CN110289120B - 一种复合烧结银预成型片的制备及封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种复合烧结银预成型片的制备及封装方法，包括：将纳米银颗粒，微米银颗粒，烧结助剂与有机载体按照一定比例混合得到复合银膏，其中，混合银膏的成分及质量百分比为：纳米银颗粒5‑20％，混合微米银颗粒40‑70％，烧结助剂1‑10％，流平剂0.1‑1％，消泡剂0.1‑2％，混合有机溶剂10～50％，各组分之和为100％；所述成膜方法为旋涂，流延或丝网印刷后加热烘干；所述封装方法为使用热压机或动态嵌入式热压烧结设备对封装结构进行互连。本发明的复合烧结银预成型片及封装方案可以适用于大面积功率芯片封装，可以解决目前无压与加压烧结工艺时间长，工艺窗口窄等问题，互连焊点具有耐高温、耐冷热冲击，具有优异的服役稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及电子封装领域，更具体地，涉及一种复合烧结银预成型片的制备及封装方法。
背景技术
低温烧结银技术是目前功率芯片封装最具潜力的解决方案，烧结银具有优良的导热导电性能，力学性能以及服役可靠性。此外由于其小尺寸效应，使得该材料可以在较低的温度下实现焊点互连，烧结成型后的银组织具有与块体银相同的熔点(961℃)，解决了高温钎料钎焊带来的热失配、热敏器件损伤等问题。
低温烧结银技术的典型工艺过程为，将银膏在基板上进行印刷，贴片，经过特定升温曲线后，进行无压或压力辅助烧结，保温一段时间后获得烧结焊点。该方案存在着较多缺陷，无法广泛应用于工业生产，如印刷时易出现银膏的挤出与坍塌，导致焊点成型性较差；升温过程往往耗时较长，以使得溶剂可以缓慢挥发，抑制裂纹形成；无压或压力辅助烧结均无法进行大面积芯片的封装，这是由于焊点内部的溶剂挥发缓慢，纳米银无法充分烧结。
CN107833651A提供了一种复合纳米银膏的制备方法及快速烧结封装方法，制备方法包括S1清洗、离心微米银片；S2在S1所得微米银片中混入纳米银颗粒和有机溶剂，超声、搅拌；S3在S2所得混合溶液中加入有机载体和表面活性剂，超声、搅拌得到复合纳米银膏；封装方法包括S1通过点胶或者丝网印刷涂覆银膏；S2将涂覆有复合纳米银膏的芯片和基板对准堆叠；S3使用热压焊或超声热压焊烧结完成互连。焊膏的使用存在着一定的工艺复杂性，需要进行印刷，预烘干，匹配的升温曲线等多个工艺步骤，且所需的烧结设备往往与现有封装设备工艺兼容性差，焊膏由于溶剂挥发导致其使用寿命较短，因此该方案并不适用于普遍的工业应用。使用焊膏进行焊点封装，还伴随着因溶剂挥发生成的焊点裂纹、焊盘表面污染等可靠性问题。
因此，亟需一种工艺简单，易于成型的烧结银材料及封装方案以满足工业批量生产的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种复合烧结银预成型片及封装方法，包括，将纳米银颗粒，微米银颗粒，烧结助剂与有机载体按照一定比例混合得到复合银膏，其中，混合银膏的成分及质量百分比为：纳米银颗粒5-20％，混合微米银颗粒40-70％，烧结助剂1-10％，流平剂0.1-1％，消泡剂0.1-2％，混合有机溶剂10～50％，各组分之和为100％；所述成膜方法为旋涂，流延或丝网印刷后加热烘干；所述封装方法为使用热压机或动态嵌入式热压烧结设备对封装结构进行互连，旨在解决现有低温烧结银技术工艺复杂，过程耗时等问题。
本发明通过以下技术方案实现：一种复合烧结银预成型片的制备方法，包括以下步骤：
