低溫燒結銅奈米粒子新製程

 

刊登日期:2019/3/19
  • 字級

近年來可撓式混合電子回路形成材料、次世代功率元件的接合材料方面,有關於使用銀奈米粒子之低溫燒結型銀膠的研發相當盛行,然而做為高價銀的替代材料,銅奈米粒子相關新合成製程的開發,也朝向實用化的方向加速展開中。

日本三井金屬公司與東北大學共同開發了一項可在低環境負荷條件下,合成具有低溫燒結性之銅奈米粒子新製程。新製程是將水溶性銅錯合物(Complex)在水中或大氣環境下,以室溫進行還原處理,而得到的銅奈米粒子則會從140 ℃開始燒結,具有一般所沒有的低溫燒結特性。目前次世代功率元件用接合材料多使用價格高昂的銀膠,而利用新銅粒子調製的奈米膠將可望做為銀膠的替代材料進行使用。

既有的奈米粒子調製法為了抑制生成的銅奈米粒子凝集或防止氧化,會使用高分子類,銅粒子表面因殘留了高溫分解的有機物,因而妨礙了低溫燒結的進行。新開發的「水溶性銅錯合物室溫還原法」則因為銅奈米粒子表面吸附了具有耐氧化性的有機物,且有機物成份可以低溫進行分解,而讓銅奈米粒子開始燒結。

此外,三井金屬將銅奈米粒子製成膠體,並氮氣氣壓下以180℃進行無加壓燒結,確認在聚對荼二甲酸乙二酯(Polyethylene Naphthalate;PEN))或聚醯亞胺(Polyimide)的薄膜上,形成了銅粒子燒結的14 μm的厚膜銅配線。另外在銅基板間以銅膠接合的模擬接合構造進行金屬間接合材料評估,在氮氣氣壓下200 ℃進行無加壓燒成,呈現了30 MPa以上的高剪切強度(Shear Strength)。


資料來源: 化學工業日報 / 材料世界網編譯
分享