【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及大功率器件內部原件的連接領域，特別涉及一種低溫無壓全燒結銀膠和應用方法。
技術介紹
1、互連材料是連接半導體晶體管和元器件的關鍵材料，起著導電和導熱的作用，影響著元器件電路導通、功能實現和穩定性。銀燒結技術被稱為低溫連接技術，是最為適合于寬禁半導體模塊封裝的界面互連技術之一，是碳化硅模塊封裝中的關鍵技術，也是目前應用最為廣泛的技術。銀燒結技術是對尺寸為微米以下尺寸的銀顆粒在300℃以下溫度進行燒結，通過原子間的擴散從而實現良好連接的技術。傳統的連接方式是利用軟釬焊料或者金錫合金加熱到融化溫度后，利用液態釬料填充功率半導體器件與基板之間縫隙，使金屬連接的焊接方法。與傳統連接方式相比，銀燒結技術具有以下幾方面的優勢：燒結連接層成分為銀，具有優異的導電和導熱性能；由于銀的熔點高達961℃，將不會產生熔點小于300℃的軟釬焊連接層中出現的典型疲勞效應，具有極高的可靠性；所用燒結材料具有和傳統軟釬焊料相近的燒結溫度；燒結料不含鉛，屬于環境友好型材料。
2、銀燒結技術中，由于粘接的半導體器件與基板不同，就需要適用不同類型的燒結銀膠。根據銀膠體系中有無樹脂成分，燒結銀膠可分為全燒結銀膠(無樹脂)與半燒結銀膠(有樹脂)。半燒結銀膠因為有樹脂成分的存在，導熱率，彈性模量(影響燒結過程的內應力)遠低于全燒結銀膠。
3、另外，根據使用過程中對粘接面有無施加額外壓力，燒結銀膠可分為有壓燒結銀膠和無壓燒結銀膠。因為壓力也是燒結銀膠的驅動力之一，因此使用有壓燒結的粘接面擁有更優秀的穩定性，但是因為在粘接面施加了壓力，也
4、而隨著第三代半導體的發展，sic和gan半導體材料越發成熟，市場對具有更高導熱率的無壓互連材料的需求不斷增長，因此對于市面上的無壓燒結銀膠導熱率普遍不高于200w/m·k，難以適應如今半導體材料的發展趨勢。
技術實現思路
1、本專利技術實施例提供了一種低溫無壓全燒結銀膠和應用方法，以解決現有技術中低溫無壓全燒結銀膠的導熱率偏低的技術問題的問題。為了對披露的實施例的一些方面有一個基本的理解，下面給出了簡單的概括。該概括部分不是泛泛評述，也不是要確定關鍵/重要組成元素或描繪這些實施例的保護范圍。其唯一目的是用簡單的形式呈現一些概念，以此作為后面的詳細說明的序言。
2、本專利技術的目的之一是，提供一種低溫無壓全燒結銀膠。
3、鑒于此，本專利技術提供的技術方案如下：
4、一種低溫無壓全燒結銀膠，其特征在于，所述燒結銀膠包括：
5、80-96％質量百分比的銀顆粒組合物；
6、10-30％質量百分比的有機溶劑；
7、其中，所述銀顆粒組合物包括：納米銀顆粒和微米銀顆粒；所述納米銀顆粒和微米銀顆粒的表面均包裹有銀粉包覆物，所述銀粉包覆物是聚丙二醇的環氧乙烷加成物。所述有機溶劑具有一定揮發性，在常溫常壓下呈液態，用于調整銀膠的使用狀態和/或可操作性。
8、本方案通過聚丙二醇的環氧乙烷加成物對銀粉進行包裹，使用本方案制備的低溫燒結銀膠，具有良好的燒結性，優秀的導電性，對于銀與銀基底的粘接以及銀與金基底的粘接，均有著優秀的粘接強度，特別的具有大于240w/m·k的導熱率。可能的原因是，前述包裹物可以降低被包覆顆粒的活潑型，防止銀粉顆粒發生不均勻和不受控制的聚附現象。在銀膠的應用過程中，聚丙二醇的環氧乙烷加成物會隨著溫度的升高緩慢分解，裸露出所述微米銀顆粒的純銀表面，這個緩慢的過程有利于減少燒結時產生微小的空隙；同時在燒結過程中解放納米銀顆粒的活潑性，納米銀顆粒均勻地在裸露的微米銀顆粒所組成的框架中展現出納米顆粒的活潑性，從而有利于不同粒徑銀粉顆粒均勻和充分地的互連，提高燒結銀膠整體的燒結性能，這是使得燒結銀膠燒結后具有高導熱率的關鍵。
9、進一步的，所述納米銀顆粒的銀粉包覆物占其質量的百分比小于1％；和/或，所微米銀顆粒的銀粉包覆物占其質量百分比小于3％。優選的，由于納米銀顆粒與微米銀顆粒為兩類尺寸區別較大的銀薄片狀顆粒，所以聚丙二醇的環氧乙烷加成物相對于微米銀顆粒的重量的分數占比優選0.5％～1.5％，相對的聚丙二醇的環氧乙烷加成物相對于納米銀顆粒的重量的分數占比優選0.1％～0.5％。
10、優選的，在所述聚丙二醇的環氧乙烷加成物中，環氧乙烷的質量百分比介于10-50％之間。聚丙二醇的環氧乙烷加成物的通式為ro(c3h60)m(c2h4o)nh，該成分的親油性和親水性的大小可通過調節聚氧乙烯和聚氧丙烯的比例加以控制，即通過聚丙二醇的環氧加成物中環氧乙烷(c2h4o)的質量百分比來控制。研究發現，當環氧乙烷的質量百分比介于10～50％之間時，使得在上述銀粉顆粒在本技術方案燒結銀膠體系的有機溶劑中更穩定。