S1：将纳米银颗粒，微米银颗粒，烧结助剂与有机载体按照一定比例混合得到复合银膏；
S2：将步骤S1所得复合银膏利用旋涂，流延或丝网印刷等方式于表面经过改性处理的硬质基板上成膜；
S3：将附着湿膜的基板置于烘箱或回流焊设备中烘烤，将获得烧结银膜剥离并使用物理法切割所需尺寸的预成型片。
进一步的，所述的一种复合烧结银预成型片的制备方法，所述步骤S1中纳米银颗粒的尺寸为10-60nm，表面包覆层为柠檬酸钠，十二烷基硫酸钠或者聚乙烯吡咯烷酮，优选柠檬酸钠，纳米银颗粒在复合银膏中的质量分数为5-20％，优选10％。
在本发明中，采用该尺寸纳米银颗粒具有很强的烧结驱动力，可以使得混合银膏在较低烘干温度下实现银颗粒间的预烧结，形成具有一定强度的预成型片。柠檬酸钠相比于其他包覆层，可以在保证纳米银分散性的同时，具有着较低的解吸附与分解温度。纳米银颗粒质量分数过低会导致预成型片强度较差，质量分数过高则会导致成型焊点杨氏模量过高，耐冲击性能裂化。
进一步的，所述的一种复合烧结银预成型片的制备方法，所述步骤S1中微米银颗粒为微米银球和微米银片混合物，其中微米银球的尺寸为200nm-5μm，优选300-800nm，微米银片的厚度为10-100nm，优选20-50nm，最大半径为500nm-5μm，优选1-3μm，微米银表面均无包覆层，二者在复合银膏中的质量分数为40-70％，优选50％，其中微米银球与微米银片的质量比例为1:4-3:4，优选1:3。
在本发明中，采用所述微米银球和微米银片可以保证预成型片的成形性，起到了骨架支撑的作用，颗粒过小会导致团聚，降低分散性，过大则会导致预成型片表面粗糙度的增加，不利于焊点平整度。
进一步的，所述的一种复合烧结银预成型片的制备方法，所述步骤S1中的烧结助剂为柠檬酸银，谷氨酸银，高碘酸银或磷酸银中的一种，优选柠檬酸银，复合银膏中烧结助剂的质量分数为1-10％，优选5％。
在本发明中，采用所述烧结助剂在预成型片在热压烧结过程中发生分解反应，原位生成纳米银颗粒，强化预成型片的烧结性能，然而添加过量会导致烘干后预成型片的成型性较差。
进一步的，所述的一种复合烧结银预成型片的制备方法，所述步骤S1中的有机载体为流平剂，消泡剂和多种有机溶剂的混合物。其中，流平剂为TEGO ViscoPlus TEGO-3000，ELEMENTIS Levaslip432或EFKA-3038等；消泡剂为磷酸三丁酯，聚氧丙烯甘油醚或聚二甲基硅氧烷等；有机溶剂为低沸点的正丙醇和高沸点的乙二醇，一缩乙二醇，或松油醇的混合物，二者体积比例为1:1-1:4，优选1:3；复合银膏中流平剂的质量百分数为0.1-1％，优选0.5％，消泡剂的质量百分数为0.1-2％，优选0.5％，混合有机溶剂的质量百分数为10～50％，优选30-40％。
在本发明中，采用所述流平剂可以使得提高预成型片的表面平整度，消泡剂可以抑制银膏成膜后表面缩孔，凹坑等缺陷的形成。低沸点与高沸点的混合溶剂可以使得银膏在烘干时溶剂挥发速率均匀，抑制裂纹的形成。
所述的一种复合烧结银预成型片的制备方法，所述步骤S2中的硬质基板为硅，氧化铝，铝合金或玻璃基板中的一种；所述表面改性方法，其特征为基板表面进行激光加工，使得表面粗糙度达到1-10μm，优选2μm，然后将二硫化钨喷涂于基板表面；
激光加工对基板表面进行粗糙化处理可以加强银膜对基板的附着力，防止烘干过程中的银膜的翘曲与变形；二硫化钨则可以在长时间烘烤后降低预成型片与基板的附着力，便于预成型片的剥离。
