CN112846563B - 焊膏及其制备方法,器件及焊接方法 - Google Patents

焊膏及其制备方法,器件及焊接方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112846563B
CN112846563B CN202011641880.2A CN202011641880A CN112846563B CN 112846563 B CN112846563 B CN 112846563B CN 202011641880 A CN202011641880 A CN 202011641880A CN 112846563 B CN112846563 B CN 112846563B
Authority
CN
China
Prior art keywords
copper powder
solder paste
molybdenum carbide
sintering
paste according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011641880.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112846563A (zh
Inventor
袁朝城
张安平
陈昭铭
殷鸿杰
刘鸣然
罗惠馨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dongguan Qingxin Semiconductor Technology Co ltd
Original Assignee
Dongguan University of Technology
Songshan Lake Materials Laboratory
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dongguan University of Technology, Songshan Lake Materials Laboratory filed Critical Dongguan University of Technology
Priority to CN202011641880.2A priority Critical patent/CN112846563B/zh
Publication of CN112846563A publication Critical patent/CN112846563A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112846563B publication Critical patent/CN112846563B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/40Making wire or rods for soldering or welding

Abstract

本发明公开了一种焊膏,包括:铜粉、碳化钼、稀释剂、分散剂和粘结剂,所述碳化钼吸附在所述铜粉表面,所述碳化钼为纳米级,所述铜粉为纳米级和微米级中的任意一种或多种,所述铜粉的粒径大于所述碳化钼的粒径。本发明还公开了一种焊膏的制备方法。本发明还公开了一种器件,包括基板、芯片,所述基板和芯片之间通过所述的焊膏焊接。本发明还公开了一种焊接方法,包括以下步骤:将所述的焊膏施加在基板与芯片之间,进行预烧结,预烧结温度65℃~180℃,预烧结时间5s~120s;预烧结结束之后立即升温至二次烧结烧结温度进行二次烧结,所述二次烧结温度为250℃~320℃,二次烧结烧结时间为5min~30min。

