[发明专利]一种脉冲电流低温快速烧结制备高温服役纳米晶接头的方法

摘要

本发明公开了一种脉冲电流低温快速烧结制备高温服役纳米晶接头的方法，其步骤如下：一、采用液相还原法制备金属纳米颗粒；二、制备金属纳米颗粒焊膏；三、脉冲电流低温烧结纳米焊膏制备高温服役纳米晶接头。本发明采用脉冲电流方法替代传统热压键合方法低温烧结纳米焊膏制备高温服役的纳米晶接头，解决了纳米焊膏烧结时间长、晶粒粗化等问题，同时促进纳米焊膏中长链有机物的降解，从而可用于加工电子封装器件互连的纳米焊膏中。纳米颗粒在脉冲电流低温烧结过程，由于时间较短，未发生粗化长大，纳米颗粒外层的有机物薄膜在电流辅助下得以充分破裂降解，从而改善接头的导热性质和机械性质，可用于功率器件和高频器件中。

主权项

一种脉冲电流低温快速烧结制备高温服役纳米晶接头的方法，其特征在于所述方法按照以下步骤进行：一、采用液相还原法制备金属纳米颗粒：将含金属盐前驱体的溶液缓慢滴加到含有表面活性剂和还原剂的溶液中，其中金属盐前驱体、表面活性剂和还原剂的质量比在2:1:3~2:1:5之间，同时伴随强烈的搅拌，在160~210℃下持续反应进行1~3 h，之后经反复离心、清洗3~5次，得到金属纳米颗粒，放在真空烘干箱中，室温保持12~24h；二、制备金属纳米颗粒焊膏按照金属纳米颗粒的重量，称取有机分散剂和表面活性剂，将三者充分混合，控制金属纳米颗粒、有机分散剂及表面活性剂的质量比为80~85：2~5：10~18，利用超声波振动加载在金属纳米颗粒上的外加载荷，保持超声波振动5~10min使得金属纳米颗粒得以良好分散，最终得到金属纳米颗粒低温烧结复合焊膏；三、脉冲电流低温烧结纳米焊膏制备高温服役纳米晶接头利用丝网印刷的方法在基板上制备一层50~100μm的金属纳米颗粒焊膏薄膜，将其加热到80~100℃保持5~10min使有机分散剂充分挥发，之后利用双脉冲低温快速制备基板之间的高温服役纳米晶接头，控制脉冲电流在100~1000A之间，持续时间在10ms~10s之间，压力在1~10N之间。