所述的一种复合烧结银预成型片的制备方法，所述步骤S3中的烘箱或回流焊设备的温度为150-200℃，优选160℃，烘烤时间为10-30min，优选30min；物理法切割可以为激光切割或机械划片。
本发明另一目的在于提供一种复合烧结银预成型片的封装方法，包括以下步骤：
其中，所述复合烧结银预成型片通过前述的制备方法制得；
S1：将芯片，烧结银预成型片与基板堆叠在一起形成三明治状封装结构；
S2：将步骤S1所得封装结构置于热压机或动态嵌入式热压烧结设备，经过热压烧结实现封装结构的互连。
所述的一种复合烧结银预成型片的封装方法，所述步骤S1中的芯片或基板表面为金，银或铜镀层；预成型片与芯片尺寸相同；
所述的一种复合烧结银预成型片的封装方法，所述步骤S2中的动态嵌入式热压烧结设备采用的压力传输介质为空气，氮气，氮氢混合气体或液压油中的一种；所述的热压烧结设备的加热温度为200-280℃，所述的压力为3-10MPa，保持时间为1-20min。
其中动态嵌入式热压烧结设备可以通过气体或液体传递烧结压力，避免了刚性接触对芯片表面造成损伤，该方案可以替代目前大部分无压烧结工艺，大幅缩短烧结时间，简化烧结工艺。对于铜镀层的互连结构，可以采用氮气或氮氢混合气体加压烧结，对于银或金镀层互连则可以使用空气或液压油加压烧结。
本发明相对于现有技术的有益效果：
(1)本发明提出了一种混合烧结银预成型片制备方法，该材料可以有效解决银膏使用工艺复杂、焊点成型性差和不适用于大面积芯片封装等缺陷，特殊的微纳复合结构在保证焊点导热导电性能的同时，可以降低杨氏模量，提升组织的耐冷热冲击性能。
(2)同时本发明提出混合烧结银预成型片的封装工艺，克服了现有烧结工艺过程费时、操作复杂的问题，利用动态嵌入式加压方案替代了无压烧结方法，极大地提高了工业生产效率。
具体实施方式
下面通过实施例解释本发明，但本发明不局限于此。
实施例1一种复合烧结银预成型片的制备及封装方法，包括：
(1)将纳米银颗粒，微米银颗粒，烧结助剂与有机载体经过机械搅拌得到复合银膏。其中纳米银颗粒的平均粒径为20nm，表面包覆层为柠檬酸钠，质量分数为10％；微米银球平均粒径为500nm，微米银片厚度为20nm，最大半径为2μm，二者的质量比例为1:3，质量分数为50％；烧结助剂为柠檬酸银，质量分数为5％；流平剂为TEGO ViscoPlus TEGO-3000，质量分数为0.5％；消泡剂为聚二甲基硅氧烷，质量分数为0.5％；混合有机溶剂为正丙醇和松油醇，二者体积比例为1:3，质量分数为34％。
(2)将所得复合银膏利用流延法涂覆于表面经过改性处理的硬质基板上成膜。其中硬质基板为氧化铝，利用激光加工在表面形成粗糙度为2μm的表面，然后喷涂二硫化钨。
(3)将附着湿膜的基板置于回流焊设备中烘烤，将获得烧结银膜剥离并使用物理法切割所需尺寸的预成型片。烘烤温度为160℃，时间为30min。
(4)将芯片，烧结银预成型片与基板堆叠在一起形成三明治状封装结构。其中芯片与基板表面附着铜镀层。芯片尺寸为15*15mm2，基板尺寸为30*30mm2，基板为陶瓷覆铜基板(DBC)。
(5)将所得封装结构置于动态嵌入式热压烧结设备，经过热压烧结实现封装结构的互连。烧结设备的压力传输介质为氮气，加热温度为250℃，压力为5MPa，保持时间为10min。
经过超声扫描，未发现界面虚焊，焊合率为99.5％；经过X-ray测试，焊点孔隙率为1％，几乎无明显缺陷；该封装结构经过-50-150℃冷热冲击1000cycle后(高低温停留时间为30min)，焊点孔隙率为1.5％，有着良好的组织稳定性。
