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.     

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.     

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。     

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.     

覆纳米银铜粉焊膏的制备及其连接性分析

提出将纳米银与覆纳米银铜粉按照比例混合制备焊膏,用于低温连接纯度为99.99%的无氧紫铜板:首先利用液相化学还原法制备出平均粒径为20~35 nm的纳米银颗粒,同时利用化学镀制备覆纳米银铜粉颗粒.之后将纳米银与覆纳米银铜粉机械混合制备焊膏并在200℃烧结温度,10 MPa压力,保温30 min条件下烧结连接无氧紫铜板,并与纳米银焊膏单独烧结情况做对比分析,通过扫描电镜(SEM)观察连接接头形貌,其中纳米银与覆纳米银铜粉混合焊膏得到的烧结接头界面连接紧密,接头组织内有一定的孔隙率,其平均抗剪强度达20 MPa.     

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。     

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.     

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...     

银合金钎料对银触点钎着率影响的研究

以H85黄铜触桥和AgSnO2/Ag触点银层为焊接母材,两种银合金粉末为银合金焊膏的钎料,采用力学性能、金相显微镜、扫描电镜(SEM)和热分析等方法,研究Ag-20Cu-15Zn银合金钎料的粒径和含量,以及Ag-22Cu-17Zn-5Sn钎料对母材焊接钎着率的影响.结果表明,Ag-20Cu-15Zn钎料粒径为45～75...     

银基焊膏的研究进展

银具有高导电导热、耐腐蚀、抗氧化、延展性好等特性,制粉后添加不同合金元素与助焊剂以合适的比例混合制得的焊膏,在金属焊接与电子表面装联领域有着广泛的应用。结合近年来银基焊膏的最新研究进展,综述了银基焊膏中焊粉与助焊剂的研究现状,展望了银基焊膏的发展趋势。     

SAC305-纳米铜复合焊膏焊后性能及孔隙形成机理

通过在SAC305焊膏中添加纳米铜,研究其对SAC305焊膏焊后焊点微观组织、孔隙率及力学性能的影响,并对焊点中空隙的形成机理进行分析. 结果表明,纳米铜的添加明显细化了钎料中的β-Sn相和Ag3Sn化合物,且细化效果随纳米铜添加量的增加而更为显著. 焊点中的孔隙率随纳米铜添加量的增加呈逐渐增加的趋势,当添加量达到1%(质量分数,%)时,焊点中的孔隙率明显提升,比无添加的SAC305焊膏增加了2.2%. 添加纳米铜的SAC305复合焊膏焊后接头的抗剪强度在细晶强化作用下得到一定程度的提高,同时接头中增加的孔隙率又使其力学性能恶化;综合这两种因素,当纳米铜添加量为0.5%时,其力学性能较好,抗剪强度提高了10%.     

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.     

纳米银浆料烧结机理及导热性能分子动力学仿真

针对纳米颗粒的烧结机理不明确及烧结过后热导率显著下降等问题进行探究.利用分子动力学仿真的方法，通过热导率的计算验证了势函数选取的正确性，模拟了银纳米颗粒的烧结过程，观察了烧结过程中微观结构的变化，得到了烧结颈生长长度与烧结时间拟合关系，并计算了烧结颈处声子热导率变化情况，最后通过透射电子显微镜观察到试验烧结纳米银颗粒具备与仿真结果相同的五重孪晶结构.结果表明，五重孪晶为纳米颗粒烧结后的稳定结构，纳米颗粒烧结过程中烧结颈生长长度与时间成幂函数关系，烧结颈处微观结构使纳米银的热导率降低了4.42%.     

Fe粉对Sn-3Ag-0.5Cu复合钎料组织及性能的影响

通过在钎料中添加Fe粉颗粒,研究其对Sn-3Ag-0.5Cu复合无铅钎料的黏度、熔点、钎焊接头界面微观组织、与Cu基板之间的润湿性及焊点力学性能的影响。结果表明:微米级Fe粉的添加增加了复合钎料焊膏单位体积内焊粉的接触面积,使得焊膏内摩擦力增大,导致复合钎料焊膏的黏度增加;微米级Fe粉的添加对Sn-3Ag-0.5Cu钎料的熔化特性没有显著影响;钎焊时,由于重力偏聚及界面吸附作用,Fe粉颗粒集中沉积于Sn-3Ag-0.5Cu-Fe/Cu钎焊接头界面处靠近钎料一侧,由于增大液态钎料黏度而导致钎料与Cu板间的润湿性降低;与Sn-3Ag-0.5Cu/Cu相比,Sn-3Ag-0.5Cu-Fe/Cu界面处钎料一侧粗大的β-Sn枝晶区消失,取而代之的是细小的等轴晶。Sn-3Ag-0.5Cu-1%Fe/Cu的剪切强度为46 MPa,比Sn-3Ag-0.5Cu/Cu剪切强度提高39%;靠近界面金属间化合物处钎料基体的显微硬度提高约25%。     

