CN109226993A - 一种微米铜-银焊膏导热材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微米铜‑银焊膏导热材料及其制备方法，所述的导热材料由表面改性的微米铜颗粒与硝酸银溶液混合，通过氧化还原反应得到，具有较低的烧结温度，较好的导热性能等优点，首先在真空条件下将微米铜颗粒添加在有机溶剂中，然后再往里面添加一定量的表面活性剂，离心分离得到微米铜浆，再加入到硝酸银溶液中，混合均匀之后滴加还原剂和表面活性剂，直到反应完成，将得到的料浆进行多次洗涤，离心分离得到微米铜‑银焊膏导热材料。本发明的微米铜‑银焊膏导热材料制备工艺简单，能够降低料浆的烧结温度，提高烧结接头的热导率。

Description

一种微米铜-银焊膏导热材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合纳米材料的制备技术领域，尤其涉及一种微米铜-纳米银焊
膏导热材料及其制备工艺。
背景技术
纳米银焊膏一般由纳米银颗粒、分散剂、稀释剂和有机载体组成的，由于纳米颗粒的高表面活性使它们很容易发生团聚在一起，通过分散剂的基团吸附在纳米银颗粒上，阻隔纳米银颗粒形成空间位阻和防止纳米银颗粒在烧结前发生团聚并通过稀释剂来调节浆料的粘度和印刷性能。同时有机物的分解挥发温度、挥发速率及烧结后的残余情况对于纳米银焊膏低温烧结质量、性能、烧结温度及制定烧结工艺具有决定性的作用；另外，不同的材料配比、反应条件的控制对纳米银低温烧结是否产生裂纹和孔洞有直接的影响，进而影响烧结性能。因此，选择合适的表面活性剂、分散剂、稀释剂、各材料的配比、添加顺序、外界条件的控制对如何使纳米粒子均匀、稳定地分散在基底材料中，形成分散性好、稳定性高、持久及低团聚的纳米膏状材料尤为重要，也是制备纳米银焊膏的关键技术。
目前提高纳米银焊膏烧结的热性能和机械性能的方法不多，主要是改善烧结工艺和掺杂金属颗粒，前者的工艺流程复杂，能耗比较大，后者一般选用纳米级别的贵金属作为增强相，容易升高纳米银焊膏的烧结温度。因此，开发新型的微米级别的高性能金属材料，将其作为纳米银焊膏中的增强相具有重要的价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微米铜-纳米银焊膏导热材料及其制备方法，以微米铜作为增强相，通过表面改性后掺杂在纳米银焊膏中，合成具有低烧结温度、烧结致密性较好的纳米银焊膏；所述的方法简单，具有较高的实际应用价值。
为解决上述技术问题,本发明提供的技术方案是：一种微米铜-纳米银焊膏导热材料的制备方法，包括如下步骤
(1)制备微米铜料浆：在真空条件下，将一定量的微米铜颗粒加入到有机溶剂中，超声分散均匀，静置，然后加热至30～60℃，再往溶液中添加第一表面活性剂，搅拌均匀，清洗、离心分离后得到微米铜料浆；
(2)制备微米铜-银焊膏：将微米铜料浆与硝酸银溶液按一定的质量比进行混合，然后添加第二表面活性剂，同时通过滴加还原剂进行氧化还原反应，待反应完成再进行洗涤、离心分离，得到微米铜-银焊膏。
进一步的，步骤(1)中，有机溶剂为乙醇，第一表面活性剂为丙烯酸、聚乙二醇、柠檬酸钠中的至少一种。
进一步的，步骤(1)中，微米铜与第一表面活性剂的质量比为8～12:1。
进一步的，步骤(2)中,硝酸银的质量浓度为90～99％。
进一步的，步骤(2)中,微米铜料浆中的微米铜与硝酸银溶液中的硝酸银的质量比为1:11～15。
进一步的，步骤(2)中,第二表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、松油醇、吐温80中的至少一种。
进一步的，步骤(2)中,微米铜料浆中的微米铜与第二表面活性剂的质量比为9～16:1。
进一步的，步骤(2)中,还原剂为抗坏血酸、乙二醇、葡萄糖、阿拉伯树胶、双氧水、乙二胺四乙酸盐中的至少一种。
与现有技术相比，本发明的优点是：
本发明制备的微米铜-纳米银焊膏，其烧结温度低，导热率高，有较好的实际应用价值；所述的制备工艺简单，周期较短，经济环保。
附图说明
图1是本发明微米铜-银焊膏导热材料的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的内容作进一步的阐述，但不是对本发明的限定。
结合图1，本发明所述的微米铜-银焊膏导热材料的制备方法，采用如下步骤制备：
(1)制备微米铜料浆，在真空条件下，将一定量的粒径为10～200um的微米铜颗粒加入到有机溶液中，超声振荡分散30min，静置1h，然后置于水浴锅中加热至30～60℃，再往溶液中添加一定量的第一表面活性剂，磁力搅拌30min，然后用蒸馏水和丙酮清洗2次，离心分离后得到微米铜料浆；
(2)制备微米铜-银焊膏，将得到的微米铜料浆与硝酸银溶液进行混合，然后添加一定量的第二表面活性剂，同时通过滴加还原剂进行氧化还原反应，待反应完成再进行洗涤、离心分离，得到微米铜-银焊膏。
发明人尝试制备微米铜掺杂的纳米银焊膏导热材料，以期望纳米银颗粒能够较好与微米铜之间结合，降低纳米银焊膏烧结温度，提高烧结致密性与热性能，开发一种独特的多功能的芯片互连材料。然而，在本申请中，发明人意外地发现，在纳米银焊膏中掺杂微米铜，并没有明显的改善纳米银焊膏的烧结致密性，但是微米铜颗粒与纳米银颗粒之间实现了有效的结合，扩大了电子传递通道，提高了热导率。本申请为制备高性能纳米银焊膏导热材料提供了一种独特的新思路，兼具科学与实用价值。
实施例1
(1)制备微米铜料浆，在真空条件下，将0.6g微米铜颗粒加入到18ml乙醇溶液中，超声振荡分散30min，静置1h，然后置于水浴锅中加热至30℃，再往溶液中添加0.075g的表面活性剂丙烯酸，磁力搅拌30min，然后用蒸馏水和丙酮清洗2次，离心分离后得到微米铜料浆；