实施例2一种复合烧结银预成型片的制备及封装方法，包括：
(1)将纳米银颗粒，微米银颗粒，烧结助剂与有机载体经过机械搅拌得到复合银膏。其中纳米银颗粒的平均粒径为10nm，表面包覆层为十二烷基硫酸钠，质量分数为5％；微米银球平均粒径为800nm，微米银片厚度为50nm，最大半径为1μm，二者的质量比例为3:4，质量分数为70％；烧结助剂为谷氨酸银，质量分数为1％；流平剂为ELEMENTIS Levaslip432，质量分数为0.1％；消泡剂为聚氧丙烯甘油醚，质量分数为0.1％；混合有机溶剂为正丙醇和乙二醇，二者体积比例为1:1，质量分数为23.8％。
(2)将所得复合银膏利用旋涂涂覆于表面经过改性处理的硬质基板上成膜。其中硬质基板为铝合金，利用激光加工在表面形成粗糙度为10μm的表面，然后喷涂二硫化钨。
(3)将附着湿膜的基板置于回流焊设备中烘烤，将获得烧结银膜剥离并使用物理法切割所需尺寸的预成型片。烘烤温度为200℃，时间为30min。
(4)将芯片，烧结银预成型片与基板堆叠在一起形成三明治状封装结构。其中芯片与基板表面附着银镀层。芯片尺寸为20*20mm2，基板尺寸为30*30mm2，基板为陶瓷覆铜基板(DBC)。
(5)将所得封装结构置于热压机，经过热压烧结实现封装结构的互连。加热温度为280℃，压力为10MPa，保持时间为20min。
经过超声扫描，未发现界面虚焊，焊合率为97％；经过X-ray测试，焊点孔隙率为2.4％，几乎无明显缺陷；该封装结构经过-50-150℃冷热冲击1000cycle后(高低温停留时间为30min)，焊点孔隙率为4.9％，有着良好的组织稳定性。
实施例3一种复合烧结银预成型片的制备及封装方法，包括：
(1)将纳米银颗粒，微米银颗粒，烧结助剂与有机载体经过机械搅拌得到复合银膏。其中纳米银颗粒的平均粒径为60nm，表面包覆层为聚乙烯吡咯烷酮，质量分数为20％；微米银球平均粒径为300nm，微米银片厚度为30nm，最大半径为3μm，二者的质量比例为1:4，质量分数为40％；烧结助剂为磷酸银，质量分数为1％；流平剂为EFKA-3038，质量分数为1％；消泡剂为磷酸三丁酯，质量分数为2％；混合有机溶剂为正丙醇和，一缩乙二醇，二者体积比例为1:4，质量分数为36％。
(2)将所得复合银膏利用流延涂覆于表面经过改性处理的硬质基板上成膜。其中硬质基板为铝合金，利用激光加工在表面形成粗糙度为1μm的表面，然后喷涂二硫化钨。
(3)将附着湿膜的基板置于回流焊设备中烘烤，将获得烧结银膜剥离并使用物理法切割所需尺寸的预成型片。烘烤温度为150℃，时间为30min。
(4)将芯片，烧结银预成型片与基板堆叠在一起形成三明治状封装结构。其中芯片与基板表面附着金镀层。芯片尺寸为40*40mm2，基板尺寸为50*50mm2，基板为陶瓷覆铜基板(DBC)。
(5)将所得封装结构置于热压机，经过热压烧结实现封装结构的互连。加热温度为230℃，压力为10MPa，保持时间为20min。
经过超声扫描，未发现界面虚焊，焊合率为95％；经过X-ray测试，焊点孔隙率为5.2％，几乎无明显缺陷；该封装结构经过-50-150℃冷热冲击1000cycle后(高低温停留时间为30min)，焊点孔隙率为6.7％，有着良好的组织稳定性。
对比例1一种复合烧结银膏的制备及封装方法，包括：