纳米银糊膏

日本バソド -化学公司新近开发成功一种纳米银 (粒径数 10nm)分散系糊膏 ,这种糊膏适用于树脂系印刷电路板 ,可低温烧成并保持低的电阻率 ,作为印刷电路板的微细电路构成将获得实际应用。此次开发的银糊膏固形物浓度只有 10 %。而且粘度高达 3～ 90Pa·s。银的熔点为 96 1℃ ,而这种银糊膏的熔点仅有 10 0～15 0℃ ,可以用于各式各样的印刷电路板。纳米银粉自身是利用液层法制得的。目前还正在研制银以外的金属纳米粉糊膏 ,如金系、铜系材料。制备这种纳米金属糊膏用的设备简单 ,不需要特殊的专用设备 ,所以制造成本低廉 ,预计在 2 0 0 4年…     

段青辰，1985年出生，工程师，国际焊接工程师;主要从事液压支架结构件拼焊生产线非标机械设计及机器人焊接工艺研究。

研究了助焊剂中活性剂、成膏体、酸碱调节剂对Sn1.0Ag0.5Cu(SAC105)锡膏铺展和焊后残留腐蚀的影响。结果表明，活性剂含量小于8%(质量分数)时，锡膏铺展率随活性剂含量的增加而增大，锡膏焊后SIR值随活性剂质量分数的提高而减小，活性剂含量为9%，焊后SIR值降至1.6×109Ω;成膏体为PEG2000复配改性环氧树脂A时，锡膏铺展率为81.4%，焊后残留腐蚀较少，焊后10天的SIR值基本稳定在1.5×1011Ω，成膏体为松香时，锡膏铺展率为82.6%，焊后10天的SIR值为4.0×109Ω;加入一定量的酸碱调节剂三乙醇胺能提高锡膏的铺展率、降低助焊剂pH值及焊后SIR值，当三乙醇胺含量为1.0%时，焊后SIR值最大，为1.6×1012Ω。     

Ag-Cu-Sn-In中温焊膏的性能与初步应用试验

采用氮气雾化法将Ag-22．4Cu-15Sn-5In焊料制成粉体，利用丙烯酸酯类化合物为载体将其调配成膏状焊料。应用试验表明，所配制的新型焊膏易于涂布，焊接性能良好，焊后残渣少，无需再清洗。该新型焊膏能进行可伐与钨铜、可伐与陶瓷等材料的焊接，有着广阔的应用前景。钎焊界面分析发现，钎料主要是由富Ag相，少量Cu7In4相、Cu39Sn11相以及Cu3Sn相组成。在钎焊过程中，镍基板上的镍与钎料中的元素铜存在元素扩散。这对改善钎料与基体之间的结合状况是有益的。     

纳米颗粒增强SAC0307锡膏焊点的分析

研究了纳米颗粒添加对低银SAC0307锡膏焊点显微组织和力学性能的影响.结果表明,添加纳米铜颗粒的焊点钎料共晶区中岛状Cu₆Sn₅相尺寸大、且难于弥散分布,添加量超过0.3%时,Cu₆Sn₅相极易在液/气界面聚集、合并和长大,导致钎料流动性变差、锡膏中助焊剂气体难于逸出而形成气孔.而添加0.1~5.0%纳米银颗粒的焊点均无气孔产生,其焊点钎料中的Ag₃Sn相尺寸小易于弥散分布,且β-Sn初晶相细化明显.随纳米银添加量的增加,焊点抗剪强度先增加后降低,0.5%添加量时抗剪强度最大、较相同条件下的SAC0307焊点提高了30.8%.     

助焊剂组成对SAC105锡膏铺展及焊后残留腐蚀的影响

研究了助焊剂中活性剂、成膏体、酸碱调节剂对Sn1. 0Ag0. 5Cu(SAC105)锡膏铺展和焊后残留腐蚀的影响。结果表明,活性剂含量小于8%(质量分数)时,锡膏铺展率随活性剂含量的增加而增大,锡膏焊后SIR值随活性剂质量分数的提高而减小,活性剂含量为9%,焊后SIR值降至1. 6×10~9Ω;成膏体为PEG2000复配改性环氧树脂A时,锡膏铺展率为81. 4%,焊后残留腐蚀较少,焊后10天的SIR值基本稳定在1. 5×10~(11)Ω,成膏体为松香时,锡膏铺展率为82. 6%,焊后10天的SIR值为4. 0×10~9Ω;加入一定量的酸碱调节剂三乙醇胺能提高锡膏的铺展率、降低助焊剂p H值及焊后SIR值,当三乙醇胺含量为1. 0%时,焊后SIR值最大,为1. 6×10~(12)Ω。     

Ag-Cu-Sn-In中温焊膏的性能与初步应用试验

采用氮气雾化法将Ag-22.4Cu-15Sn-5In焊料制成粉体,利用丙烯酸酯类化合物为载体将其调配成膏状焊料。应用试验表明,所配制的新型焊膏易于涂布,焊接性能良好,焊后残渣少,无需再清洗。该新型焊膏能进行可伐与钨铜、可伐与陶瓷等材料的焊接,有着广阔的应用前景。钎焊界面分析发现,钎料主要是由富Ag相,少量Cu7In4相、Cu39Sn11相以及Cu3Sn相组成。在钎焊过程中,镍基板上的镍与钎料中的元素铜存在元素扩散,这对改善钎料与基体之间的结合状况是有益的。