(2)制备微米铜-银焊膏，将得到的微米铜料浆与硝酸银溶液进行混合，然后添加0.2g的表面活性剂松油醇，同时通过滴加还原剂抗坏血酸进行氧化还原反应，待反应完成后以4000r/min离心分离，产物用无水乙醇洗涤3次，得到微米铜/银焊膏。
对本实施例制备的微米铜-银焊膏导热材料进行性能检测，通过热重曲线分析仪得出烧结温度为270℃，通过Hot Disk热常数分析仪测得热导率为95.8W·(m·k)-1。
实施例2
其他条件同实施例1,检验不同微米铜与第一表面活性剂的质量比例所制备的材料的性能，实验结果见表1。
表1不同微米铜与第一表面活性剂的质量比例所制备的材料的性能
由上述结果可知，微米铜与第一表面活性剂的质量比例优选4:1:2(实施例1)。
实施例3
其他条件同实施例1,检验不同微米铜料浆中的微米铜与硝酸银溶液中的硝酸银的质量比例所制备的材料的性能，实验结果见表2。
表2微米铜料浆中的微米铜与硝酸银溶液中的硝酸银的质量比例所制备的材料的性能
由上述结果可知，微米铜料浆中的微米铜与硝酸银溶液中的硝酸银的质量比例优选1:12(实施例1)。
实施例4
其他条件同实施例1,检验不同种类还原剂制备的材料的性能，实验结果见表3。
表3不同种类还原剂制备的材料的性能
由上述结果可知，还原剂优选抗坏血酸(实施例1)。
实施例5
其他条件同实施例1,检验不同微米铜料浆中的微米铜与第二表面活性剂的质量比例制备的材料的性能，实验结果见表4。
表4不同微米铜料浆中的微米铜与第二表面活性剂的质量比例制备的材料的性能
由上述结果可知，微米铜料浆中的微米铜与第二表面活性剂的质量比例优选13:1(实施例1)。
实施例6
其他条件同实施例1,检验使用不同种类表面活性剂制备的材料的性能，实验结果见表5。
表5使用不同种类表面活性剂制备的材料的性能
由上述结果可知，第一、第二表面活性剂应该分别优选丙烯酸、松油醇(实施例1)。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.微米铜-纳米银焊膏导热材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤
（1）制备微米铜料浆：在真空条件下，将微米铜颗粒加入到有机溶剂中，超声分散均匀，静置，然后加热至30~60℃，再往溶液中添加第一表面活性剂，搅拌均匀，清洗、离心分离后得到微米铜料浆；
（2）制备微米铜/银焊膏：将微米铜料浆与硝酸银溶液按一定的质量比进行混合，然后添加第二表面活性剂，同时通过滴加还原剂进行氧化还原反应，待反应完成再进行洗涤、离心分离，得到微米铜-银焊膏。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，有机溶剂为乙醇，第一表面活性剂为丙烯酸、聚乙二醇、柠檬酸钠中的至少一种。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，微米铜与第一表面活性剂的质量比为8~12:1。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中,硝酸银的质量浓度为90~99%。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中,微米铜料浆中的微米铜与硝酸银溶液中的硝酸银的质量比为1:11~15。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第二表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、松油醇、吐温80中的至少一种。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，微米铜料浆中的微米铜与第二表面活性剂的质量比为9~16:1。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还原剂为抗坏血酸、乙二醇、葡萄糖、阿拉伯树胶、双氧水、乙二胺四乙酸盐中的至少一种。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，微米铜颗粒粒径为10~200um。
10.如权利要求1-9任一所述的方法制备的微米铜-纳米银焊膏导热材料。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109773212A (zh) * 2019-03-29 2019-05-21 金陵科技学院 一种适用于大功率封装抗氧化镀银铜焊膏的制备方法
CN110549040A (zh) * 2019-09-11 2019-12-10 桂林电子科技大学 一种氮化铝/纳米银焊膏导热材料及其制备方法
CN110549039A (zh) * 2019-09-11 2019-12-10 桂林电子科技大学 一种碳纳米管/纳米银焊膏导热材料及其制备方法
CN110814575A (zh) * 2019-11-27 2020-02-21 重庆平创半导体研究院有限责任公司 焊膏和焊膏的制备方法
CN111408869A (zh) * 2020-04-10 2020-07-14 华中科技大学 用于低温键合的微纳米铜颗粒焊膏及其制备方法和应用
CN111618314A (zh) * 2020-05-15 2020-09-04 哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院) 一种基于声化学的纳米银包铜焊料的制备方法
