纳米银覆石墨烯焊膏低温低压连接工艺及其机理研究

发布时间：2023-05-11 04:24

　　为了满足新型半导体材料电子器件的高温工作需求与环保需求,针对以纳米颗粒烧结为主的附加技术正在逐渐被开发与研究。纳米颗粒烧结接头具有高电导率、高热导率以及有良好的热机械可靠性,同时其制备工艺温度较低却能够在相对高的温度下长时间可靠工作。本文通过原位合成的方法原位还原了表面具有柠檬酸包覆层作为稳定剂的纳米银颗粒并将其均匀且稳定的附着在还原氧化石墨烯的片层表面形成Ag-RGO杂化结构,实现了将Ag-RGO作为复合结构制备成复合组分焊膏对铜-铜基板进行无镀层低温低压的高强度连接。使用化学还原法制备柠檬酸包覆的最小粒径为5nm左右的银纳米颗粒,此包覆层有效地防止了纳米银在空气与水溶液中的氧化与团聚。还原氧化石墨烯片层结构完整且表面的含氧缺陷已在还原过程中被去除。研究了温度以及RGO在Ag-RGO杂化结构中的添加量对于烧结组织的性能影响。其硬度与热扩散系数均随着烧结工艺温度的上升而提高。当RGO质量分数达到20%时,复合组分焊膏烧结层的热扩散系数可达到59.835 mm2/s。研究了Ag-RGO复合组分焊膏中RGO的添加量、烧结工艺温度、升温速率以及保温时间对接头组织形貌的影响。当烧结温度达到30...

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 纳米金属焊膏烧结研究现状
        1.2.1 单组分纳米金属焊膏
        1.2.2 多组分复合焊膏
    1.3 石墨烯概述
        1.3.1 石墨烯结构与性质
        1.3.2 还原氧化石墨烯的制备
    1.4 石墨烯/金属纳米颗粒杂化材料
        1.4.1 石墨烯/金纳米颗粒杂化材料
        1.4.2 石墨烯/铂纳米颗粒杂化材料
        1.4.3 石墨烯/银纳米颗粒杂化材料
    1.5 本课题主要研究内容
第2章 试验设备、材料与方法
    2.1 试验材料
    2.2 试验设备
        2.2.1 纳米银覆石墨烯焊膏合成设备
        2.2.2 纳米银覆石墨烯焊膏烧结设备
    2.3 材料分析及性能测试
        2.3.1 纳米银覆石墨烯分析及连接接头形貌表征
        2.3.2 纳米银覆石墨烯结构及连接形式分析
        2.3.3 纳米银覆石墨烯稳定性及焊膏热性能分析
        2.3.4 纳米银覆石墨烯焊膏烧结试样的性能表征
        2.3.5 纳米银覆石墨烯焊膏烧结连接件的力学性能表征
第3章 纳米银覆石墨烯焊膏的制备及性能分析
    3.1 前言
    3.2 原位还原法制备柠檬酸包覆纳米银覆石墨烯焊膏
        3.2.1 纳米银覆石墨烯复合结构的合成以及焊膏的制备
        3.2.2 纳米银覆石墨烯复合结构的晶体结构与晶体质量
            3.2.2.1 纳米银覆石墨烯的晶体结构
            3.2.2.2 纳米银覆石墨烯的晶体质量
        3.2.3 纳米银覆石墨烯的粒径分布及稳定性分析
        3.2.4 纳米银覆石墨烯焊膏的热性能分析
    3.3 纳米银覆石墨烯焊膏烧结试样的性能研究
        3.3.1 硬度
        3.3.2 热扩散系数
    3.4 本章小结
第4章 纳米银覆石墨烯焊膏连接接头组织形貌与力学性能分析
    4.1 前言
    4.2 Ag-RGO杂化结构对接头组织形貌及力学性能的影响
    4.3 连接温度对于接头组织形貌及力学性能的影响
    4.4 升温速率对于接头组织形貌及力学性能的影响
    4.5 保温时间对于接头组织形貌及力学性能的影响
    4.6 本章小结
第5章 Ag-RGO杂化结构与其烧结组织形成机理及界面连接机制
    5.1 前言
    5.2 Ag-RGO杂化结构的连接机理
        5.2.1 Ag-RGO杂化结构的连接形式
        5.2.2 Ag-RGO杂化结构的稳定性
    5.3 纳米银覆石墨烯烧结组织形成机理
        5.3.1 Ag-RGO杂化结构中单纳米银颗粒的熔融作用机制
        5.3.2 Ag-RGO杂化结构中小范围纳米颗粒的相互作用烧结机制
        5.3.3 Ag-RGO杂化结构中大范围纳米银颗粒簇的烧结机制
    5.4 连接接头界面处连接机理
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及成果
致谢



本文编号：3814153