬质基板上成膜；

S3：将附着湿膜的基板置于烘箱或回流焊设备中烘烤，将获得烧结银膜剥离并使用物理法切割所需尺寸的预成型片。

进一步的，所述的一种复合烧结银预成型片的制备方法，所述步骤S1中纳米银颗粒的尺寸为10-60nm，表面包覆层为柠檬酸钠，十二烷基硫酸钠或者聚乙烯吡咯烷酮，优选柠檬酸钠，纳米银颗粒在复合银膏中的质量分数为5-20％，优选10％。