[发明专利]铜焊膏、铜焊膏制备方法和芯片

说明书

本发明提供了一种铜焊膏、铜焊膏制备方法和芯片。铜焊膏包括如下质量百分比的各组分：复合铜浆料：95％至99.8％；导电导热碳基材料：0.2％至5％。本发明通过在复合铜浆料中加入导电导热碳基材料，提高了铜焊膏的导电和导热性能，同时也增强了焊膏的力学性能。

技术领域

本申请属于半导体功率器件封装技术领域，具体而言，涉及一种铜焊膏、铜焊膏制备方法和芯片。

背景技术

在相关技术中，电力电子器件是否能应用于高温、高频、高效率、大功率领域，不仅取决于半导体材料的性能，而且还受到电子封装技术的限制。封装技术的好坏对整个封装系统的光、电、热等性能起到决定性作用。近年来，第三代半导体材料迅猛发展。基于新一代材料的半导体芯片能在250℃甚至更高的温度下工作，传统的焊料已经无法满足要求，而最近新发展起来的纳米铜低温烧结技术在下一代功率器件中展现出巨大的潜力，利用纳米铜等金属烧结技术实现芯片与基板的连接，连接接头虽具有良好的导电性、导热性及很高的剪切强度，但相较于块状金属，烧结铜的孔隙率高且致密度极难提高。其电导率和热导率不及块状金属的20％，因此，需要在保证铜焊膏良好的力学性能的基础上，提高焊膏的电特性和热学特性。

发明内容

根据本发明的实施例旨在解决或改善上述技术问题中的至少之一。

根据本发明的实施例的第一目的在于提供一种铜焊膏。

根据本发明的实施例的第二目的在于提供一种铜焊膏制备方法。

根据本发明的实施例的第三目的在于提供一种芯片。

为实现根据本发明的实施例的第一目的，本发明的技术方案提供了一种铜焊膏，包括如下质量百分比的各组分：复合铜浆料：95％至99.8％；导电导热碳基材料：0.2％至5％。

在该技术方案中，由于导电导热碳基材料具有优异的导热性和优良的导电性，通过在复合铜浆料中掺杂少量的导电导热碳基材料可以有效地提高铜焊膏的导电和导热性能。另外，导电导热碳基材料还能够彻底解决相关技术中直接加入碳基材料导致的接头强度降低的问题，因此，在复合铜浆料中增加导电导热炭基材料，还可增强铜焊膏的结构强度，提高了铜焊膏的力学性能。

另外，根据本发明的实施例提供的技术方案还可以具有如下附加技术特征：

上述技术方案中，复合铜浆料包括复合铜粉末和有机溶剂，复合铜粉末与有机溶剂的质量比为6：4至8：2。

在该技术方案中，复合铜浆料主要由复合铜粉末和有机溶剂制成，其中，复合铜粉末中包括多种粒径的铜粉末，复合铜粉末与有机溶剂的质量比可以为6：4、7：3或8：2，也可以是6：4至8：2之间的任一比例。有机溶剂与复合铜粉末混合，并搅拌均匀，以使得复合铜粉末能够制成复合铜浆料。

上述任一技术方案中，复合铜粉末包括如下质量百分比的各组分：纳米铜颗粒：3％至25％；亚微米铜颗粒：12％至45％；微米铜颗粒：30％至85％。其中，纳米铜颗粒的粒径为3nm至100nm，亚微米铜颗粒的粒径为0.1um至1um，微米铜颗粒的粒径为1um至8um。

在该技术方案中，纳米铜颗粒的粒径最小，亚微米铜颗粒的粒径不足一微米，微米铜颗粒不小于一微米。因此，在制成的复合铜浆料中，微米铜颗粒可作为骨架，而纳米铜颗粒与亚微米铜颗粒可分别作为填充物填进骨架中不同的间隙内，使得制成的复合铜浆料的致密性能够得以增强。

上述任一技术方案中，机溶剂包括如下质量百分比的各组分：分散剂：10％至30％；粘结剂：65％至85％；增稠剂：5％至15％。