【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种一种烧结焊膏在互连封装中大面积烧结的方法，属于电子器件封装。
技术介绍
1、随着国家对新能源行业的重视和电子电力技术的迭代更新，新能源汽车、智能家居、储能等行业的发展迅猛，这些行业中尤其是新能源汽车需要其核心功率模块在高温等极端环境中长期稳定工作，相应地对功率器件的互连界面层在散热和长期服役可靠性方面提出了更高的要求和挑战。
2、纳米银膏作为互连界面层材料替代传统的锡基低温焊料在封装领域有诸多优势：可形成低温互连高温服役的连接界面、导电导热性好、长期服役可靠性高等。尽管纳米银膏或纳米铜膏烧结在不断完善和进步，但依然局限于小面积烧结(≤50mm2)，因为纳米银膏或纳米铜膏在大面积烧结中还面临一些困境，比如，1.印刷时，如何大面积印刷保证一定的厚度和均匀性，有效避免因印刷本身局部银浆缺失，导致烧结空洞或裂纹；2.印刷烘干过程，如何保证边缘和中心位置有机物挥发的一致性，随着烧结面积的增大，内部中心位置有机物逸散路径变长，挥发不充分，会导致烧结过程中产生气孔或气道空洞缺陷；3.如何优化烧结温度、烧结保温时间和烧结压力等工艺条件确保烧结品质重复性好，比如，随着烧结面积的增大，相应的烧结压力也需要增加，但烧结压力不能过大超过设备能力且压力大可能会导致产品元器件变形或损伤；4.如何选择烧结浆料使互连界面层热应力小、翘曲变形小等，互连界面的面积越大，残余应力和翘曲变形就越大，且边缘和中心位置连接层差异也越大，容易发生裂纹风险。
3、为解决上述大面积烧结的问题，现有技术方案中所采用的方法均存在工序复杂可实
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供本专利技术提供一种烧结焊膏在互联封装中大面积烧结的方法，采用等离子清洗法可大批量、无损、快速地清除基板或烧结元器件表面的有机物等污染，相比超声波清洗的方法可大大地提高生产效率；通过第一步印刷纳米银膏后放置流平、高温烘干、第二次印刷后放置流平、再低温烘干的方法，确保在一定的印刷厚度下仍能保持印刷平整、均匀，同时也保证了有机物的充分挥发，使得印刷中心和边缘位置有机物挥发差距缩小；进一步地，本专利技术通过优化烧结工艺流程条件以及选择不同纳米膏体粒径和级配优化，制备得到50-1500mm2的大面积烧结产品，相比现有技术烧结体更加致密均匀，结合力良好，工艺简单可操作性强，可用于工业化量产。
2、本专利技术是通过如下的技术方案予以实现的：一种烧结焊膏在互连封装中大面积烧结的方法，包括以下步骤：
3、1)等离子清洗：将铜镀镍银基板a、铜镀镍银基板b或芯片置于自动化等离子清洗机器中清洗；
4、2)第一次印刷：在等离子清洗后的铜镀镍银基板a上用丝网一印刷纳米银膏，室温下静置流平15min，得到纳米银膏印刷体；
5、3)高温烘干：将上述纳米银膏印刷体进行高温烘干，高温温度为100-120℃，烘干时间为30-50min，得到烘干的印刷体一；
6、4)第二次印刷：在高温烘干的印刷体的银浆表面继续用丝网二进行第二次丝网印刷，印刷浆料为纳米银包铜膏，室温下静置流平15min，得到纳米银包铜膏印刷体；
7、5)低温烘干：将纳米银包铜膏印刷体在低温下烘干，低温温度为60℃，烘干时间为2h，得到烘干的印刷体二；
8、6)贴合或贴装：将烘干的印刷体二作为下基板，以等离子清洗后的铜镀镍银基板b为上基板进行贴合；或将尺寸为9mm×10mm的芯片与所述低温烘干的印刷体二的印刷面进行贴装；
9、7)烧结：将步骤6)中烘干的印刷体二作为下基板，以等离子清洗后的铜镀镍银基板b为上基板进行贴合，或将尺寸为9mm×10mm的芯片与步骤4)中所述烘干的印刷体二的印刷面进行贴装，置于烧结设备中进行烧结，得到烧结体；
10、8)冷却：将步骤7)中所述烧结体以降温速率80℃/min从烧结温度降至室温25℃，最终得到烧结产品。
11、作为优选，所述步骤1)中的铜镀镍银基板a的尺寸为15mm×25mm×8mm、30mm×40mm×8mm、60mm×70mm×8mm，铜镀镍银基板b的尺寸为10mm×20mm×8mm、25mm×30mm×8mm、40mm×60mm×8mm，所述局部镀银或镀金的面积大小为5mm×10mm、20mm×25mm、30mm×50mm，镀层厚度为0.2μm，局部镀银的面积即为后续烧结接触面积，所述铜镀镍银基板a和铜镀镍银基板b的表面经过粗糙化处理，得到具有平均粗糙度差异为0.01-0.025mm的粗糙表面。
