[发明专利]一种用于大功率元器件粘接高导热银浆及其制备方法

说明书

一种用于大功率元器件粘接高导热银浆及其制备方法，包括：环氧树脂、改性剂、固化剂、银粉；环氧树脂为双酚A型环氧树脂、脂环族环氧树脂和双酚F型环氧树脂中的一种或多种混合而成；改性剂为热塑性酚醛树脂、γ‑丁内酯、双酚A双烯丙基醚和双酚A甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或多种混合而成；固化剂为潜伏性固化剂2‑乙基‑4‑甲基咪唑、1‑氰乙基‑2‑乙基‑4甲基咪唑、甲基六氢苯酐和双氰胺中的一种或多种混合而成；银粉为片状银粉、类球型银粉和部分片状化银粉中的一种或多种混合而成。提供了所述银浆的制备方法及测试方法。解决了现有银浆热电及粘接性能不良、粘接强度与导热性能相互矛盾的问题。广泛应用于功率器件的粘接工艺中。

技术领域

本发明属于电子元器件领域，具体来说，属于功率器件领域，更进一步来说，属于功率器件的粘接材料领域。

背景技术

随着电子科学技术的不断发展，电子设备的高性能化、小型化对设备的热管理效率提出了更高的要求，因此，改善和优化电子设备的散热情况是微电子领域的一个重要研究课题，特别对于一些大功率元器件来说，散热情况的好坏直接影响着元器件，甚至设备的正常运行和使用寿命。而粘接剂作为一种重要的界面材料，不仅起着连接不同的电子元器件，提供其一定的机械粘接性能，还是两个元器件间主要的电流通路和热传导通路,因此粘接剂的粘接强度、热性能和电性能是粘接剂在功率器件应用中的主要性能指标。

目前，提高粘接剂的导热性能主要通过向树脂基体中(如环氧树脂等)引入导热性能优良的材料来实现热导率的提升(如三氧化二铝、氮化铝、石墨烯、铝、铜、金、银、铂、钯等),但陶瓷填料在某些具有导热导电双重需求的场合显然不适用，石墨烯因其本身的层状结构而呈现的导热的各项异性也未得到广泛应用，相较于金/铂/钯等贵金属，同时考虑填料在环境中的化学稳定性，银作为主要功能性填料的相关研究是比较多的，从生产应用和成本控制角度来看，高导热粘接银浆的开发也是切实可行的。此外，填料尺寸也极大地影响导热填料导热性能的体现，如纳米银粉的低温烧结也能改善银填充型粘接剂的导热导电性能，但纳米银粉在树脂基体中的分散性问题，以及更小尺寸纳米银粉工业生产的高难度，所以通过纳米级填料的低温烧结来提高导热性能的这一方法，就现阶段来看，其学术意义大于实际生产意义。当然，针对粘接剂热性能的提高也可从基体树脂考虑，可引入某些导电高分子(如聚乙炔、导电聚苯胺等)，这类高分子引起分子链独特的共轭结构，保证了电子运动的可能性，电子的运动不仅体现在材料本身的可导电性，也因其电子导热而使材料具有一定导热性，但这类高分子的引入并不能很大程度的提高粘接剂导热性，相反还会一定程度影响粘接剂的粘接强度。另外，提高导热填料的填充比，也可提高导热性能，但一味的提高导热填料的填充量，也会影响粘接剂的粘接强度，当银含量达到80％以上时，其热导率较容易的达到10W/mK以上，体电阻率也低于1.0×10^-4Ω·cm，但树脂含量的减小，其粘接强度普遍只在5Kg～8Kg。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是：解决现有银浆导热性能不良、导电性能不良、粘接强度低、提升粘接强度致导热性能降低的问题。

本发明的总体构思是：

所述高导热银浆，包括：环氧树脂、改性剂、固化剂、银粉组成。

所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂E-51、脂环族环氧树脂TDE-85和双酚F型环氧树脂中的一种或任意比例的两种以上混合而成。双酚F环氧树脂对基材具有良好浸润性。

所述改性剂为热塑性酚醛树脂、γ-丁内酯、双酚A双烯丙基醚和双酚A甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或任意比例的两种以上混合而成；并用γ-丁内酯和双酚A双烯丙基醚作为改性剂，