Description

焊膏及其制备方法,器件及焊接方法
技术领域
本发明涉及电子封装互连纳米材料技术领域,特别是涉及焊膏及其制备方法,器件及焊接方法。
背景技术
随着5G通信技术的商业突破,对电子器件的性能要求也不断提升,对器件功率以及稳定性提出了更高的要求。由于第三代半导体碳化硅,氮化镓具有击穿电场强度高、热稳定性好且载流子饱和漂移速度高等优点,在高功率器件中具备应用优势,其最高工作温度可达600℃,且高温环境下稳定性高。其工作温度对芯片互连材料及工艺提出了巨大的挑战,亟需开发出良好的互连材料体系,使其能够具备特殊的导热,导电性能以及高温度循环可靠性。
近年来,以金属纳米为基体的焊膏用于封装大功率芯片的方案成为研究热点,其具备低温低压烧结的特性,主要包括纳米铜和纳米银,而纳米铜不仅具备良好的导电率和导热率而且成本低于纳米银所以更适合电子产业的商业应用,但纳米铜的问题在于化学性质活泼,容易氧化,且存在低温烧结不完全导电性较差的问题,同时其形成的烧结结构的剪切强度及热循环稳定性能有待提升。
发明内容
基于此,有必要针对铜为基体的焊膏容易氧化且烧结性能差的问题,提供一种新的焊膏及其制备方法,器件及焊接方法。
一种焊膏,包括:铜粉、碳化钼、稀释剂、分散剂和粘结剂,所述碳化钼吸附在所述铜粉表面,所述碳化钼为纳米级,所述铜粉为纳米级和微米级中的任意一种或多种,所述铜粉的粒径大于所述碳化钼的粒径。
在其中一些实施例中,所述碳化钼为β-碳化钼。
在其中一些实施例中,所述铜粉的粒径与所述碳化钼的粒径之比大于或等于10。
在其中一些实施例中,所述铜粉为纳米级和微米级的混合物。
在其中一些实施例中,纳米级铜粉的粒径为20nm~100nm,微米级铜粉的粒径为1um~20um。
在其中一些实施例中,所述碳化钼的粒径为2nm~50nm。
在其中一些实施例中,所述碳化钼与所述铜粉的质量比为1:(9~49)。
在其中一些实施例中,所述铜粉的表面不含有氧化物。
在其中一些实施例中,所述稀释剂选自乙醇、乙二醇、正丙醇、异丙醇、丙三醇、丙酮、苯、甲苯、二甲苯、松油醇中的一种或多种;和/或,
所述粘结剂选自乙基纤维素、甲基纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯醇、聚乙二醇、月桂酸、木蜡酸中的一种或多种。
在其中一些实施例中,所述分散剂选自聚乙烯吡咯烷酮、柠檬酸钠、聚乙烯亚胺、聚苯乙烯磺酸钠、三乙醇胺、聚乙二醇、乙醇胺、烷基胺、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种。
上述任一实施例的焊膏的制备方法,包括以下步骤:
将碳化钼、稀释剂、分散剂和粘结剂混合得到第一混合物;
将铜粉与所述第一混合物混合得到铜碳化钼混合物。
在其中一些实施例中,将铜粉与所述第一混合物混合之前,包括将所述铜粉表面的氧化物去除的步骤。
在其中一些实施例中,所述铜粉与所述第一混合物的混合方式为超声混合;所述超声混合之后对所述铜碳化钼混合物进行真空脱泡。
一种器件,包括基板、芯片,所述基板和芯片之间通过所述的焊膏焊接。
在其中一些实施例中,所述基板为镀银DCB基板。
一种焊接方法,包括以下步骤:
将所述的焊膏施加在基板与芯片之间,进行预烧结,预烧结温度65℃~180℃,预烧结时间5s~120s;
预烧结结束之后立即升温至二次烧结温度进行二次烧结,所述二次烧结温度为250℃~320℃,二次烧结时间为5min~30min。
在其中一些实施例中,所述预烧结在恒温下进行。
在其中一些实施例中,所述预烧结的辅助压力为2Mpa~5Mpa。
在其中一些实施例中,所述二次烧结的辅助压力为5Mpa~15Mpa。
在其中一些实施例中,所述焊膏的施加厚度为20um~40um。
碳化钼具有独特的表面性质其与活性金属之间存在非常强的相互作用,以及高硬度、高熔点、抗腐蚀、热膨胀系数低,其生产成本低廉(相比于石墨烯,碳纳米管等),适合开发高物理性能复合材料。本发明通过在微纳米铜颗粒焊膏添加碳化钼增强高功率芯片封装材料中纳米互连材料的导电导热性及其剪切强度、改善界面材料热膨胀系数比、提升器件热循环稳定性。添加的纳米碳化钼颗粒提高材料抗氧化性,抗腐蚀性,从焊接材料和工艺流程上降低成本。碳化钼和微纳米铜相互作用作为焊膏,可提高烧结后的互连区域的剪切强度,提高热循环稳定性,降低材料成本,简化工艺流程。
附图说明
