本技术涉及一种碳纳米球@Ag核壳材料的制备技术及其在低温连接和高温服役中的应用。制备过程包括:将中空碳纳米球分散于溶剂中,经过搅拌和超声处理;接着加入银源,在避光条件下搅拌,随后添加还原剂;在室温下继续避光搅拌所得溶液;最后,对产物进行洗涤、离心和再分散,干燥后得到碳纳米球@Ag核壳材料。该材料展现出优异的抗氧化性能,其塑性变形有助于减少接头中的孔隙和孔洞,实现低温连接和高温服役。该技术能够在低温环境下完成芯片与基板的互连,适用于半导体器件的连接封装。
背景技术
根据研究表明,第三代半导体制成的器件凭借耐高压、耐高温、功率大、抗辐射、导电性能强、工作速度快、工作损耗低等优势,获得新能源汽车、5G、特高压、数据中心等领域的青睐。但由于其工作温度可高达250℃到300℃,传统的芯片封装互连材料难以满足其高温服役的条件,急需寻找新的替代材料。而金属纳米颗粒由于纳米尺寸效应,使得烧结过程不经过液相线,烧结温度能够远低于块体熔点。同时,纳米材料经烧结后又能在较高温度下长期稳定工作,很好地满足了“低温烧结,高温服役”的需求,是理想的芯片互连材料。
纳米Ag颗粒的烧结温度低,服役温度高,且具有优良的导电性和导热性、较强的抗腐蚀性和抗氧化性。但银纳米颗粒成本高,同时电迁移和化学迁移现象严重,易导致电路发生短路失效,这会严重影响产品的可靠性。碳纳米颗粒具有导电性好、成本低廉、性质稳定等特点,但由于其本身不具备连接性,很少应用于连接领域。
实现思路