[发明专利]低温烧结纳米银浆热导率测试样品的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热界面材料导热性能的测试方法，特别是涉及一种纳米银导热性能测试样品的制备方法，应用于无铅热界面导热性能测试材料技术领域。

背景技术

传统的热界面材料如导热胶、合金钎料的导热性能较低，已不能满足快速发展的微电子封装热管理需求。低温烧结纳米银浆作为一种新型的无铅热界面材料，具有其他传统的热界面材料所不具备的高导热性能。目前，由于封装系统中其他材料耐热性能的限制，烧结温度必须控制在较低的温度范围内，有机系统的选取对于纳米银浆烧结后的导热性能也具有较大的影响，需要验证所配置银浆的烧结工艺和导热性能是否适合应用于电子封装领域。实验室表征低温烧结纳米银浆的热导性能主要有以下方法：

一、制作一个正方形的耐高温陶瓷基板，基板正中央镀上镍层和银层，将粘稠状的纳米银浆均匀涂抹在镀层上，再将热测试芯片和银浆结合粘接在基板上，烧结后连接上电路，就可以通过测试热测试芯片的热阻来检验纳米银浆的导热性能，但是此方法中所用的陶瓷基板和热测试芯片制作成本很高，操作过程也相对繁琐。

二、先制作两片相同的圆铜片，其直径大小符合检测尺寸的要求，在每个铜片的一个表面上镀上镍层和银层，使用粘稠的纳米银浆将两铜片粘接在一起，接触面为有镀层的一面，这时呈现出一个类似于“三明治”的结构，烧结后使用激光导热仪测出该结构的导热率，最后通过计算就可以得到纳米银浆烧结后的导热率，该方法成本较低，但是通过计算得到的导热率误差较大，不能真实反应纳米银浆的导热性能。

三、将制得的纳米银浆烘干后在模具中烧结，经过打磨后得到满足测试要求的试样，使用激光导热仪测出该试样的热导率，该方法成本最低，测得的热导率可以最真实的反应该纳米银浆烧结后的导热性能，操作过程简单容易实现，但传统方法利用银浆制作导热材料均匀性不够理想，在固化过程中是否会产生材料内部缺陷，会产生材料局部导热不均匀现象。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种低温烧结纳米银浆热导率测试样品的制备方法，不仅能够得到满足测试要求的样品，还能使纳米银浆烧结后的结构更加致密，提高样品的机械强度和导热性能。此外，本发明方法在工艺中采用了热释放胶带，烘干时导热性能比模具要好很多，还不会和粘稠的纳米银浆粘接，使得到的样品完整性较好。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种低温烧结纳米银浆热导率测试样品的制备方法，包括如下步骤：

a.主要采用纳米银粉和有机溶剂进行均匀混合，制备设定质量分数的纳米银浆；作为本发明优选的技术方案，所采用的纳米银浆中纳米银粉的质量分数为82％～90％，纳米银粉的平均粒径为20～30nm；纳米银浆中的纳米银粉优选采用化学还原法制备；作为本发明优选的技术方案，在制备纳米银浆时，采用分散剂、稀释剂、有机载体、有机溶剂和纳米银粉进行搅拌充分混合，然后采用真空蒸发方法去除有机溶剂，得到所需的纳米银浆；

b.采用不和在步骤a中制备的纳米银浆发生粘接的材料制备环形模具，使环形模具内腔尺寸和最终成型的满足测试尺寸要求的热导率测试样品外缘之间具有设定的间隙尺寸，即保持环形模具内腔尺寸要稍大于满足测试尺寸要求的热导率测试样品外缘的尺寸，将环形模具的一个侧面粘在热释放胶带上，以热释放胶带作为底部，以环形模具侧壁，并水平设置于工作台上，环形模具的另一个侧面形成模具上缘，形成上部敞口式的浅槽形模具型腔；作为本发明优选的技术方案，环形模具采用圆环形的形状，将环形模具的侧面通过黑色胶带固定在正方形的热释放胶带正中央，形成上部敞口式的浅槽形模具型腔；热释放胶带优选采用XF154胶带，其粘性失效温度为120℃，烘干时导热性能比模具要好很多，还不会和粘稠的纳米银浆粘接，使得到的样品完整性较好；环形模具优选采用聚四氟乙烯材料制成，能够耐高温，不和纳米银浆发生粘接，由于纳米银浆烧结后会收缩，模具内圆的直径要稍大于满足测试尺寸要求的试样的直径大小；

c.从模具敞口向在步骤b中组装的模具型腔中加入在步骤a中制备得到的纳米银浆，使纳米银浆表面与模具上缘平齐，直到快要溢出模具上表面，从而使纳米银浆充满整个模具内部；作为本发明优选的技术方案，用胶头滴管汲取纳米银浆滴入模具内部，直到快要溢出模具上缘，从而使纳米银浆；充满整个模具内部；