图1为本发明一实施例焊膏中的Cu-Mo2C复合结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
β-Mo2C,为六方晶系结构,在一定方向上具有负的泊松比。在空气中的氧化温度约为450℃,氧化后形成氧化钼。相比于α-碳化钼,β-碳化钼具有独特的表面性质,其与活性金属铜之间存在更强的相互作用,能够更有效的分散和黏附金属铜,对金属铜的氧化有抑制作用,防止铜粒子之间的团聚影响烧结效果,提高界面润湿性和结合性,提高剪切强度。β-碳化钼本身具备的高硬度及负泊松比结构,可通过载荷转移机制使得其在烧结后具备更好的机械性能,其热膨胀系数低,可有效调控互连区域热膨胀系数比,降低热应力从而提升焊膏的热循环稳定性,延长器件寿命。
DCB基板:即陶瓷基覆铜板,DCB是指铜箔在高温下直接键合到氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)陶瓷基片表面(单面或双面)上的特殊工艺方法。所制成的超薄复合基板具有优良电绝缘性能,高导热特性,优异的软钎焊性和高的附着强度,DCB基板已成为大功率电力电子电路结构技术和互连技术的基础材料。
界面润湿性:膏体或液体在固体表面铺开的能力即称为液体对固体的润湿性。
团聚:粒子间互相吸引形成更大粒子,团聚分为软团聚和硬团聚,软团聚为由范德华力等物理力引起的键合,硬团聚为由氢键等化学键形成的键合。软团聚可以采用机械打散,硬团聚难以(无法)机械打散。
本发明实施例提供一种焊膏,包括:铜粉、碳化钼、稀释剂、分散剂和粘结剂。所述碳化钼吸附在所述铜粉表面,所述碳化钼为纳米级,所述铜粉为纳米级和微米级中的任意一种或多种,所述铜粉的粒径大于所述碳化钼的粒径。
碳化钼具有独特的表面性质其与活性金属之间存在非常强的相互作用,以及高硬度、高熔点、抗腐蚀、热膨胀系数低,其生产成本低廉(相比于石墨烯,碳纳米管等),适合开发高物理性能复合材料。本发明通过在微纳米铜颗粒焊膏添加碳化钼增强高功率芯片封装材料中纳米互连材料的导电导热性及其剪切强度、改善界面材料热膨胀系数比、提升器件热循环稳定性。添加的纳米碳化钼颗粒提高材料抗氧化性,抗腐蚀性,从焊接材料和工艺流程上降低成本。碳化钼和微纳米铜相互作用作为焊膏,可提高烧结后的互连区域的剪切强度,提高热循环稳定性,降低材料成本,简化工艺流程。
在一些实施方式中,所述碳化钼为β-碳化钼。
铜粉的粒径最好大于碳化钼的粒径,根据尺寸效应使得碳化钼能够吸附在铜粉的表面。在一些实施方式中,所述铜粉的粒径与所述碳化钼的粒径之比大于或等于10。例如,铜粉的粒径为碳化钼的粒径的10倍、12倍、16倍、20倍、25倍、30倍、35倍、40倍、45倍、50倍等。
优选的,焊膏中同时含有纳米级和微米级尺寸的铜粉,即,所述铜粉为纳米级和微米级的混合物,发明人的研究结果表明,相对于单一的纳米级尺寸或者单一的微米级尺寸,铜粉为纳米级和微米级混合物时焊膏烧结体具有更高的剪切强度和热稳定性。
在一些实施方式中,纳米级铜粉的粒径为20nm~100nm。具体的,纳米级铜粉的粒径可以为20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm、55nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、85nm、90nm、95nm、100nm等。
在一些实施方式中,微米级铜粉的粒径为1um~20um。具体的,微米级铜粉的粒径可以为1um、2um、3um、4um、5um、6um、7um、8um、9um、10um、11um、12um、13um、14um、15um、16um、17um、18um、19um、20um等。
在一些实施方式中,所述碳化钼的粒径为2nm~50nm。具体的,碳化钼的粒径可以为2nm、5nm、8nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm等。
本发明实施例的纳米铜粉可采用多元醇法、化学还原法、微乳液法、电化学法中的任一种方法制备得到。
多元醇法:多元醇表示具有多个羟基的醇,如乙二醇、丙三醇等,多元醇法是利用多元醇加热情况下具有的较弱的还原性将铜源中的铜离子(硝酸铜、硫酸铜)还原成零价纳米铜。
化学还原法:选择可溶性铜盐前驱体与适当还原剂(如水合肼、抗坏血酸)在液相中进行反应,还原纳米铜。
微乳液法:微乳液通常是由表面活性剂、助表面活性剂(通常为醇类)、油类(通常为碳氢化合物)组成的透明的、各向同性的热力学稳定体系。其中微乳微粒(由(助)表面活性剂组成)为反应区域,大小为几纳米到几十纳米,可以有效控制纳米颗粒的尺寸和粒径。
