低温烧结纳米银膏研究进展

金属纳米颗粒因尺寸效应可在较低温度下实现烧结,并表现出优异的电热学性能、机械可靠性和耐高温性能,成为适配第三代半导体的关键封装材料. 其中,银因具有高抗氧化性的优势被广泛研究,并成功应用于商业应用中. 基于功率器件封装领域,总结了低温烧结纳米银膏的研究现状,并从纳米银颗粒的烧结机制、制备方法、性能优化、烧结方法、可靠性及商业应用等方面展开说明. 结果表明,随着对烧结理论的进一步认识,可以有目的性地优化纳米银颗粒的尺寸和表面修饰,同时基于纳米银颗粒衍生出新型的产品,以适应不同的烧结工艺和性能要求.     

Ag-Cu固溶体颗粒制备及低温烧结互连接头性能

通过液相化学还原法制备Ag-Cu固溶体纳米颗粒,采用低温热压烧结工艺制备“三明治”结构的互连接头.采用X射线衍射仪对所制备的Ag-Cu固溶体纳米颗粒及烧结体进行物相表征;采用能谱仪对所制备的Ag-Cu固溶体纳米颗粒的元素进行表征;采用纳米粒度仪对Ag-Cu固溶体纳米颗粒粒径进行表征;通过扫描电子显微镜对互连接头的烧结组织和剪切断面形貌进行观察,分析颗粒烧结情况和互连接头断裂模式. 结果表明,通过液相化学还原的方法实现了室温下铜在银中的超饱和固溶,其中Ag原子分数为62.29%,Cu原子分数为37.71%,远超常温下常规块体材料的固溶度. 所制备的纳米颗粒在250 ℃以内保持相对稳定的固溶体相,260 ℃时发生相分离. 当烧结温度为300 ℃、烧结压力20 MPa时,所获得的互连接头具有优异的力学性能,平均抗剪强度达到105 MPa,且烧结组织呈现完整的脉络状,剪切断面全部为韧窝状,属于韧性断裂.     

低温烧结纳米铜焊膏的制备及其连接性能分析

甲酸处理铜纳米颗粒的方法制备可低温烧结的纳米铜焊膏可用于低温连接大功率器件.首先利用改良后的多元醇法制备平均粒径为30 nm的铜纳米颗粒,然后利用甲酸浸泡去除铜纳米颗粒表面的氧化物,之后将铜纳米颗粒与乙二醇混合后制备固含量为70%的焊膏,并在160~320℃的烧结温度、10 MPa压力、保温5 min的条件下烧结连接DBC陶瓷基板和金属化的SiC芯片.结果表明,通过扫描电镜和透射电镜观察连接接头形貌,烧结接头内部烧结组织粗大,烧结铜层和铜焊盘的界面通过冶金结合紧密连接,形成了拥有高抗剪强度、高导电性的连接接头.     

导电银浆在铝合金表面的烧结性能分析

制备一种用于铝合金表面烧结银厚膜的低温烧结型导电银浆,以解决铝合金的软钎焊问题. 采用熔融淬火方法制备玻璃化转变温度(T_g)为360 ℃的Bi₂O₃-B₂O₃-ZnO玻璃粉. 将玻璃粉、亚微米银粉和有机载体混合制成无铅低温烧结型银浆,将该银浆涂覆在6061铝合金表面,并在440,470,500,530 ℃的温度下进行烧结. 研究烧结温度对银厚膜的电阻率、可焊性及与基板结合强度的影响. 当玻璃粉与银粉重量比为1∶9,烧结温度为530 ℃时,烧结银厚膜的电阻率为2.2 μΩ·cm,抗剪强度为56.0 MPa;同时Al,Mg和Bi₂O₃发生氧化还原反应在银厚膜与铝基板界面产生纳米级Bi单质,进而实现冶金结合. 结果表明,提高烧结温度可以有效促进玻璃的润湿铺展、Ag颗粒之间的颈缩和Ag颗粒的生长,进而明显改善银厚膜软钎焊可焊性.     

A review of soldering by localized heating

In recent years, the rapid development of the new energy industry has driven continuous upgrading of high-density and highpower devices. In the packaging and assembly process, the problem of differentiation of the thermal needs of different modules has become increasingly prominent, especially for small-size solder joints with high heat dissipation in high-power devices. Localized soldering is considered a suitable choice to selectively heat the desired target while not affecting other heat-sens...