SiC颗粒复合纳米银膏的制备及低温烧结互连机理研究

发布时间：2021-01-18 04:19

　　烧结银是目前唯一在功率芯片封装领域成功商用的低温互连、高温服役热界面材料。但是应用中仍有一些不足需要克服,首先,现有的烧结工艺时间较长;另外,烧结银形成的互连接头在高温状态下长期服役时,界面组织会进一步收缩,引起互连接头失效。针对以上问题,本论文主要研究了以下内容。首先,论文通过柠檬酸钠还原硝酸银的方法制备了平均粒径为55 nm的银颗粒,通过高分辨透射电镜观察到银纳米颗粒表面均匀包覆着厚度为0.7nm的包覆层。利用此纳米颗粒制备醇基浆料,通过对比不同溶剂浆料烧结组织的微观形貌,选择乙二醇作为论文中浆料的有机溶剂。对以上醇基浆料进行拉曼和差热分析,得出论文制备的醇基浆料具有优异的烧结性能。其次,为了防止烧结银组织在服役过程中进一步收缩,论文在制备的醇基银纳米颗粒浆料中添加了碳化硅（Si C）纳米颗粒。通过扫描电镜、透射电镜和能谱分析等方法,研究了Si C纳米颗粒复合浆料的烧结过程。发现Si C纳米颗粒的复合,阻碍了烧结组织的收缩粗化,细化了烧结组织。细化后烧结组织的孔隙率由14.1%增加至27.4%;晶粒尺寸由375.9 nm减小至140.8nm;热导率由306 W/m·K下降到184 ... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：137 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

不同反应温度条件制备的银纳米颗粒的TEM图片[54]

图1-2不同反应温度条件制备的银纳米颗粒的TEM图片[54]在化学还原法制备银纳米颗粒的方法基础上,通过对还原得到的反应产物进行处理,可以制备尺寸均匀的银纳米颗粒粉体。化学还原法合成银纳米颗粒后,再通过离心分离的方法,去除残余反应液,此时得到的银纳米颗粒仍然处于有机物溶剂中。由于离心后银纳米颗粒固含量的升高,颗粒之间彼此接触更加紧密,但是由于包覆层的存在,颗粒之间只是物理接触,并不会出现不可逆的团聚或者烧结。

在化学还原法制备银纳米颗粒的方法基础上,通过对还原得到的反应产物进行处理,可以制备尺寸均匀的银纳米颗粒粉体。化学还原法合成银纳米颗粒后,再通过离心分离的方法,去除残余反应液,此时得到的银纳米颗粒仍然处于有机物溶剂中。由于离心后银纳米颗粒固含量的升高,颗粒之间彼此接触更加紧密,但是由于包覆层的存在,颗粒之间只是物理接触,并不会出现不可逆的团聚或者烧结。离心分离之后的银纳米颗粒和有机物的混合物,可以初步作为银浆料保存使用。在此基础上,将初步制得的银浆料用酒精等溶剂多次清洗,去除更多的残留有机物,再重新溶于去离子水或者低沸点醇中,在50°C~80°C温度范围内进行烘干,就可以得到具有有机包覆层的银纳米颗粒粉体。Shen[55]利用此方法制备的银纳米颗粒粉体非常纯净,如图1-4所示。PAA包覆的银纳米颗粒粉体在室温条件下保存3个月,仍然没有发生团聚或者硫化,虽然在扫面电镜下观察银纳米颗粒聚集在一起,但是聚集的银纳米颗粒在水溶液中可以轻易的重新分散。说明银纳米颗粒之间只是简单的物理团聚,并没有破坏银纳米颗粒完整孤立的表面,形成不可逆的烧结,表明了包覆层在纳米颗粒制备中的重要作用。


本文编号：2984259