电化学法:是指在外加电压下金属离子在阴极还原为原子进而成核生长而形成纳米结构的过程。
本发明实施例的纳米碳化钼可采用程序升温还原法或碳热法制备得到。
程序升温还原法:为制备Mo2C的常用方法,使用氧化钼(钼源)与烃(碳源)和氢气(还原性气体)的混合气体在400℃~1000℃范围内制备碳化钼。烃一般指甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)等。
碳热法:为制备碳化钼的一种方法,即将钼酸盐与石墨烯、碳纳米管、活性炭或者将有机物为前驱物,经混合后,在氮气、氩气、氦气等惰性气体或CH4、H2等还原气体中进行反应制备碳化钼。
在一些实施方式中,焊膏中的所述碳化钼与所述铜粉的质量比为1:(9~49)。具体的,碳化钼与铜粉的质量比可以为1:9、1:15、1:20、1:25、1:30、1:35、1:40、1:45、1:49等。
在一些实施方式中,所述铜粉的表面不含有氧化物,从而提高焊膏的综合性能。铜粉表面可进行除氧化物表面处理得到不含氧化物的铜粉。
在一些实施方式中,所述稀释剂可选自乙醇、乙二醇、正丙醇、异丙醇、丙三醇、丙酮、苯、甲苯、二甲苯、松油醇中的一种或多种。
在一些实施方式中,所述粘结剂可选自乙基纤维素、甲基纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯醇、聚乙二醇、月桂酸、木蜡酸中的一种或多种。
在一些实施方式中,所述分散剂选自聚乙烯吡咯烷酮、柠檬酸钠、聚乙烯亚胺、聚苯乙烯磺酸钠、三乙醇胺、聚乙二醇、乙醇胺、烷基胺、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种。研究发现,这几种分散剂不仅具有分散铜粉的作用,还能作为保护剂,碳化钼与保护剂共同形成网格保护层,提高铜粉的抗氧化性能以及分散性能。
本发明实施例还提供上述任一实施例的焊膏的制备方法,包括以下步骤:
将碳化钼、稀释剂、分散剂和粘结剂混合得到第一混合物;
将铜粉与所述第一混合物混合得到铜碳化钼混合物。
相比于传统的焊接方法,本发明的优势包括:
工艺流程简单,工业成本低;
所添加的碳化钼颗粒,其具备负泊松比结构和高硬度可增加互连材料机械强度;
添加的碳化钼颗粒可增强微纳米铜粒子与芯片及基板的界面润湿性,可增强互连材料剪切强度;
添加碳化钼改变互连材料热膨胀系数,从而提高电子封装互连材料的高温服役寿命。
在一些实施方式中,将铜粉与所述第一混合物混合之前,包括将所述铜粉表面的氧化物去除的步骤。
在一些实施方式中,所述铜粉与所述第一混合物的混合方式为超声混合;所述超声混合之后对所述铜碳化钼混合物进行真空脱泡。
本发明实施例还提供一种器件,包括基板、芯片,所述基板和芯片之间通过所述的焊膏焊接。
在一些实施方式中,所述基板为镀银DCB基板。
本发明实施例还提供一种焊接方法,包括以下步骤:
将所述的焊膏施加在基板与芯片之间,进行预烧结,预烧结温度65℃~180℃,预烧结时间5s~120s;
预烧结结束之后立即升温至二次烧结温度进行二次烧结,所述二次烧结温度为250℃~320℃,二次烧结时间为5min~30min。
本实施例采用先预烧结再进行二次烧结的方法进行焊接,预烧结在较低温度下进行使得基板、芯片和焊膏结合为一体,然后升温至致密烧结温度进行二次烧结去除有机溶剂等。本发明预烧结之后应立即进行二次烧结,发明人研究发现,先进行预烧结然后立即进行二次烧结能够明显提高烧结的效果,提高烧结体的剪切强度。
预烧结结束之后立即进行升温至二次烧温度,指的是快速的温度转换,例如在10s~1min内升温至二次烧结温度。
预烧结时间与预烧结温度是相互匹配的,具体的,预烧结温度选择65℃~180℃的较低温度时,预烧结时间应选择5s~120s中的较长的时间,预烧结温度选择65℃~180℃的较高温度时,预烧结时间应选择5s~120s中的较短的时间。例如,预烧结温度选择65℃时,预烧结时间可选择120s。预烧结温度选择180℃时,预烧结时间可选择5s。
优选的,所述预烧结在恒温下进行,发明人研究发现,相较于持续的升温或者温度梯度变化的烧结方式,恒温预烧结有利于得到更好的烧结效果,得到更高的剪切强度。
在一些实施方式中,所述预烧结和二次烧结在非氧化气氛下进行,优选,烧结气氛中含有甲酸气氛。加入甲酸更有利于将焊膏中的有机溶剂从烧结体中去除,从而提高烧结体的品质以及烧结体与焊接相(基板、芯片)的结合强度。
