一种微纳银膏用有机载体、微纳银膏及其制备方法与流程

本技术属于集成电路制造业用电子浆料，尤其涉及一种微纳银膏用有机载体、微纳银膏及其制备方法。

背景技术：

1、电子浆料是制造厚膜元件的基础材料，是一种由固体粉末和有机溶剂经过三辊轧制混合均匀的膏状物。固体粉末作为电子浆料中的功能相，在烧结后形成致密的膜层。随着行业技术的发展以及配套技术的限制，部分领域的电子浆料在烧结温度等方面提出了需求。

2、烧结银膏是一种热界面材料，在一定条件下烧结后具有高的导热率和剪切强度。由微米银组成的烧结银膏需要在有压力的条件下和较高的温度下烧结。比如，贺力氏电子pe338牌号的印刷型烧结银需要在≥230℃和≥10mpa的压力下烧结才能得到较好的使用效果。而这样的高温烧结条件容易损伤芯片，并且较难与其它的封装程序相兼容。纳米材料的熔点显著低于块状金属。基于此原理，有研究者在微米烧结银膏中引入纳米银粉，得到微纳烧结银膏。得益于纳米银粉的高烧结活性，微纳银膏可以在低温无压的条件下烧结。但是，纳米银粉的引入对有机载体提出了新的需求。

3、传统浆料的制备过程中，有机载体是与固体粉末一起混匀的。例如，专利cn116159997 a申请了一种烧结银膏制备方法及其应用，所述烧结银膏包括：银粉填料、烧结助剂及有机载体；其中，银粉填料包括单组分或多组分银粉，银粉填料为纯微米银粉体系或微纳复合银粉体系。制备过程中，将所有成分混合均后得到。又如，专利cn 115846650 a申请了一种低模量烧结银膏及其制备方法，其中，通过先银膏中添加改性高分子微球提高烧结银膏的力学性能，其银颗粒为近球形颗粒，采用粒径50-300nm和3-5um的颗粒，其不同尺寸的银颗粒也是采用同时加入到有机溶剂和助剂中进行制备的。

4、其中，为了保证浆料烧结过程中的梯度挥发以及适宜的使用窗口，有机载体中的溶剂通常为若干种高低沸点溶剂的组合物。有文献[①increased evaporation kineticsofsessile droplets by using nanoparticles，langmuir 2012,28,16725-16728；②effects of nanoparticles on nanofluid droplet evaporation，internationaljournal of heat and mass transfer 53(2010)3677–3682]指出，纳米颗粒的存在促进了溶剂的挥发动力学。纳米银粉的比表面积远大于微米银粉，表面能也高于微米银粉，在一个均相溶液中，纳米银粉周围溶剂的挥发速度会大于微米银粉。发明人发现，当微纳银粉与所有的有机载体相混匀的时候，微纳银膏中纳米银表面的溶剂挥发速率大于微米银粉，因而造成局部的微团聚和粘度的快速上升，进而影响到微纳银膏的使用性能。

5、因此，有必要设计一种粘接性能和导热率性能稳定且良好的微纳银膏以及微纳银膏用有机载体。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，发明人发现当纳米银粉和微米银粉的亲疏水性质不同时，对不同亲水指数的溶剂的吸附有一定的优先选择性。即，疏水的银粉优先与疏水的有机溶剂相浸润，而亲水的银粉优先和亲水的有机溶剂相浸润。

2、发明人还发现在溶剂沸点相同或接近的情况下，亲水指数低的溶剂的挥发速度要大于亲水指数高的溶剂。

3、本技术受此启发，调整了微纳银膏中微纳银粉与有机载体的混合顺序：先将亲水的纳米银粉与包含亲水和亲疏水性中等有机溶剂的有机载体相混匀，再将疏水的微米银粉与包含疏水有机溶剂的有机载体相浸润，最后将纳米银粉混合物和微米银粉混合物混合均匀得到微纳银膏。亲疏水中等的有机溶剂可以使亲水的溶剂和疏水的溶剂相互混溶。通过这样的混合顺序，使得大比表面积的纳米银粉表面包覆的是亲水指数高的有机溶剂而微米银粉表面包覆的是亲水指数低的有机溶剂，进而使得纳米银粉表面和微米银粉表面的有机溶剂的挥发速度相接近，从而解决了纳米银粉表面有机溶剂挥发过快而造成局部团聚、粘度快速升高、影响微纳银膏使用性能的问题。

