[发明专利]一种在裸铜上低温无压直接烧结的微米银焊膏及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种在裸铜上低温无压直接烧结的微米银焊膏及其制备方法和应用，本发明选用能够提高微米银片表面活化能的溶剂，使微米银焊膏能够直接与基板界面形成有效连接，进一步通过优选微米银颗粒的形状及其尺寸，有利于其在体系中更好的分散，可以形成致密的烧结，并且本发明的银焊膏无需在铜基板的表面进行镀银、镍等金属化处理，操作简便，所需的烧结温度较低，在170～300℃就可以完成烧结，不需要施加压力，无需额外的粘结剂和额外有机载体，显著降低了生产成本，并且烧结之后的焊接接头具有良好的剪切强度，可以广泛应用于功率器件封装领域或异种铜合金直接连接等领域中。

技术领域

本发明涉及电子封装互连材料技术领域，更具体地，涉及一种在裸铜上低温无压直接烧结的微米银焊膏及其制备方法和应用。

背景技术

银焊膏具有良好导电、导热和高温稳定性能，银焊膏主要由银颗粒和多种有机溶剂混合直接制备。由于裸铜基板与银焊膏形成的烧结接头强度较低，通常在金属化表面处理后的基板上烧结，如中国专利CN110508970A(申请公布日2019.11.19)中公开了一种三峰体系混合银焊膏，需要对覆铜陶瓷基板表面进行金属化敷镍处理，然后通过银焊膏烧结实现功率半导体芯片与基板的连接，但金属化敷镍处理的过程复杂，并且增加了使用成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有银焊膏在使用时需要在铜基板上敷镍处理，步骤繁琐的缺陷和不足，提供一种在裸铜上低温无压直接烧结的微米银焊膏，烧结前无需对铜基板进行敷镍预处理，可以直接在裸铜上直接烧结，并且无需辅助压力即可实现低温(170～300℃)烧结，烧结之后的焊接接头具有良好的剪切强度。

本发明的又一目的是提供一种在裸铜上低温无压直接烧结的微米银焊膏的制备方法。

本发明的另一目的是提供一种在裸铜上低温无压直接烧结的微米银焊膏的应用。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种在裸铜上低温无压直接烧结的微米银焊膏，包括按照质量百分比计算的微米银颗粒65％～95％和有机溶剂5％～35％，其中所述微米银颗粒包括直径1～25μm，厚度为0.1～2μm的微米银片，所述有机溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、二乙二醇二乙醚、丙三醇、乙酸乙酯、乙二醇、石油醚中的一种或几种。

本发明提供的微米银焊膏，选用能够提高微米银片表面活化能的有机溶剂，使微米银焊膏能够直接与基板界面形成有效连接，进一步通过选用特定形状和尺寸的微米银颗粒，有利于其在体系中更好的分散，通过后续烧结后可以形成致密的烧结接头，无需额外的粘结剂和有机载体，因此本发明的银焊膏无需在铜基板的表面进行敷镍等金属化处理，操作简便，所需的烧结温度较低，在170～300℃就可以完成烧结，也不需要额外施加压力，显著降低了生产成本，并且烧结之后的焊接接头具有良好的剪切强度。

优选地，所述微米银颗粒的质量百分比为75％～95％。见实施例1～9。

优选地，所述有机溶剂的质量百分比为5％～25％。见实施例1～9。

优选地，所述微米银片的直径为1～20μm，厚度0.1～1μm。见实施例1～9。

优选地，所述微米银颗粒还包括直径为1～50μm的微米银球。见实施例1～7。

更优选地，所述微米银颗粒还包括直径为1～15μm的微米银球。见实施例1～5。

烧结时微米银片和微米银球在接头的内部相互补充，有利于形成致密的烧结部位。

优选地，所述微米银片和微米银球的质量比为50～90：5～35。见实施例1～7。

优选地，所述有机溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、二乙二醇二乙醚、乙酸乙酯、乙二醇中的一种或几种。见实施例2、4～9。