纳米银与纳米铜混合焊膏用于电子封装低温烧结连接

文中提出将纳米银焊膏与纳米铜焊膏按照一定比例进行混合,研究其烧结特性及其用于低温烧结连接镀银的铜块.结果表明,多元醇法制得的纳米银+纳米铜混合焊膏具有良好的防氧化特性;在5 MPa压力并保温5 min条件下,摩尔比例为1:1的混合焊膏在烧结温度为250℃时,接头抗剪强度最大并达到22 MPa.随混合焊膏中纳米银颗粒含量增加,接头强度逐渐增大;纯纳米铜颗粒焊膏的接头抗剪强度为15 MPa,纯纳米银焊膏的接头强度可到达56 MPa.     

Ag2O焊膏中添加镀银铜粉的低温烧结连接及其性能

微米尺寸Ag₂O焊膏相对于纳米银焊膏成本低廉且在高温电子互连封装行业中有应用前景.为了进一步降低连接成本及提高接头的抗电化学迁移能力,向Ag₂O焊膏中加入镀银铜粉制得了新型混合焊膏.文中对比了用原有微米尺寸Ag₂O焊膏与加入镀银铜粉后的新型混合焊膏连接所得接头的抗剪强度以及两种焊膏烧结后的抗电化学迁移能力.结果表明,在连接温度为250℃时,用含镀银铜粉的混合Ag₂O焊膏连接的接头抗剪强度下降明显,但焊膏烧结后的抗电化学迁移能力获得显著提升,水滴试验结果表明其电迁移短路时间延长了一倍以上.     

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.     

多尺度纳米银烧结接头连接强度及塑性

以低温烧结连接使用的纳米银膏为研究对象,通过计算获得银膏中纳米银颗粒与微米银颗粒的最佳配比并制备复合银膏. 研究了银膏中不同溶剂对接头孔隙形成的影响,对比了纳米银膏与复合银膏硬度、弹性模量及塑性因子. 结果表明,在250 ℃的烧结温度下松油醇和酒精的混合有机溶剂有利于烧结接头质量的提升,其烧结层孔隙率明显低于乙二醇制备的复合银膏烧结接头. 与纳米银膏烧结接头相比,复合银膏烧结层压痕面积较大,硬度与弹性模量较低. 当烧结时间为10 ~ 30 min时,复合银膏烧结层塑性因子高于纳米银膏烧结层.     

微米氧化银膏原位生成纳米银的低温烧结连接

为降低纳米银膏用于低温烧结电子互连封装的成本,用较低廉的微米级Ag2O粉末与三甘醇配制成膏.文中研究了其原位生成纳米银的反应机理、低温烧结特性并用其低温烧结连接镀银铜块.结果表明,三甘醇还原微米级Ag2O原位生成纳米银的温度远低于Ag2O粉本身的分解温度,同时生成可以逸出的气体,且随温度升高和保温时间延长,生成的银颗粒增多并逐渐烧结长大形成颈缩式颗粒.在烧结连接温度250℃和外加压力2 MPa条件下,烧结保温时间延长可显著提高接头强度,保温5 min可获得抗剪强度为24 MPa的接头,并对典型条件下的接头断口和横截面显微组织结构进行了分析.     

烧结工艺对纳米银焊膏微观结构的影响

对纳米银焊膏的低温烧结过程进行了研究。首先采用热重分析（TG-DSC）研究了纳米银焊膏有机物挥发的物理机制,确定合理的试验参数。运用扫描电镜（SEM）观察不同条件下纳米银焊膏的微观结构。结合MATLAB软件对SEM图片进行处理,定量分析孔隙率的变化。采用ASTM E 112-96标准中的线性插值法对纳米银焊膏的平均颗粒尺寸进行统计。结果显示,升高温度、加快升温速率以及延长保温时间可以有效提高纳米银焊膏的致密化程度;过高的温度和过长的保温时间会导致烧结银颗粒粗化。     