(1)将纳米银颗粒，微米银颗粒，烧结助剂与有机载体经过机械搅拌得到复合银膏。其中纳米银颗粒的平均粒径为20nm，表面包覆层为柠檬酸钠，质量分数为10％；微米银球平均粒径为500nm，微米银片厚度为20nm，最大半径为2μm，二者的质量比例为1:3，质量分数为50％；烧结助剂为柠檬酸银，质量分数为5％；流平剂为TEGO ViscoPlus TEGO-3000，质量分数为0.5％；消泡剂为聚二甲基硅氧烷，质量分数为0.5％；混合有机溶剂为正丙醇和松油醇，二者体积比例为1:3，质量分数为34％。
(2)将所得复合银膏印刷在基板上，经过80℃烘干处理10min后，与芯片堆叠在一起形成三明治状封装结构。其中芯片与基板表面附着铜镀层。芯片尺寸为15*15mm2，基板尺寸为30*30mm2，基板为陶瓷覆铜基板(DBC)。
(3)将所得封装结构置于动态嵌入式热压烧结设备，经过热压烧结实现封装结构的互连。烧结设备的压力传输介质为氮气，加热温度为250℃，压力为5MPa，保持时间为10min。
经过超声扫描，界面焊合率为68％，可确认为大面积虚焊；经过X-ray测试，焊点孔隙率为38％，存在大面积明显缺陷；这是由于传统银膏与成型片方案相比，烧结过程中的剩余溶剂无法充分挥发，导致焊点烧结质量较差，无法形成焊合率良好的焊接界面与结构完整的焊点组织。该封装结构经过-50-150℃冷热冲击1000cycle后(高低温停留时间为30min)，焊点孔隙率为52％，可判定失效。
对比例2一种复合烧结银预成型片的制备及封装方法，包括：
(1)将纳米银颗粒，微米银颗粒，烧结助剂与有机载体经过机械搅拌得到复合银膏。其中纳米银颗粒的平均粒径为5nm，表面包覆层为柠檬酸钠，质量分数为30％；微米银球平均粒径为150nm，微米银片厚度为20nm，最大半径为2μm，二者的质量比例为1:3，质量分数为30％；烧结助剂为柠檬酸银，质量分数为1％；流平剂为TEGO ViscoPlus TEGO-3000，质量分数为0.5％；消泡剂为聚二甲基硅氧烷，质量分数为0.5％；混合有机溶剂为正丙醇和松油醇，二者体积比例为1:3，质量分数为38％。
(2)将所得复合银膏利用流延法涂覆于表面经过改性处理的硬质基板上成膜。其中硬质基板为氧化铝，利用激光加工在表面形成粗糙度为2μm的表面，然后喷涂二硫化钨。
(3)将附着湿膜的基板置于回流焊设备中烘烤，烘烤温度为160℃，时间为30min，由于纳米颗粒添加过量，获得预成型片表面存在预烧结产生的收缩裂纹，成型片易碎且不易夹持操作，导致烧结银膜无法进行剥离及随后的切割工艺。
对比例3一种复合烧结银预成型片的制备及封装方法，包括：
(1)将纳米银颗粒，微米银颗粒，烧结助剂与有机载体经过机械搅拌得到复合银膏。其中纳米银颗粒的平均粒径为20nm，表面包覆层为柠檬酸钠，质量分数为10％；微米银球平均粒径为500nm，微米银片厚度为20nm，最大半径为2μm，二者的质量比例为1:3，质量分数为50％；烧结助剂为柠檬酸银，质量分数为5％；流平剂为TEGO ViscoPlus TEGO-3000，质量分数为0.5％；消泡剂为聚二甲基硅氧烷，质量分数为0.5％；混合有机溶剂为正丙醇和松油醇，二者比例体积为1:3，质量分数为34％。
(2)将所得复合银膏利用流延法涂覆于表面经过改性处理的硬质基板上成膜。其中硬质基板为氧化铝，表面不进行粗糙度处理。
(3)将附着湿膜的基板置于回流焊设备中烘烤，将获得烧结银膜剥离并使用物理法切割所需尺寸的预成型片。烘烤温度为200℃，时间为30min。
烘烤时，预成型片由于与基底间初始结合力较差，导致了预成型片的剧烈收缩并且出现较大的表面起伏；由于未进行二硫化钨的喷涂，导致烘烤后部分区域与基板结合紧密，无法进行预成型片的完整剥离。
