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技术

本发明专利技术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，本发明专利技术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，并且本发明专利技术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。器件封装领域或异种铜合金直接连接等领域中。器件封装领域或异种铜合金直接连接等领域中。

【技术实现步骤摘要】
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


[0001]本专利技术涉及电子封装互连材料
，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。

技术介绍

[0002]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。

技术实现思路

[0003]本专利技术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。
[0004]本专利技术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。
[0005]本专利技术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。
[0006]本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：
[0007]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。
[0008]本专利技术提供的微米银焊膏，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，因此本专利技术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。
[0009]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。
[0010]优选地，所述有机溶剂的质量百分比为5％～25％。见实施例1～9。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]本专利技术保护上述微米银焊膏的制备方法，包括如下步骤：将微米银颗粒与溶剂均匀混合后，在行星搅拌机中将混合的微米银颗粒与有机溶剂搅拌均匀即得微米银焊膏。
[0018]本专利技术保护上述微米银焊膏在功率器件封装领域或异种铜合金直接连接领域中的应用。
[0019]优选地，将微米银焊膏置于需要焊接的材料上，在170～300℃烧结1～60min，升温速率为1～100℃/min。见实施例1～9。
[0020]优选地，所述材料为裸铜或铜合金基板。见实施例1～9。
[0021]优选地，所述烧结的温度为180～220℃。见实施例5、7和9。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0023]本专利技术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部位，并且本专利技术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，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材料连接等领域中。
附图说明
[0024]图1为实施例1制得的在裸铜上低温无压直接烧结的微米银焊膏烧结后焊接接头的横截面微观形貌图。
具体实施方式
[0025]下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的说明，但实施例并不对本专利技术做任何形式的限定。除非另有说明，本专利技术实施例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。
[0026]实施例1
[0027]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片70％，微米银球19％，溶剂乙二醇11％，其中微米银片直径为15μm，厚度为1μm；微米银球直径为5μm。
[0028]上述低温无压裸铜基板直接焊接的微米银焊膏的制备方法，包括如下步骤：
[0029]将微米银颗粒与乙二醇置于行星搅拌机中，真空模式搅拌6min，搅拌均匀，制得在裸铜上低温无压直接烧结的微米银焊膏。
[0030]实施例2
[0031]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片90％，微米银球5％，溶剂乙酸乙酯5％制成；其中微米银片直径为10μm，厚度为0.5μm；微米银球直径为10μm。
[0032]上述低温无压裸铜基板直接焊接的微米银焊膏的制备方法与实施例1相同。
[0033]实施例3
[0034]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片86％，微米银球5％，溶剂丙三醇9％制成；其中微米银片直径为5μm，厚度为0.1μm；微米银球直径为5μm。
[0035]上述低温无压裸铜基板直接焊接的微米银焊膏的制备方法与实施例1相同。
[0036]实施例4
[0037]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片80％，微米银球10％，溶剂乙二醇7％，二乙二醇二乙醚3％制成；其中微米银片直径为10μm，厚度为1μm；微米银球直径为15μm。
[0038]上述低温无压裸铜基板直接焊接的微米银焊膏的制备方法与实施例1相同。
[0039]实施例5
[0040]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片50％，微米银球35％，溶剂丙二醇甲醚醋酸酯15％制成；其中微米银片直径为3μm，厚度为0.1μm；微米银球直径为5μm。
[0041]上述低温无压裸铜基板直接焊接的微米银本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在裸铜上低温无压直接烧结的微米银焊膏，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述微米银焊膏，其特征在于，所述微米银颗粒的质量百分比为75％～95％。3.根据权利要求1所述微米银焊膏，其特征在于，所述有机溶剂的质量百分比为5％～25％。4.根据权利要求1所述微米银焊膏，其特征在于，所述微米银片的直径为1～20μm，厚度0.1～1μm。5.根据权利要求1所述微米银焊膏，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李财富，吴振，罗瑞东，黄诗君，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：