用于IGBT焊接的具有高热导率的柔韧性纳米银膜

设计制备了一种新型的焊接材料——纳米银膜,其结构不同于以往纳米银焊膏的形式(预成形为片状),可韧性弯曲和自由剪裁。纳米银膜的银含量在w(Ag)80%左右,所选用的纳米银粉平均粒径为20 nm,其余组成部分是含有不同官能团的有机物质。采用0.1 mm厚的纳米银膜模拟绝缘栅双极晶体管(IGBT)焊接试验,在280℃温度和10 MPa压力下真空保温30 min,烧结接头取得216W/(m·K)的热导率和53 MPa的抗剪强度。研究结果表明,纳米银膜能够直接焊接在无镀层处理的氧化铝陶瓷覆铜(DBC)基板上,且致密性良好,空洞率极低。结果研究进一步表明,纳米银膜具有低温烧结、高热导率和残渣率低的特点;纳米银膜能够有效替代传统合金焊料应用于功率半导体封装中。     

面向功率器件封装的纳米铜烧结连接技术研究进展

随着第三代半导体SiC和GaN的快速发展,传统的Si基器件用封装材料已不能满足功率器件在高功率密度和高温环境下可靠服役的需求。纳米铜烧结连接技术不仅能够低温连接、高温服役,同时具有优异的导热、导电性能和相对于纳米银较低的成本,在功率器件封装研究领域备受关注,纳米铜焊膏成为最有潜力的耐高温封装互连材料之一。本文从纳米铜焊膏的制备、影响烧结连接接头性能的因素以及接头的可靠性3个方面综述了当前纳米铜烧结连接技术的研究进展,阐明了纳米铜颗粒的氧化行为及对应措施,并重点论述了纳米铜烧结连接接头的高温服役可靠性与失效机理,旨在促进低成本的纳米铜烧结连接技术在高性能、高可靠功率器件封装中的应用。     

海绵钛电极块压制模具的结构优化

采用纳米银薄膜作为研究对象,在250℃下施加5~10 MPa的烧结压力,获得低孔隙率(1.2%~1.4%)的高质量烧结接头。随着烧结压力由5 MPa增大至10 MPa,接头抗剪切强度显著提升。借助深腐蚀技术对烧结接头及块体银的微观组织结构进行对比分析。结果表明,烧结接头的深腐蚀形貌与块体银存在明显差异。烧结接头在深腐蚀条件下呈现大量微米尺度的多边形银晶粒,当烧结压力由5 MPa增大至10 MPa时,多边形晶粒的尺寸与晶粒间的连接面积发生明显变化。这一现象是影响纳米银压力烧结连接接头性能的主控因素。     

TiO2纳米掺杂对SAC105焊膏喷印流变特性及接头力学性能的影响

利用不同含量TiO2纳米颗粒掺杂的方法对SAC105焊膏进行改性,利用旋转流变仪、粘度仪等设备研究了改性焊膏的喷印流变特性,利用拉伸机、扫描电镜等设备研究了改性焊膏焊接接头的力学性能和微观结构.结果 表明,TiO2纳米颗粒掺杂改性SAC105焊膏焊接接头的剪切强度最高达71.4MPa,比未掺杂的SAC105接头剪切强度...     

纳米银导电墨水的制备及电极性能研究

用硝酸银、己二酸二酰肼和葡萄糖为主要原料,通过化学还原法制备出粒径为30~50 nm的纳米银颗粒;将其分散于特殊配制比例的溶剂中,制备得到纳米银导电墨水。将纳米银导电墨水高精度图案化喷墨打印,分析了纳米银的形貌及其导电性能;研究了烧结温度和烧结时间对打印电极电阻率的影响,结果表明,200℃烧结40 min,电阻率为0.34 m?·cm的较低值。     

用于大面积芯片互连的纳米银膏无压烧结行为

文中采用化学还原法制备出一种可以用于低温烧结的纳米银膏,通过对低温无压烧结纳米银焊点的组织结构、力学性能和失效模式进行了分析,系统地讨论了无压烧结焊点中烧结银组织的渐进性组织演变规律,获得了互连焊点尺寸对烧结银连接性能和可靠性的影响.在烧结温度250℃,保温时间1 h的条件下,焊点面积小于等于3 mm×3 mm时,无压...     