对比例4一种复合烧结银预成型片的制备及封装方法，包括：
(1)将纳米银颗粒，微米银颗粒，烧结助剂与有机载体经过机械搅拌得到复合银膏。其中纳米银颗粒的平均粒径为20nm，表面包覆层为柠檬酸钠，质量分数为10％；微米银球平均粒径为500nm，无微米银片添加，质量分数为50％；烧结助剂为柠檬酸银，质量分数为5％；流平剂为TEGO ViscoPlus TEGO-3000，质量分数为0.5％；消泡剂为聚二甲基硅氧烷，质量分数为0.5％；混合有机溶剂为正丙醇和松油醇，二者体积比例为1:3，质量分数为34％。
(2)将所得复合银膏利用流延法涂覆于表面经过改性处理的硬质基板上成膜。其中硬质基板为氧化铝，利用激光加工在表面形成粗糙度为2μm的表面，然后喷涂二硫化钨。
(3)将附着湿膜的基板置于回流焊设备中烘烤，将获得烧结银膜剥离并使用物理法切割所需尺寸的预成型片。烘烤温度为160℃，时间为30min。
(4)将芯片，烧结银预成型片与基板堆叠在一起形成三明治状封装结构。其中芯片与基板表面附着铜镀层。芯片尺寸为15*15mm2，基板尺寸为30*30mm2，基板为陶瓷覆铜基板(DBC)。
(5)将所得封装结构置于动态嵌入式热压烧结设备，经过热压烧结实现封装结构的互连。烧结设备的压力传输介质为氮气，加热温度为250℃，压力为5MPa，保持时间为10min。
经过超声扫描，发现界面虚焊，焊合率为72％；经过X-ray测试，焊点孔隙率为1.8％，几乎无明显缺陷；该封装结构经过-50-150℃冷热冲击1000cycle后(高低温停留时间为30min)，焊点孔隙率为1.5％，焊合率下降为56％。这是由于未添加微米银片，导致预成型片在烧结时的形变量较小，无法补偿由于表面平整度不够而造成的部分位置虚焊，在后期老化时界面虚焊面积继续扩大，器件最后失效。
对比例5一种复合烧结银预成型片的制备及封装方法，包括：
(1)将纳米银颗粒，微米银颗粒，烧结助剂与有机载体经过机械搅拌得到复合银膏。其中纳米银颗粒的平均粒径为20nm，表面包覆层为柠檬酸钠，质量分数为10％；微米银片厚度为20nm，最大半径为2μm，无微米银球添加，质量分数为50％；烧结助剂为柠檬酸银，质量分数为5％；流平剂为TEGO ViscoPlus TEGO-3000，质量分数为0.5％；消泡剂为聚二甲基硅氧烷，质量分数为0.5％；混合有机溶剂为正丙醇和松油醇，二者体积比例为1:3，质量分数为34％。
(2)将所得复合银膏利用流延法涂覆于表面经过改性处理的硬质基板上成膜。其中硬质基板为氧化铝，利用激光加工在表面形成粗糙度为2μm的表面，然后喷涂二硫化钨。
(3)将附着湿膜的基板置于回流焊设备中烘烤，将获得烧结银膜剥离并使用物理法切割所需尺寸的预成型片。烘烤温度为160℃，时间为30min。
(4)将芯片，烧结银预成型片与基板堆叠在一起形成三明治状封装结构。其中芯片与基板表面附着铜镀层。芯片尺寸为15*15mm2，基板尺寸为30*30mm2，基板为陶瓷覆铜基板(DBC)。
(5)将所得封装结构置于动态嵌入式热压烧结设备，经过热压烧结实现封装结构的互连。烧结设备的压力传输介质为氮气，加热温度为250℃，压力为5MPa，保持时间为10min。