在一些实施方式中,所述预烧结的辅助压力为2Mpa~5Mpa。
在一些实施方式中,所述二次烧结的辅助压力为5Mpa~15Mpa。
在一些实施方式中,所述焊膏的施加厚度为20um~40um。具体的,焊膏的施加厚度可以为20um、25um、30um、35um、40um等。
以下为具体实施例:
实施例1
S1:使用4nm碳化钼颗粒与乙醇、乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯醇、聚乙二醇,混合到一起然后超声分散作为第一混合物;
S2:利用甲酸,乙酸或乙醇等有机溶剂对微米铜片以及60nm纳米铜颗粒进行清洗,离心,去除铜表面氧化物和杂质;
S3:在S2所得的微纳米铜中添加乙醇、乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯醇、聚乙二醇,得到第二混合物;
S4:将S1所述第一混合物加入到S3所述第二混合物得到第二混合物,按质量比例为1:5以1500r/min的速度进行超声搅拌,最后通过离心后再进行真空脱泡制备出微纳米Cu-Mo2C复合焊膏,结构如图1所示,以后后续用作大功率芯片在镀银DCB板上的烧结。
在180℃甲酸还原气氛,2MPa压力下,预烧结10s,并立即升温至300℃,10MPa压力下,二次烧结15min,所得烧结体剪切强度为84MPa,热导率为280W/mK,在1000次预烧结-二次烧结循环后,剪切强度下降12%。
实施例2
实施例2与实施例1基本相同,区别在于铜粉仅含有纳米铜颗粒,不含有微米铜片。即,将微米铜片替换为等质量的纳米铜颗粒。
在180℃甲酸还原气氛,2MPa压力下,预烧结10s,并在300℃,10MPa压力下,二次烧结15min,所得烧结体剪切强度为55MPa,热导率为240W/mK,在1000次预烧结-二次烧结循环后,剪切强度下降30%。
对比例1:使用普通纳米铜膏代替实施例1的焊膏
对比例1与实施例1基本相同,区别在于普通纳米铜膏不含有碳化钼颗粒,将碳化钼替换为等质量的溶剂。
在180℃甲酸还原气氛,2MPa压力下,预烧结10s,并在300℃,10MPa压力下,二次烧结15min,所得烧结体剪切强度为39MPa,热导率为220W/mK,在1000次预烧结-二次烧结循环后,剪切强度下降42%。
对比例2:使用石墨烯-纳米铜膏代替实施例1的焊膏
对比例2与实施例1基本相同,区别在于石墨烯-纳米铜膏用等质量的石墨烯代替碳化钼。
在180℃甲酸还原气氛,2MPa压力下,预烧结10s,并在300℃,10MPa压力下,二次烧结15min,所得烧结体剪切强度为68MPa,热导率为260W/mK,在1000次预烧结-二次烧结循环后,剪切强度下降22%。
对比例3
对比例3与实施例1基本相同,区别在于不进行预烧结,直接进行二次烧结。
在180℃甲酸还原气氛,在300℃,10MPa压力下,二次烧结15min,所得烧结体剪切强度为58MPa,热导率为220W/mK,在1000次预烧结-二次烧结循环后,剪切强度下降33%。
对比例4
对比例4与实施例1基本相同,区别在于铜粉仅含有30nm纳米铜颗粒,不含有微米铜片。
在180℃甲酸还原气氛,2MPa压力下,预烧结10s,并在300℃,10MPa压力下,二次烧结15min,所得烧结体剪切强度为75MPa,热导率为260W/mK,在1000次预烧结-二次烧结循环后,剪切强度下降20%。
对比例5
对比例5与实施例1基本相同,区别在于焊膏中不含有聚乙烯吡咯烷酮,替换为等质量的乙醇。
在180℃甲酸还原气氛,2MPa压力下,预烧结10s,并在300℃,10MPa压力下,二次烧结15min,所得烧结体剪切强度为65MPa,热导率为244W/mK,在1000次预烧结-二次烧结循环后,剪切强度下降22%。
对比例6
对比例6与实施例1基本相同,区别在于预烧结10s之后缓慢升温至二次烧结温度。
在180℃甲酸还原气氛,2MPa压力下,预烧结10s,预烧结之后以20℃/min升温速度升温至二次烧结温度,在300℃,10MPa压力下,二次烧结15min,所得烧结体剪切强度为61MPa,热导率为245W/mK,在1000次预烧结-二次烧结循环后,剪切强度下降28%。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (17)

