[发明专利]纳米立方银焊膏、互连结构及焊接方法

权利要求书

1.一种纳米立方银焊膏，其特征在于：其由尺寸均一的纳米立方银颗粒与有机溶剂混合而成，所述纳米立方银颗粒为立方体形状，其粒径为20nm~200nm；

在焊接过程中利用其自组装性能形成超晶格阵列结构，实现纳米立方银颗粒的紧密排列，降低焊接连接层的孔隙率；

粒径为20nm~200nm的纳米立方银颗粒由多元醇热还原法制备而成，具体步骤如下：

（1）将催化剂溶解于溶剂中，获得第一反应液；

（2）将配位体溶解于溶剂中，获得第二反应液；

（3）将保护剂溶解于溶剂中，获得第三反应液；

（4）将银源前驱体溶解于溶剂中，获得第四反应液；

（5）将乙二醇加热到155℃~165℃，保持1h~1.5h，再分别加入第一反应液、第二反应液、第三反应液和第四反应液，在155℃~165℃的温度下和磁力搅拌器搅拌下反应1h~2h，反应结束后获得高浓度的纳米立方银颗粒和乙二醇的悬浊液；

（6）将所述纳米立方银颗粒和乙二醇的悬浊液经固相分离获得固相产品；

（7）将所述固相产品依次洗涤干燥后获得所述纳米立方银颗粒；

其中，所述催化剂选自硫化钠、硫氢化钠中的任意一种；

所述配位体选自盐酸、氯化钠、氯化钾中的一种；

所述溶剂选自去离子水、乙醇、乙二醇中的任意一种；

所述银源前驱体选自硝酸银、醋酸银和碳酸银中的任意一种；

所述催化剂浓度为2 mmol/L~6 mmol/L；

所述配位体浓度为2 mmol/L~3 mmol/L；

所述保护剂浓度为20mg/mL~ 40mg/mL；

所述银源前驱体浓度为270 mmol/L~300 mmol/L。

2.根据权利要求1所述的纳米立方银焊膏，其特征在于：有机溶剂选自乙二醇、松油醇、α-萜品醇、β-萜品醇、γ-萜品醇、δ-萜品醇、丙三醇、甘油、二甘醇和三甘醇的任意一种或两种以上的混合物。

3.根据权利要求1所述的纳米立方银焊膏，其特征在于：纳米立方银颗粒和有机溶剂的质量之比为（5~12）：1。

4.一种覆铜陶瓷基板和IGBT模块功率芯片的互连结构，其特征在于：其由权利要求1~3任一项所述纳米立方银焊膏连接制备而成。

5.根据权利要求4所述的覆铜陶瓷基板和IGBT模块功率芯片的互连结构，其特征在于：芯片互连结构从下至上包括覆铜陶瓷基板、化学镀银层、连接层、IGBT模块中的碳化硅功率芯片，连接层使用纳米立方银焊膏。

6.权利要求5所述的覆铜陶瓷基板和IGBT模块功率芯片的互连结构的焊接方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）将纳米立方银焊膏通过丝网印刷的方式涂在镀银覆铜陶瓷基板上，得到印刷焊膏，纳米立方银颗粒在这一过程中通过自组装性能形成超晶格阵列结构；

（2）在其表面上放置IGBT功率芯片形成互连结构；

（3）将所述互连结构置于加热炉中进行焊接，加热温度为150℃~300℃，保温时间为20min~60min，施压压力为0Mpa，实现覆铜陶瓷基板和碳化硅功率芯片互连。

7.根据权利要求6所述的覆铜陶瓷基板和IGBT模块功率芯片的互连结构的焊接方法，其特征在于：步骤（1）中覆铜陶瓷基板的镀银方式选自化学镀银、电镀银中的一种。