12、作为优选，所述步骤1)中的等离子清洗的功率为800-1200w，清洗时间为8-20s，清洗功率过小起不到彻底去除有机污染物的效果，清洗功率太大可能会损伤基板或清洗元件，清洗时间过短清除有机污染物效果不明显，清洗时间过长会导致时间浪费降低本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种烧结焊膏在互连封装中大面积烧结的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的烧结焊膏在互连封装中大面积烧结的方法，其特征在于，所述步骤1)中的铜镀镍银基板A的尺寸为15mm×25mm×8mm、30mm×40mm×8mm、60mm×70mm×8mm，铜镀镍银基板B的尺寸为10mm×20mm×8mm、25mm×30mm×8mm、40mm×60mm×8mm，所述局部镀银或镀金的面积大小为5mm×10mm、20mm×25mm、30mm×50mm，镀层厚度为0.2μm，局部镀银的面积即为后续烧结接触面积，所述铜镀镍银基板A和铜镀镍银基板B的表面经过粗糙化处理，得到具有平均粗糙度差异为0.01-0.025mm的粗糙表面。
3.根据权利要求1所述的烧结焊膏在互连封装中大面积烧结的方法，其特征在于，所述步骤1)中的等离子清洗的功率为800-1200W，清洗时间为8-20s。
4.根据权利要求1所述的烧结焊膏在互连封装中大面积烧结的方法，其特征在于，所述步骤1)中所述铜镀镍银基板A和铜镀镍银基板B的制备工艺、所用材料和厚度均相同，都是在纯铜
5.根据权利要求1所述的烧结焊膏在互连封装中大面积烧结的方法，其特征在于，所述步骤2)中的丝网一为200目，且丝网一的经纬网线与网框成35°角，所述步骤4)中的丝网二为300目，丝网二的经纬网线与网框成45°角，丝网一和丝网二夹持后绷紧状态下，初始拉力均为20N/cm，刮刀运动速度均为5mm/s；所述第一次丝网印刷后纳米银膏的平均湿态厚度为60μm；所述第二次丝网印刷后纳米银包铜膏的平均湿态厚度为15μm。
6.根据权利要求1所述的烧结焊膏在互连封装中大面积烧结的方法，其特征在于，所述步骤2)和步骤3)中的纳米银膏由片状纳米银和颗粒状纳米银组成，其平均粒径为10μm；所述纳米银包铜膏为颗粒状，其平均粒径为3.5μm。
7.根据权利要求1所述的烧结焊膏在互连封装中大面积烧结的方法，其特征在于，所述步骤3)中的高温烘干温度为100-120℃，烘干时间为30-50min；所述低温烘干温度为60℃，烘干时间为2h。
8.根据权利要求1所述的烧结焊膏在互连封装中大面积烧结的方法，其特征在于，所述步骤7)烧结的烧结温度为220-260℃，烧结压强为8-15MPa，烧结时间为8min，上基板和下基板的升温速率均为30℃/min，升温起始温度为25℃。
9.根据权利要求1所述的烧结焊膏在互连封装中大面积烧结的方法，其特征在于，所述步骤8)中的冷却，是将所述烧结体以降温速率80℃/min从烧结温度降至室温25℃，得到最终烧结产品。
10.根据权利要求1-9任一一项所述的烧结焊膏在互连封装中大面积烧结的方法，其特征在于，由该方法制备得到的烧结产品可用于50-1500mm2的大面积烧结工业化生产，烧结孔隙率5-15％，烧结界面层均匀致密无空洞，烧结界面层平均热阻5-7mm2 K/W。
...【技术特征摘要】
1.一种烧结焊膏在互连封装中大面积烧结的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的烧结焊膏在互连封装中大面积烧结的方法，其特征在于，所述步骤1)中的铜镀镍银基板a的尺寸为15mm×25mm×8mm、30mm×40mm×8mm、60mm×70mm×8mm，铜镀镍银基板b的尺寸为10mm×20mm×8mm、25mm×30mm×8mm、40mm×60mm×8mm，所述局部镀银或镀金的面积大小为5mm×10mm、20mm×25mm、30mm×50mm，镀层厚度为0.2μm，局部镀银的面积即为后续烧结接触面积，所述铜镀镍银基板a和铜镀镍银基板b的表面经过粗糙化处理，得到具有平均粗糙度差异为0.01-0.025mm的粗糙表面。
3.根据权利要求1所述的烧结焊膏在互连封装中大面积烧结的方法，其特征在于，所述步骤1)中的等离子清洗的功率为800-1200w，清洗时间为8-20s。
4.根据权利要求1所述的烧结焊膏在互连封装中大面积烧结的方法，其特征在于，所述步骤1)中所述铜镀镍银基板a和铜镀镍银基板b的制备工艺、所用材料和厚度均相同，都是在纯铜基板的表面先电镀镍，接着在镀镍层表面烧结接触平面一侧再局部电沉积镀银，所述纯铜基板的烧结接触面一侧采用化学微刻蚀法进行粗糙化处理，粗糙化处理的目的是为了得到具有平均粗糙度差异为0.01-0.025mm的粗糙表面以增加银浆界面的结合力，具体方法为：将裸纯铜基板放置于50℃的粗化液中60s，将裸纯铜基板用乙醇和水清洗干净，氮气吹干，所述粗化液的组成为：98wt.％的硫酸100g，30v/v％的双氧水60ml，kh560硅烷偶联剂3g，苯并三氮唑bta 0.4g，柠檬酸钠0.04mg，去离子水1kg。
5.根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：王晓馨，鲁俊杰，
申请(专利权)人：嘉兴斯达微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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