4、本技术提供一种微纳银膏的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5、1)分别配制有机载体a和有机载体b；

6、所述有机载体a包括：40～80wt％的溶剂a1、20～60％wt的溶剂a2、0.5～10wt％的树脂、0.01～0.2wt％的分散剂和0.01～0.05wt％的触变剂；

7、所述有机载体b包括：90～100wt％的溶剂b1、0.5～10wt％的树脂、0.01～0.2wt％的分散剂和0.01～0.05wt％的触变剂；

8、2)将纳米银粉和微米银粉分别分散于有机载体a和有机载体b中，得到纳米银粉混合物和微米银粉混合物；

9、3)将纳米银粉混合物和微米银粉混合物二者混合均匀得到微纳银膏。

10、在一些优选地实施方案中，所述溶剂a1的亲水指数大于等于0.4；

11、和/或所述溶剂a2的亲水指数在-0.4～0.4之间；

12、和/或所述溶剂b1的亲水指数小于等于-0.4。

13、在一些优选地实施方案中，所述纳米银粉的水接触角为30°～60°；和/或所述微米银粉的水接触角为80°～150°。

14、在一些优选地实施方案中，所述纳米银粉的粒径为10～1000nm；和/或所述微米银粉的粒径为0.5～25μm。

15、在一些优选地实施方案中，所述溶剂a1选自二乙二醇、二乙醇胺、三乙醇胺、n-甲基二乙醇胺中的一种或多种；

16、和/或所述溶剂a2选自丁基卡必醇、柠檬酸三丁酯、环己醇中的一种或者多种；

17、和/或所述溶剂b1选自丁基卡必醇醋酸酯、松节油、邻苯二甲酸二丁酯、十二碳醇酯、乙酸芳樟酯中的一种或多种。

18、在一些优选地实施方案中，所述微纳银膏包括30～70wt％的纳米银粉组合物和70～30wt％的微米银粉混合物。

19、在一些优选地实施方案中，所述纳米银粉混合物由80～90wt％的纳米银粉和20～10wt％的有机载体a组成。

20、在一些优选地实施方案中，所述所述微米银粉混合物由85～95wt％的微米银粉和15～5wt％的有机载体b组成。

21、在一些优选地实施方案中，所述分散剂包括壬基酚聚氧乙烯醚和/或byk110。

22、在一些优选地实施方案中，所述触变剂包括气相二氧化硅和/或聚酰胺蜡。

23、在一些优选地实施方案中，所述树脂包括聚乙烯醇缩丁醛和/或乙基纤维素。

24、本技术还提供一种所述制备方法得到的微纳银膏。

25、另外，本技术也提供一种微纳银膏用有机载体，包括所述的有机载体a和有机载体b，所述有机载体用于制备包含微米和纳米复合银粉的微纳银膏。

26、有益效果：

27、1、本技术通过选择特定的不同亲水指数的有机溶剂作为有机载体搭配具有特定水接触角的纳米银粉和微米银粉，并且结合有机载体与银粉的特定混合顺序，使得大比表面积的纳米银粉表面包覆的是亲水指数高的有机溶剂，微米银粉表面包覆的是亲水指数低的有机溶剂，进而使得纳米银粉表面和微米银粉表面的有机溶剂的挥发速度相接近，从而解决了纳米银粉表面有机溶剂挥发过快而造成局部团聚、粘度快速升高、影响微纳银膏使用性能的问题。

28、2、本技术所述微纳银膏在连续点胶或者印刷12小时的时间范围内，粘度变化控制在10％～20％以下，烧结后对金银金属界面的粘接性能稳定在18～45mpa之间，导热率稳定在90～220w/mk之间，性能显著。