1.一种焊膏,其特征在于,包括:铜粉、碳化钼、稀释剂、分散剂和粘结剂,所述碳化钼吸附在所述铜粉表面,所述碳化钼为纳米级,所述铜粉为纳米级和微米级中的任意一种或多种,所述铜粉的粒径大于所述碳化钼的粒径。
2.根据权利要求1所述的焊膏,其特征在于,所述碳化钼为β-碳化钼。
3.根据权利要求1所述的焊膏,其特征在于,所述铜粉的粒径与所述碳化钼的粒径之比大于或等于10。
4.根据权利要求1所述的焊膏,其特征在于,所述铜粉为纳米级和微米级的混合物。
5.根据权利要求1所述的焊膏,其特征在于,纳米级铜粉的粒径为20nm~100nm,微米级铜粉的粒径为1um~20um;和/或,所述碳化钼的粒径为2nm~50nm。
6.根据权利要求1所述的焊膏,其特征在于,所述碳化钼与所述铜粉的质量比为1:(9~49)。
7.根据权利要求1所述的焊膏,其特征在于,所述铜粉的表面不含有氧化物。
8.根据权利要求1~7任一项所述的焊膏,其特征在于,所述稀释剂选自乙醇、乙二醇、正丙醇、异丙醇、丙三醇、丙酮、苯、甲苯、二甲苯、松油醇中的一种或多种;和/或,
所述粘结剂选自乙基纤维素、甲基纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯醇、聚乙二醇、月桂酸、木蜡酸中的一种或多种。
9.根据权利要求1~7任一项所述的焊膏,其特征在于,所述分散剂选自聚乙烯吡咯烷酮、柠檬酸钠、聚乙烯亚胺、聚苯乙烯磺酸钠、三乙醇胺、聚乙二醇、乙醇胺、烷基胺、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种。
10.如权利要求1~9任一项所述的焊膏的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将碳化钼、稀释剂、分散剂和粘结剂混合得到第一混合物;
将铜粉与所述第一混合物混合得到铜碳化钼混合物。
11.根据权利要求10所述的焊膏的制备方法,其特征在于,将铜粉与所述第一混合物混合之前,包括将所述铜粉表面的氧化物去除的步骤。
12.根据权利要求10所述的焊膏的制备方法,其特征在于,所述铜粉与所述第一混合物的混合方式为超声混合;所述超声混合之后对所述铜碳化钼混合物进行真空脱泡。
13.一种电子封装器件,其特征在于,包括基板、芯片,所述基板和芯片之间通过权利要求1~9任一项所述的焊膏焊接。
14.根据权利要求13所述的电子封装器件,其特征在于,所述基板为镀银DCB基板。
15.一种焊接方法,其特征在于,包括以下步骤:
将权利要求1~9任一项所述的焊膏施加在基板与芯片之间,进行预烧结,预烧结温度65℃~180℃,预烧结时间5s~120s;
预烧结结束之后立即升温至二次烧结温度进行二次烧结,所述二次烧结温度为250℃~320℃,二次烧结时间为5min~30min。
16.根据权利要求15所述的焊接方法,其特征在于,所述预烧结的辅助压力为2 Mpa ~5Mpa;所述二次烧结的辅助压力为5 Mpa ~15Mpa。
17.根据权利要求15所述的焊接方法,其特征在于,所述焊膏的施加厚度为20um~40um。
CN202011641880.2A 2020-12-31 2020-12-31 焊膏及其制备方法,器件及焊接方法 Active CN112846563B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011641880.2A CN112846563B (zh) 2020-12-31 2020-12-31 焊膏及其制备方法,器件及焊接方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011641880.2A CN112846563B (zh) 2020-12-31 2020-12-31 焊膏及其制备方法,器件及焊接方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112846563A CN112846563A (zh) 2021-05-28
CN112846563B true CN112846563B (zh) 2022-08-16

