低温烧结纳米银膏的制备及其性能研究

发布时间：2017-08-01 11:18

  本文关键词：低温烧结纳米银膏的制备及其性能研究

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【摘要】：随着电子产品向微型化、高密度、大功率的方向发展,以及以Si C为代表的第三代宽带隙半导体器件的工业化应用,研发新型的具有良好力学和导热导电性能、高温化学稳定且绿色环保的连接材料及其互连技术具有重要意义。纳米银颗粒低温烧结连接是目前用于Si C芯片封装较为合适的解决方案,能够实现低温连接高温服役的效果。但目前研制的纳米银颗粒的连接材料多为浆料形式,粘度较低,不能够满足模板印刷或针头点注等形式的工业化应用。本文基于上述不足,探索了低温烧结纳米银颗粒连接材料的粘度改善措施,对制备的纳米银膏和其烧结试样进行了性能分析,系统研究了低温烧结纳米银膏连接工艺、接头微观结构和它们与接头力学性能之间的关系。本文采用水溶液化学还原法制备纳米银颗粒,选取了由丙二醇甲醚醋酸酯、乙基纤维素、改性氢化篦麻油和氢化松香组成的有残留有机成分系统和只含有1,2-丙二醇的无残留有机成分系统,配制了固含量为70%的两种粘度适用于模板印刷的低温烧结纳米银膏。纳米银膏在250℃烧结后具有良好的导电和导热能力,电阻率和热导率分别为5.89μΩ·cm和367.90W/m·K。按照不同的升温曲线采用有残留纳米银膏在10MPa压力下于250℃保温30min烧结连接芯片和镀银铜基板,通过对互连接头性能的分析测试,得到有机成分挥发对纳米银膏烧结连接的影响,并提出可以通过控制有机成分的挥发或分解来提高烧结接头力学性能的方法。设计正交试验研究了两种纳米银膏低温烧结连接金属基板的连接工艺与接头力学性能的关系,对烧结接头进行了微观组织观察,结合工艺参数对有机成分挥发的影响和纳米金属颗粒低温烧结连接原理分析了工艺参数对接头性能的影响及其机理。
【关键词】：SiC封装 模板印刷 纳米银膏 有机物挥发 剪切强度
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.32;TB383.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-29
• 1.1 课题的来源9
• 1.2 课题的研究背景和意义9-10
• 1.3 国内外研究现状10-27
• 1.3.1 SiC封装方法的研究现状10-11
• 1.3.2 纳米金属低温烧结的研究现状11-16
• 1.3.3 低温烧结纳米银膏的制备与连接16-24
• 1.3.4 纳米银烧结体性能的研究现状24-27
• 1.4 主要研究内容27-29
• 第2章 材料及试验方法29-39
• 2.1 试验材料与制备29-31
• 2.1.1 纳米银颗粒的制备29-30
• 2.1.2 纳米银膏的配制30
• 2.1.3 烧结连接试样的制备30-31
• 2.2 分析测试方法31-38
• 2.2.1 有机物粘度的测试31-32
• 2.2.2 低温烧结纳米银膏的表征32-33
• 2.2.3 纳米银膏烧结试样的测试33-36
• 2.2.4 纳米银膏烧结连接接头的测试36-38
• 2.3 本章小结38-39
• 第3章 低温烧结纳米银膏的制备及烧结工艺探索39-49
• 3.1 低温烧结纳米银膏的制备39-42
• 3.1.1 有机成分系统的设计39-41
• 3.1.2 适宜粘度纳米银膏的配制41-42
• 3.2 纳米银膏热性能分析42-43
• 3.3 有机成分挥发对纳米银膏烧结连接的影响43-47
• 3.3.1 芯片与基板烧结连接43-45
• 3.3.2 连接层内部缺陷检测45-46
• 3.3.3 剪切强度测试46-47
• 3.4 本章小结47-49
• 第4章 纳米银膏烧结结构性能研究49-56
• 4.1 纳米银膏烧结试样性能研究49-53
• 4.1.1 导热性能测试49-50
• 4.1.2 导电性能测试50-52
• 4.1.3 硬度测试52
• 4.1.4 热膨胀系数测试52-53
• 4.2 I-V曲线测试53-54
• 4.3 本章小结54-56
• 第5章 纳米银膏低温烧结连接工艺及接头性能研究56-75
• 5.1 纳米银膏低温烧结连接金属基板工艺研究56-70
• 5.1.1 热压烧结参数范围确定57-58
• 5.1.2 正交试验设计58-60
• 5.1.3 正交试验极差分析法60
• 5.1.4 正交试验方差分析法60-62
• 5.1.5 试验结果分析62-70
• 5.2 低温烧结连接工艺参数对接头性能的影响及其机理70-72
• 5.3 连接接头表征72-74
• 5.3.1 连接界面观察72-73
• 5.3.2 断口分析73-74
• 5.4 本章小结74-75
• 结论75-76
• 参考文献76-83
• 致谢83

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本文编号：603972