【摘 要】
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随着功率半导体技术的飞速发展,对功率半导体器件互联的要求越来越高。铜纳米颗粒可以在低温下烧结,在高温下长期工作,符合低温烧结,高温服役的需求。同时,铜纳米材料可以应用于印刷电子技术。印刷电子技术是运用印刷技术将各种功能性导电墨水印刷在裸基板上,制备成导电线路及器件的一种绿色制造工艺,相对于传统的平面微纳米加工工艺,具有成本低,绿色环保,柔性化,大面积等优点。导电油墨是印刷电子的核心成分。导电油墨主
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随着功率半导体技术的飞速发展,对功率半导体器件互联的要求越来越高。铜纳米颗粒可以在低温下烧结,在高温下长期工作,符合低温烧结,高温服役的需求。同时,铜纳米材料可以应用于印刷电子技术。印刷电子技术是运用印刷技术将各种功能性导电墨水印刷在裸基板上,制备成导电线路及器件的一种绿色制造工艺,相对于传统的平面微纳米加工工艺,具有成本低,绿色环保,柔性化,大面积等优点。导电油墨是印刷电子的核心成分。导电油墨主要分为金属系,碳系,有机三类。铜基微纳米材料由于其优异的导电导热性能,价格低廉,较低的电子迁移率等优点被认为是银基等贵金属材料的替代品。然而铜颗粒的易氧化特性及苛刻的烧结工艺限制了铜在功率半导体模块封装中的应用,制备出具有良好的抗氧化性能及优异烧结性能的铜颗粒仍然是当务之急。本文通过液相还原法制备出不同形貌的铜颗粒,并探究了以其为填料的导电油墨的相关性能.（1）自组装铜颗粒的制备及其在印刷电子中的应用以氢氧化铜作为铜源,抗坏血酸为还原剂,聚乙烯吡咯烷酮聚合物为保护剂,在液相还原法制备出分散,均匀,尺寸在2-5μm之间,内部空心的自组装铜颗粒,并且可以进行放大实验,分析了其生长机理。在常温下放置三个月并没有发生明显的氧化,通过不同表征手段分析了其抗氧化机理。由于其内部的空心结构,颗粒在球磨后容易转变为片状结构,球磨后的导电油墨的导电性是未球磨的10倍左右,在350℃的烧结温度下的电阻率可以达到3*10-5Ω·cm。（2）混合铜银片在电子封装中的应用使用了简单的球磨工艺形成铜片,将微米级银片与铜片混合,探究了以其为填料的导电性能与剪切性能。发现引入银片可以大大提高铜片的导电性能,当铜银片含量为1:1时,是最合适的混合比例,在300℃的烧结温度下的电阻率为2.8*10-5Ω·cm。通过烧结后的SEM图可以发现铜片与银片相互重叠,促进了颗粒之间的相互融合。通过EDS表征证明了接触点铜银之间的互联。通过不同填料在热压下的形貌转变可以发现随着银片含量的增加,在较低的温度下可以观察到明显的拉伸变形,当键合温度为300℃时,最高剪切强度可以达到38.8 Mpa。（3）2D单晶铜片与MOD混合油墨在印刷电子中的应用及其他形貌铜颗粒的制备采用液相还原法成功制备出厚度为10-50 nm,边缘尺寸为2-10μm的铜微米片,合成方法简单,低成本。探究了铜片的导电性能,并适当添加MOD油墨对其导电性能进行改进,制备的混合油墨在300℃烧结的电阻率是1.05*10-5Ω·cm。同时使用种子介导法制备了纳米级三角形铜片和立方块铜。
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