11、另外，當本技術方案的體系中不額外添加其它有機聚合物或有機聚合物體系，若要求銀粉顆粒物在成品燒結銀膠體系中形成穩定的物理分散相而不發生銀顆粒沉降。更優選地，在上述銀顆粒包覆物中，聚丙二醇的環氧乙烷加成物中環氧乙烷(c2h4o)的質量百分比介于10％～30％之間。
12、具體的，在上述技術方案中，所述微米銀顆粒的平均粒徑為1～10μm，所述納米銀顆粒的平均粒徑小于800nm。本實施例給出了上述兩種粒徑銀顆粒的最佳粒徑范圍，當采用該范圍的粒徑時，更容易獲得具有高導熱率的全燒結銀膠。
13、進一步的，所述微米銀顆粒小于所述納米銀顆粒在所述燒結銀膠中的質量占比。研究發現，對于本技術方案的銀膠體系，當微米銀顆粒的質量占比低于所述納米銀顆粒時，可以進一步提升銀膠的燒結性能，達到更高的導熱率。
14、有機溶劑是指能溶解一些不溶于水的有機化合物，其特點是在常溫常壓下呈液態，具有一定的揮發性，在溶解過程中，溶質與溶劑的性質均無改變。所述銀膠的使用狀態包括但不限于：銀膠的外觀，顏色，粘度、觸變等用于反映銀膠狀態的參數。可操作性包括但不限于：銀膠點膠使用時膠點圓潤程度，是否拉絲或拖尾；劃膠使用時，線條均勻程度，有無氣泡，是否劃膠斷線；印刷使用時，印刷流暢程度，是否粘網板，是否有印刷面鏤空，以及銀膠在點膠盤空轉后點膠效果不變的時間，裸露膠點或膠線放置在空氣中保持濕潤的時間(open?time)等反映出的銀膠使用人員在對銀膠進行操作時的流暢程度的性能。本專利技術可以根據客戶的具體使用方法、操作工藝等選擇合適的調整劑以調整銀膠的狀態和/或可操作性，而不影響銀膠的燒結性能。
15、進一步的，所述有機溶劑可以包括醇類，例如苯甲醇，乙二醇，正己醇，二甘醇，萜品醇、十三醇；二醇醚，例如三丙二醇單甲醚、二丙二醇單丁醚、二乙二醇單己醚；酯類，例如二丙二醇甲醚乙酸酯、己二酸二乙酯、二元酯，二甲酸酯(dbe)，苯甲酸乙酯，丁基卡必醇醋酸酯，丙二醇甲醚醋酸酯，乙二醇碳酸酯。醚類，例如二苯醚，二丙二醇甲醚，乙二醇丁醚。
16、更進一步的，經過大量研究發現，不同的操作工藝時間下，若想進一步提升銀膠的導熱率，則須相應調整本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種低溫無壓全燒結銀膠，其特征在于，所述燒結銀膠包括：
2.如權利要求1所述的全燒結銀膠，其特征在于，所述納米銀顆粒的銀粉包覆物占其質量的百分比小于1％；和/或，所微米銀顆粒的銀粉包覆物占其質量百分比小于3％。
3.如權利要求2所述的全燒結銀膠，其特征在于，在所述聚丙二醇的環氧乙烷加成物中，環氧乙烷的質量百分比介于10～50％之間。
4.如權利要求3所述的全燒結銀膠，其特征在于，所述微米銀顆粒小于所述納米銀顆粒在所述燒結銀膠中的質量占比。
5.如權利要求4所述的全燒結銀膠，其特征在于，所述微米銀顆粒的平均粒徑為1～10μm，所述納米銀顆粒的平均粒徑小于800nm。
6.如權利要求5所述的全燒結銀膠，其特征在于，
7.一種低溫無壓全燒結銀膠的應用方法，其特征在于，包括：
8.如權利要求7所述的應用方法，其特征在于，所述預烘處理的溫度為100～150℃；所述燒結處理的溫度為190～250℃。
9.如權利要求7所述的應用方法，其特征在于，當操作時間小于1h時：
10.如權利要
...【技術特征摘要】
1.一種低溫無壓全燒結銀膠，其特征在于，所述燒結銀膠包括：
2.如權利要求1所述的全燒結銀膠，其特征在于，所述納米銀顆粒的銀粉包覆物占其質量的百分比小于1％；和/或，所微米銀顆粒的銀粉包覆物占其質量百分比小于3％。
3.如權利要求2所述的全燒結銀膠，其特征在于，在所述聚丙二醇的環氧乙烷加成物中，環氧乙烷的質量百分比介于10～50％之間。
4.如權利要求3所述的全燒結銀膠，其特征在于，所述微米銀顆粒小于所述納米銀顆粒在所述燒結銀膠中的質量占比。
5.如權利要求4所述的全燒結銀膠...
【專利技術屬性】
技術研發人員：徐芃，請求不公布姓名，
申請(專利權)人：北京翌芯新材料有限公司，
類型：發明
國別省市：
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