[发明专利]一种纳米银膏及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米银膏及其制备方法。本发明的纳米银膏包括纳米银粉、微米锡基焊料粉粒、还原剂、分散剂、稀释剂。本发明的纳米银膏是将纳米银粉、微米锡基焊料粉粒与还原剂、分散剂、稀释剂混合均匀得到。本发明的纳米银膏解决了现有技术中的纳米银膏在无压焊接时堆垛密度低、孔隙率高、体积收缩剧烈、易出现裂纹、界面焊合率低的问题，从而提高了焊接部位的力学性能与可靠性。

技术领域

本发明涉及电子元器件焊接技术领域，特别是涉及一种纳米银膏及其制备方法。

背景技术

随着电子元器件日趋精密、微型化和集成化，势必导致封装密度与功率密度更高，因而会对封装的散热和可靠性要求越来越高。以碳化硅、氮化镓为代表的新一代功率半导体，具有禁带宽度宽、击穿电压高、热稳定强、开关特性稳定等特点，被广泛应用于轨道交通、航空航天、新能源汽车、深海深井探测等领域。

在服役过程中，功率器件的互连材料会受到来自机械振动、热应力、高密度电流和功率循环等严苛考验，传统的锡基焊料势必会无法满足日益苛刻的可靠性要求，因此亟需开发新的耐高温焊接材料和相应的焊接工艺。

由于纳米金属颗粒具有高表面能、低熔点特性，近年来国内外提出使用纳米金属焊接封装器件。纳米银膏因具有良好的导电导热、低温焊接、高可靠性，具有高温服役性能，是目前最具潜力的低温焊接互连材料。然而，纳米银膏原始堆垛密度较低，封装焊接时，特别是焊接器件的结构导致无法给予压力，或者为了防止压力对焊接器件造成损伤而需要无压焊接时，会产生大量不可控制的孔隙结构，焊接层致密度低，体积收缩明显，在无压焊接时焊接层易出现裂纹，导致界面焊合率降低、机械强度低，导电导热性能相比于块体银大幅下降。而且，焊接银膏因具有较大的热膨胀系数，在服役过程中也会产生较大的热机械应力，造成焊接部位的失效。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种纳米银膏，以解决现有纳米银膏在无压焊接时焊接层堆垛密度低、体积收缩剧烈、易出现裂纹、界面焊合率低的问题，进而提高焊接部位的力学性能与可靠性。

本发明的另一目的在于提供上述纳米银膏的制备方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种纳米银膏，包括纳米银粉、微米锡基焊料粉粒、还原剂、分散剂、稀释剂。

所述微米锡基焊料粉粒的材质为熔点在120-250℃范围内的锡基合金；优选为SnBi系列合金、SnBiAg系列合金、SnAg系列合金、SnCu系列合金、SnAgCu系列合金、SnSb系列合金、SnSbCu系列合金、SnSbAg系列合金、SnAgCuBi系列合金、SnAgCuSb系列合金中的至少一种。

所述纳米银粉的平均粒径为5-3000nm。

优选的，所述纳米银粉的平均粒径为10-1500nm。

所述纳米银粉为一种平均粒径的纳米银粉或两种以上不同平均粒径的纳米银粉混合体。

所述微米锡基焊料粉粒的平均粒径为0.1-100μm。

优选的，所述微米锡基焊料粉粒的平均粒径为0.5-50μm。

所述纳米银粉与所述微米锡基焊料粉粒的质量之比为20-500:1。

优选的，所述纳米银粉与所述微米锡基焊料粉粒的质量之比为30-200:1。

所述稀释剂为醇类、烃类、酮类、酯类等中的至少一种。

所述稀释剂在体系中的质量百分比为2-8％。

所述分散剂为聚烃类酰胺、聚烃类酸盐、烷基酸盐等中的至少一种。

所述分散剂在体系中的质量百分比为0.1-3％。

所述还原剂为有机酸中的至少一种。