[发明专利]一种基于多维纳米材料的封装膏体及其制备方法

说明书

本发明提供了一种基于纳米材料的封装膏体及其制备方法，所述纳米材料包括至少两种不同维度的纳米金属，包括以下制备步骤：第一步：在第一纳米金属线，和/或第一纳米金属片表面刻蚀孔洞，形成第二纳米金属线，和/或第二纳米金属片，所述孔洞直径为10nm～40nm；第二步:采用第一溶剂清洗第一纳米金属颗粒、第二纳米金属线，和/或第二纳米金属片，得到第二纳米金属颗粒、第三纳米金属线，和/或第三纳米金属片；第三步：混合第二纳米金属颗粒、第三纳米金属线，和/或第三纳米金属片得到第一混合物，将所述第一混合物与第二溶剂混合得到第二混合物；第四步：浓缩处理第二混合物得到封装膏体。该方法，工艺简单执行条件温和，适用于大批量低成本生产。

技术领域

本发明涉及半导体互联互连材料技术领域，尤其涉及一种基于多维纳米材料的封装膏体及其制备方法。

背景技术

在柔性电子封装等新兴领域中，无铅焊料的需求不断增长，传统的Sn基无铅焊料的焊接温度通常超过200°C，不利于柔性封装时在热敏有机基板（例如聚合物和纸张）上进行烧结互连。

低温封装互连工艺能够有效解决上述技术问题，某些解决方式中可通过纳米金属材料在纳米烧结上的优势来实现。在纳米烧结过程中，依靠来自高表面能的驱动力，纳米材料通过扩散烧结在一起，形成封装膏体。

在研发过程中发现，相关技术中，无论采用金、银、铜或其它哪种金属材料制备的封装膏体，粘结强度和抗断裂强度一直不能满足使用需求，本领域技术技术人员始终无法找到有效解决方案。

发明内容

针对上述现有技术中所存在的技术问题，本发明提供了一种基于多维纳米材料的封装膏体的制备方法，其特征在于：所述纳米材料包括至少两种不同维度的纳米金属，具体包括以下步骤：

第一步：在第一纳米金属线，和/或，第一纳米金属片表面刻蚀孔洞，形成第二纳米金属线，和/或，第二纳米金属片，所述孔洞直径为10nm～40 nm;

孔洞的存在增加了金属纳米片的比表面积和粗糙度， 10nm～40 nm的孔洞存在有利于提高纳米金属颗粒、金属纳米线与金属纳米片共混时之间的互相结合力和摩擦力，从而提升膏体的致密性，有利于于后续的烧结互连和粘结强度提高。

第二步:采用第一溶剂清洗第一纳米金属颗粒、第二纳米金属线，和/或，第二纳米金属片，得到第二纳米金属颗粒、第三纳米金属线，和/或，第三纳米金属片;

清洗过程为第一溶剂浸泡第一纳米金属颗粒、第二纳米金属线，和/或第二纳米金属片；然后对浸泡后的纳米材料进行离心、分离、洗涤、干燥处理，即得第二纳米金属颗粒、第三纳米金属线，和/或第三纳米金属片；

第三步：混合第二纳米金属颗粒、第三纳米金属线，和/或第三纳米金属片得到第一混合物，将所述第一混合物与第二溶剂混合得到第二混合物；

第四步：浓缩处理第二混合物得到封装膏体。

具体的为对所述第二混合物依次进行超声、振荡、分散、低压旋蒸浓缩得到封装膏体，超声处理20min-50min、振荡处理1h-2h。

优选的，第一纳米金属颗粒、第二纳米金属线以及第二纳米金属片的质量比为8-10：3-5：4。

纳米金属颗粒成分既可以是单一金属的颗粒、又可以是两种或者多种金属组成的核壳结构的颗粒，其中核部分金属构成金、银、铜中的一种，壳部分金属构成为锡、铋、铱、钛中的一种或者多种。

优选的，所述多维纳米材料的封装膏体采用瞬态液相扩散法焊接。

优选的，所述第二纳米金属线长度为30μm～50μm，直径为40 nm，所述第二纳米金属片长度为50μm～250μm，厚度为10nm～20 nm，所述第一纳米金属颗粒尺寸为10 nm～ 500μm。

优选的，纳米金属采用金、银、铜中的一种或多种。