Ni-Al-Co复合空心微珠的制备与吸波性能研究

晶型可控纳米银的合成正受到越来越多的关注,采用液相化学还原法,在温和的水溶液中用水合胼还原AgNO3,PVP作保护剂,单纯改变加料方式,成功制备了球形、三角形、六边形、圆盘状等均一或者混合形貌的纳米银分散液,用粒度分析仪、紫外-可见光分光光度计(UV-Vis)、扫描电子显微镜(SEM)等进行表征.结果表明,随着加料方式的改变,得到了球形,球形与片状共存的纳米银分散液,片状纳米银颗粒比例占到50％左右.     

纳米银填充导电浆料的研究进展

导电浆料是发展电子元器件的基础及封装、电极和互联的关键材料。随着电子元器件向微型化、精密化和柔性化等方向发展,国内外正在开展金属导电填料纳米化的研究。其中,纳米银填充导电浆料成为该领域的研究热点。纳米银作为导电填料对银浆性能影响是正面还是负面影响还没有一个统一的结论。一般认为纳米银填充到基体中,由于粒子间的接触点面积小,填料粒子数目增多导致接触电阻增加。只有当纳米银间距离在一定范围内时,由于隧道效应等使导电性增强。这主要与其颗粒大小和形貌、表面性质和烧结行为等密切相关。本文从纳米银填充导电浆料的导电机理、纳米银低温烧结、表面处理、填量、形貌和原位添加等方面综述了国内外研究者近年来在纳米银填充导电浆方面的研究进展,并对未来的发展方向进行了展望。     

纳米银复合粒子空腔核-壳结构的表征

细化完善了带空腔结构的核-壳纳米银粒子的制备方法。用红外光谱、X射线悍射和分散性试悚对制备过程中的纳米银、银/聚苯惡烯微粒、银/聚苯惡烯/银微粒和中空微粒的结构进行表征。结果表明，所制备的Ag/PS/Ag与中空纳米银微粒是复合微粒，而不是简单的混合物。     

化学还原法制备片状纳米银粉

通过化学还原法制备了尺寸约30nm的片状纳米银粉。研究表明,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的位阻效应防止了粉片的团聚,但是过多的CTAB则阻碍粉片的生长,不利于片状的形成,当CTAB加入量与硝酸银质量比为0.8(wCTAB:AgNO3=0.8)时,可获得片状纳米银粉;反应温度为20°C时,CTAB没有完全溶解,不能有效阻止粉片的团聚,同时反应过程缓慢导致粉片明显长大且分布不均匀,升高温度至40°C时,提高了CTAB的溶解度并促进了反应的进行,但当温度达到60°C时,反应速度过快,形核率增加,最终获得细小的粉片。pH值的升高有利于促进反应的进行,保证Ag+反应完全,但是过高的pH值破坏片状银粉周围的双电层结构,导致粉片的团聚,当pH值为6(弱酸性)时,可获得稳定分散的片状纳米银粉。     

柠檬酸钠-施氏假单胞菌还原制备纳米银及抑菌活性研究

以硝酸银为原料,利用柠檬酸钠联合施氏假单胞菌还原法制备纳米银,并对纳米银的紫外吸收特性、微观形貌、物相组成,以及其稳定性和抑菌性进行了分析。结果表明,与单独柠檬酸钠制备的纳米银相比,联合还原法制备的纳米银有明显的紫外吸收峰,其粒径的整体大小减小了约10倍,稳定性同步增强,制备效率提高了26.7%;抑菌实验表明,联合法制备的纳米银对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌性分别提高了62.5%和77.5%。     

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.     

纳米银的制备及表征

金属纳米材料是纳米材料的一个重要方面，近几年，纳米银因有着特别应用而成为金属纳米材料研究的热点，本文综述了纳米银的制备、表征及应用。