Family

ID=76000784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011641880.2A Active CN112846563B (zh) 2020-12-31 2020-12-31 焊膏及其制备方法,器件及焊接方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112846563B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113880579A (zh) * 2021-11-03 2022-01-04 长沙百川超硬材料工具有限公司 钎焊混合料及由其制备金刚石钎焊串珠的方法
CN116441556B (zh) * 2023-06-15 2023-08-22 华北电力大学 一种氢气辅助的超纯铜粉湿热合成方法及超纯铜粉材料
CN117457504B (zh) * 2023-12-22 2024-03-08 成都万士达瓷业有限公司 一种陶瓷封装表面覆铜的生产方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5623861B2 (ja) * 2010-10-14 2014-11-12 株式会社東芝 金属ナノ粒子分散組成物
CN103643075B (zh) * 2013-11-29 2016-01-20 浙江工业大学 纳米颗粒增强的铜基复合材料及其制备方法
CN108127290B (zh) * 2017-12-22 2021-07-30 苏州铜宝锐新材料有限公司 多孔材料焊接用钎焊材料及其应用
CN108526751B (zh) * 2018-04-26 2019-06-18 深圳市先进连接科技有限公司 一种可用于无压烧结的微纳米混合焊膏及其制备方法
CN111618475B (zh) * 2020-06-04 2021-06-18 重庆大学 焊膏材料、焊膏材料的制备方法和电子元件的封装方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112846563A (zh) 2021-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112846563B (zh) 焊膏及其制备方法,器件及焊接方法
EP1956110B1 (en) Metal-based composite material containing both micro-sized carbon fiber and nano-sized carbon fiber
CN108847395B (zh) 一种用于低温快速连接的预烧结纳米网络银膜制备及封装方法
Chen et al. Necking growth and mechanical properties of sintered Ag particles with different shapes under air and N 2 atmosphere
CN112846570B (zh) 纳米焊剂及其制备方法,器件及焊接方法
Zhang et al. Silver nanopaste: Synthesis, reinforcements and application
JP6713120B1 (ja) 銅焼結基板ナノ銀含浸型接合シート、製法及び接合方法
CN114799613B (zh) 一种铜焊膏及其制备方法和应用
CN114043123A (zh) 纳米铜焊膏及其在芯片封装互连结构中的应用
Liu et al. Microstructural evolution, fracture behavior and bonding mechanisms study of copper sintering on bare DBC substrate for SiC power electronics packaging
Zhang et al. Effects of sintering pressure on the densification and mechanical properties of nanosilver double-side sintered power module
Chen et al. Low temperature low pressure solid-state porous Ag bonding for large area and its high-reliability design in die-attached power modules
Zhang et al. Mechanical property and reliability of bimodal nano-silver paste with Ag-coated SiC particles
KR102142269B1 (ko) 벼이삭형 구리 입자 함유 페이스트
CN114905184B (zh) 一种银焊膏及其制备方法和应用
Wu et al. Rapid and low temperature sintering bonding using Cu nanoparticle film for power electronic packaging
Huang et al. Rapid sintering of copper nanopaste by pulse current for power electronics packaging
Zhang et al. Development of Silver Paste with High Sintering Driving Force for Reliable Packaging of Power Electronics
CN111415918B (zh) 一种基于反应性膜的互连方法
WO2022061834A1 (zh) 一种铜颗粒焊膏及其制备方法以及烧结方法
Shen et al. Pressureless sintering performance enhancement of Ag pastes by surface modification of Ag nanoparticles with tert-dodecyl mercaptan
CN114310038A (zh) 银盐纳米银复合焊膏及制备方法烧结方法和应用
JP7238586B2 (ja) 導電性放熱フィルム、導電性放熱フィルムの製造方法、及び電子装置の製造方法
Takata et al. Sintering Cu paste on Cu plates with different metallization
CN111415903B (zh) 一种基于反应性膏体的互连方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20220322

Address after: Building A1, innovation city, Songshanhu University, Dongguan, Guangdong 523000

Applicant after: Material Laboratory of Songshan Lake

Applicant after: DONGGUAN University OF TECHNOLOGY

Address before: Building A1, innovation city, Songshanhu University, Dongguan, Guangdong 523000

Applicant before: Material Laboratory of Songshan Lake

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20231120

Address after: 523808 room 522, building 11, No. 1, Xuefu Road, Songshanhu Park, Dongguan City, Guangdong Province

Patentee after: Dongguan Qingxin Semiconductor Technology Co.,Ltd.

Address before: Building A1, innovation city, Songshanhu University, Dongguan, Guangdong 523000

Patentee before: Material Laboratory of Songshan Lake

Patentee before: DONGGUAN University OF TECHNOLOGY

TR01 Transfer of patent right