[发明专利]一种银包覆铜焊膏及其制备方法

说明书

本发明公开了一种银包覆铜焊膏及其制备方法，所述银包覆铜焊膏，包括：银包覆铜的金属粉末和助焊剂；其中，所述银包覆铜的金属粉末是通过下述方法制备形成：将铜粉与铜离子源在还原剂条件下进行还原反应，在铜粉表面包覆铜层，继续与银离子源进行还原反应，在铜层表面包覆银层，即得到所述银包覆铜的金属粉末。本发明提供的一种银包覆铜焊膏及其制备方法，该焊膏中包括了银包覆铜的金属粉末，该银包覆铜的金属粉末通过在微米级铜粉的表面得到致密且包覆完整的银层，从而有效防止铜粉的氧化，实现低温连接高温服役的目的。

技术领域

本发明属于焊接材料技术领域，尤其涉及一种银包覆铜焊膏及其制备方法。

背景技术

随着电子科学技术的迅速发展，电子元器件持续向高功率、小型化不断的发展，尤其在封装领域，器件需在高温、大电流下服役，这也对在低温环境下连接，高温环境下服役的互连材料提出了更高的要求。

微纳米材料因其尺寸效应，可在较低温度下进行烧结，并在高温下具有较高的可靠性，被寄予了厚望。目前，纳米银膏是作为低温互连、高温服役热界面材料用于工业领域的较为成功的例子。但是，银在服役过程中容易发生电迁移和热迁移，对器件的可靠性存在较大的隐患，并且银的价格居高不下，不利于降低器件的成本。此时，具有可媲美银的高导电、高导热金属铜被认为是可以代替银的首选材料，铜不仅成本低，且具有较高的抗迁移能力。但是，铜在保存和烧结过程中极易与空气中的氧气发生氧化反应。以核壳包覆形式制备的纳米Cu@Ag兼具两者的优点同时克服了铜易氧化，银离子迁移且银价格昂贵等缺点。因此，近年来，关于银包覆铜的金属粉末研究越来越多。

目前制备Cu@Ag的金属粉末常用的化学法有两种：一种是直接镀银法，另一种是化学镀法。直接镀银法是直接用铜粉做还原剂去置换银氨配位离子得到银颗粒，使之沉积在铜粉表面。此工艺虽然简单，成本低，但是在铜核表面却无法得到包覆完整的银层，大量的结果显示银以点缀状包覆在铜粉的表面，这是因为反应产生的Cu²⁺易与氨等配位剂配合形成[Cu(NH₃)₄]²⁺，而铜对[Cu(NH₃)₄]²⁺有较强的吸附作用，阻碍了铜的进一步置换。化学镀法最经典的例子就是银镜反应，也叫葡萄糖浴法，用此方法可以得到完整均匀的银层，且银层的厚度可以控制，制备工艺也相对简单，但是银层的致密性不好，其中存在着大量的孔隙。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提供了一种银包覆铜焊膏及其制备方法，该焊膏中包括了银包覆铜的金属粉末，该银包覆铜的金属粉末通过在微米级铜粉的表面得到致密且包覆完整的银层，从而有效防止铜粉氧化，实现低温连接高温服役的目的。

本发明提出的一种银包覆铜焊膏，包括：银包覆铜的金属粉末和助焊剂；

其中，所述银包覆铜的金属粉末是通过下述方法制备形成：

将铜粉与铜离子源在还原剂条件下进行还原反应，在铜粉表面包覆铜层，继续与银离子源进行还原反应，在铜层表面包覆银层，即得到所述银包覆铜的金属粉末。

本发明所述焊膏中包括了银包覆铜的金属粉末，该银包覆铜的金属粉末通过两次包覆工艺，先在微米级铜粉表面沉积一层铜颗粒层，由于铜颗粒层存有间隙，因而可以为后续银颗粒层的生长提高较大比表面积，从而使得铜颗粒层与后续银颗粒层之间结合紧密，有助于后续形成致密的银包覆层；与以往单纯在微米级铜粉表面包覆银层相比，先在微米级铜粉表面沉积一层铜颗粒层，其相当于在铜核与银颗粒层之间形成一薄的扩散层，有效提高了银层与铜核之间的结合强度，并且大大提高了所得金属粉末的抗氧化能力，所得焊膏不仅具有良好的熔融性及湿润性，而且能够有效抑制银的迁移。

优选地，所述铜粉是经过酸洗后的铜粉；

优选地，所述铜粉的粒径为0.1-2μm。