[发明专利]一种无压烧结导电银浆及其制备方法

说明书

本发明公开了一种无压烧结导电银浆及其制备方法，属于金属材料技术领域。所述的无压烧结导电银浆包括以下质量百分比的组分：30％‑65％的纳米银粉，2％‑5％的载体，30％‑65％的溶剂，0.2％‑2％的分散剂；所述的纳米银粉为只进行离心沉降，没有进行高温烘干的银粉，所述的纳米银粉的水分含量为0‑20％；所述的纳米银粉的粒径范围D50为5‑80纳米，本发明所使用的纳米银粉为没有经过高温烘干，纳米粉体的团聚少，烧结温度可以低，可以更好的实现银粉与基材的封装与互联，提高器件的可靠性；实施过程中在浆料组分中添加了质量比为1：2‑4的环状糊精和柠檬酸三铵作为稳定剂，明显提高了烧结后浆料的剪切力。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种无压烧结导电银浆及其制备方法。

背景技术

随着5G技术的发展以及欧盟RoSH指令对含铅焊料豁免的到期，对封装与互联材料的要求有了质的提高，如今最普遍的4G手机在射频模块中会使用5-7个功率放大器芯片，由于应用5G技术，芯片数量预计翻倍增长。芯片数量变多，使得芯片之间的焊接材料显得尤为关键，要选择耐热、导电性强的材料。相比于传统高铅焊料，就需要研发更为环保的封装与互联的材料，适用于更高的频率、更高的功率和更低的损耗电力电子应用需求。

5G技术的快速发展,大功率器件的生成热将会大幅度增加，因此器件的有效散热是保证系统平稳运行的关键。导电胶的电阻率大、耐热性、散热较差，如果生成的热不能及时散去，导电胶就会软化，进而导致导电胶的失效，系统的平稳运行就会受到影响，这就为导电胶在高温下的长期使用提出了挑战。

传统芯片与基板的互连材料一合金焊料和导电胶由于存在着致命的缺陷难以满足需求。合金焊料在高温状态可靠性不高的缺点，同时合金焊料在器件工作状态下热应力较大，易造成芯片因热膨胀系数不匹配而失效；导电胶的热导率较低，通常处于10W/(m·K)～25W/(m·K)，而且导电胶的玻璃转化温度较低，随着使用时间的增长，导电胶的树脂基体会逐渐出现疲劳失效的情况，热阻升高，对于芯片的散热和物理性能极为不利。面对高功率密度元器件的发展需求，急需研究开发新的芯片与基板互连材料。低温烧结纳米银浆采用纳米银颗粒作为功能相，其具有最高的金属热导率及电导率，烧结温度低甚至能达到250℃以下，烧结后能承受高的工作温度，具有良好的可靠性，能满足现在大功率元器件的发展需求。

导电银浆作为一种电子材料，在导电领域的应用日趋广泛，传统高温烧结型导电银浆由导电相银，粘结相玻璃、有机载体(树脂+有机溶剂)组成，其原理是通过有机载体使导电银浆能够在低温时具有印刷适应性，并通过树脂粘附在承印物表面，高温烧结时树脂和有机溶剂挥发，玻璃相熔化成为粘结相将导电相粘结导通并附着在承印物上形成导电通路，高温烧结过程中有机物挥发会对人体造成危害，为了克服此问题，中国专利申请201110441172.9中公开了一种用于导电银浆，其导电银浆包括导电粉以及溶剂混合而成，所述的导电粉含有银颗粒、玻璃粉和硅酸盐水泥，所述的溶剂为水和乙醇的混合物，该申请中用硅酸盐水泥代替现有高温烧结型导电银浆中的有机载体，制成导电粉；该导电粉与水和乙醇按特定比例混合制成导电银浆，从而减少了烧结过程中有机物挥发对环境以及人体的危害，该申请使用硅酸盐水泥替代现有的高温烧结型导电银浆中的有机载体，制备成导电粉，从而减少了有机物的挥发，但是在制备过程中银粉的表面能较高，容易团聚，使银粉在载体中分散变得困难，从而影响银浆最后烧结的温度,烧结温度比较高(600-800℃)，并且浆料烧结成型的致密度，。

再如中国专利申请201711378575.7中公开了一种无压烧结导电银浆，该无压烧结导电银浆包括：银粉70％-85％，溶剂5％-20％，分散剂0.1％-2％，有机载体0.5％-5％，所述银粉由微米银粉和纳米银粉组成。该发明通过对微米银粉进行表面修饰，在其表面形成银纳米簇，并利用纳米簇低温烧结的特性，促进纳米颗粒的烧结与微米银粉的连接，提高导电银浆的低温烧结致密性，实现芯片与基板表面金属层的粘结与互连。该发明通过采用表面修饰的方法提高导电银浆的低温烧结致密性，该操作得到的比较复杂，并且烧结后得到的产品的剪切力不能满足要求。