WO2021164613A1 (zh) * 2020-02-20 2021-08-26 广东工业大学 一种多级微纳混合金属膏及其制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003068447A1 (en) * 2002-02-13 2003-08-21 Honeywell International Inc. Solder paste formulations, methods of production and uses thereof
US20050092819A1 (en) * 2003-11-03 2005-05-05 Yan Liu Solder pastes for providing high elasticity, low rigidity solder joints
CN103480838A (zh) * 2013-10-16 2014-01-01 哈尔滨工业大学 一种纳米银包覆铜粉的制备方法
CN103521945A (zh) * 2013-10-16 2014-01-22 哈尔滨工业大学 一种纳米银包覆铜粉低温烧结焊膏及其制备方法
TW201503983A (zh) * 2013-05-16 2015-02-01 Bando Chemical Ind 金屬接合用組成物
CN107146652A (zh) * 2017-04-26 2017-09-08 上海安缔诺科技有限公司 一种铜导电浆料及其制备方法和用途
CN107511602A (zh) * 2017-08-14 2017-12-26 武汉工程大学 一种纳米Ag‑Cu焊膏及其制备方法与应用

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003068447A1 (en) * 2002-02-13 2003-08-21 Honeywell International Inc. Solder paste formulations, methods of production and uses thereof
US20050092819A1 (en) * 2003-11-03 2005-05-05 Yan Liu Solder pastes for providing high elasticity, low rigidity solder joints
TW201503983A (zh) * 2013-05-16 2015-02-01 Bando Chemical Ind 金屬接合用組成物
CN103480838A (zh) * 2013-10-16 2014-01-01 哈尔滨工业大学 一种纳米银包覆铜粉的制备方法
CN103521945A (zh) * 2013-10-16 2014-01-22 哈尔滨工业大学 一种纳米银包覆铜粉低温烧结焊膏及其制备方法
CN107146652A (zh) * 2017-04-26 2017-09-08 上海安缔诺科技有限公司 一种铜导电浆料及其制备方法和用途
CN107511602A (zh) * 2017-08-14 2017-12-26 武汉工程大学 一种纳米Ag‑Cu焊膏及其制备方法与应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIANFENG YAN等: "Polymer-Protected Cu-Ag Mixed NPs for Low-Temperature", 《JOURNAL OF ELECTRONIC MATERIALS》 *
邹贵生等: "纳米金属颗粒膏合成及其低温烧结连接的电子封装应用研究进展", 《机械制造文摘（焊接分册）》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109773212A (zh) * 2019-03-29 2019-05-21 金陵科技学院 一种适用于大功率封装抗氧化镀银铜焊膏的制备方法
CN110549040A (zh) * 2019-09-11 2019-12-10 桂林电子科技大学 一种氮化铝/纳米银焊膏导热材料及其制备方法
CN110549039A (zh) * 2019-09-11 2019-12-10 桂林电子科技大学 一种碳纳米管/纳米银焊膏导热材料及其制备方法
CN110814575A (zh) * 2019-11-27 2020-02-21 重庆平创半导体研究院有限责任公司 焊膏和焊膏的制备方法
WO2021164613A1 (zh) * 2020-02-20 2021-08-26 广东工业大学 一种多级微纳混合金属膏及其制备方法
CN111408869A (zh) * 2020-04-10 2020-07-14 华中科技大学 用于低温键合的微纳米铜颗粒焊膏及其制备方法和应用
CN111408869B (zh) * 2020-04-10 2021-05-18 华中科技大学 用于低温键合的微纳米铜颗粒焊膏及其制备方法和应用
CN111618314A (zh) * 2020-05-15 2020-09-04 哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院) 一种基于声化学的纳米银包铜焊料的制备方法
CN111618314B (zh) * 2020-05-15 2023-01-03 哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院) 一种基于声化学的纳米银包铜焊料的制备方法

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