经过超声扫描，未发现明显的界面虚焊，焊合率为95％；经过X-ray测试，焊点孔隙率为17％，存在明显缺陷；该封装结构经过-50-150℃冷热冲击1000cycle后(高低温停留时间为30min)，焊点孔隙率为42％，这是由于没有微米银球的添加，导致烧结银的堆垛密度较低，因此焊点内部孔隙率较高，且形成的条状孔隙在后期老化过程中极易扩展为裂纹，导致器件失效。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种复合烧结银预成型片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将纳米银颗粒，微米银颗粒，烧结助剂与有机载体按照一定比例混合得到复合银膏，其中，纳米银颗粒的尺寸为10-60nm，纳米银颗粒的表面包覆层为柠檬酸钠，十二烷基硫酸钠或者聚乙烯吡咯烷酮，其在复合银膏中的质量分数为5-20％，微米银颗粒为微米银球和微米银片混合物，其中微米银球的尺寸为200nm-5μm，微米银片的厚度为10-100nm，最大半径为500nm-5μm，微米银表面均无包覆层，二者在复合银膏中的质量分数为40-70％，其中微米银球与微米银片的质量比例为1:4-3:4，烧结助剂为柠檬酸银，谷氨酸银，高碘酸银或磷酸银中的一种，复合银膏中烧结助剂的质量分数为1-10％，有机载体为流平剂，消泡剂和多种有机溶剂的混合物；其中，流平剂为TEGO ViscoPlus TEGO-3000，ELEMENTISLevaslip432或EFKA-3038；消泡剂为磷酸三丁酯，聚氧丙烯甘油醚或聚二甲基硅氧烷；有机溶剂为低沸点的正丙醇和高沸点的乙二醇、一缩乙二醇或松油醇的混合物，二者比例为1:1-1:4；复合银膏中流平剂的质量百分数为0.1-1％，消泡剂的质量百分数为0.1-2％，混合有机溶剂的质量百分数为10～50％；
S2：将步骤S1所得复合银膏利用旋涂，流延或丝网印刷的方式于表面经过改性处理的硬质基板上成膜，其中，硬质基板为硅，氧化铝，铝合金或玻璃基板中的一种；所述表面改性方法为硬质基板表面进行激光加工，使得表面粗糙度达到1-10μm，然后将二硫化钨喷涂于基板表面；
S3：将附着湿膜的基板置于烘箱或回流焊设备中烘烤，将获得烧结银膜剥离并使用物理法切割所需尺寸的预成型片。
2.根据权利要求1所述的一种复合烧结银预成型片的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中的烘箱或回流焊设备的温度为150-200℃，烘烤时间为10-30min；物理法切割可以为激光切割或机械划片。
3.一种复合烧结银预成型片的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
所述烧结银预成型片通过权利要求1-2任一项制备方法制备得到；
S1：将芯片，烧结银预成型片与基板堆叠在一起形成三明治状封装结构；
S2：将步骤S1所得封装结构置于热压机或动态嵌入式热压烧结设备，经过热压烧结实现封装结构的互连。
4.根据权利要求3所述的一种复合烧结银预成型片的封装方法，其特征在于：所述步骤S1中的芯片或基板表面为金，银或铜镀层；预成型片与芯片尺寸相同。
5.根据权利要求3所述的一种复合烧结银预成型片的封装方法，其特征在于：所述步骤S2中的动态嵌入式热压烧结设备采用的压力传输介质为空气，氮气，氮氢混合气体或液压油中的一种；所述的动态嵌入式热压烧结设备的加热温度为200-280℃，所述的压力为3-10MPa，保持时间为1-20min。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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