【摘要】：由于納米材料的特殊效應(yīng),納米材料在不同領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。其中,納米銅金屬顆粒因尺寸效應(yīng),能夠?qū)崿F(xiàn)低溫燒結(jié),高溫服役,因此許多研究人員試圖將其應(yīng)用于印刷電子和互連結(jié)構(gòu)中。但是由于納米銅顆粒(Cu NPs)的制備工藝復(fù)雜,成本較高。因此本課題針對銅膏的低制備成本的需求,提出了將價格較低的微米銅顆粒(Cu MPs)與納米銅顆�；旌现苽鋸�(fù)合微納銅膏的方案。本論文系統(tǒng)的研究了復(fù)合微納銅膏燒結(jié)體性能的影響因素,并將其應(yīng)用于燒結(jié)互連接頭,探索了復(fù)合微納銅膏在不同應(yīng)用條件下的最佳配比。本文利用液相化學(xué)還原法制備納米銅顆粒,將實驗制備的納米銅顆粒與商用微米銅顆粒按照不同的比例進行混合配制復(fù)合微納銅膏,建立微米銅顆粒與納米銅顆粒的堆疊模型,計算得到納米銅顆粒與微米銅顆粒的質(zhì)量比為20:80時的20NPs-80MPs銅膏的致密度最高,并結(jié)合實驗結(jié)果進行分析,發(fā)現(xiàn)理論計算和實驗結(jié)果相吻合。另外,實驗發(fā)現(xiàn)復(fù)合微納銅膏的致密度與其燒結(jié)體的導(dǎo)電性能成正比,即20NPs-80MPs銅膏燒結(jié)體的電阻率最低。本文對復(fù)合微納銅膏燒結(jié)薄膜的導(dǎo)電性能的影響因素進行研究,包括:納米銅顆粒的清洗次數(shù)及是否進行酸洗處理,燒結(jié)試樣是否施加輔助壓力,燒結(jié)溫度,燒結(jié)時間。實驗最終得到的最佳參數(shù)為:納米銅顆粒清洗3次并甲酸清洗處理10min,燒結(jié)試樣施加輔助壓力,在320℃下燒結(jié)60 min。另外,實驗發(fā)現(xiàn)在此燒結(jié)條件下最優(yōu)配比的復(fù)合微納銅膏為20NPs-80MPs銅膏,其電阻率最低,其值為2.98μΩ·cm。本文將復(fù)合微納銅膏用于封裝互連,研究了復(fù)合微納銅膏的力學(xué)性能,發(fā)現(xiàn)互連接頭的剪切強度隨著復(fù)合微納銅膏中納米銅顆粒含量的增加而增加。綜合考慮,應(yīng)用于互連接頭的最優(yōu)復(fù)合微納銅膏為60NPs-40MPs銅膏,其燒結(jié)體的電阻率為3.12μΩ·cm,燒結(jié)接頭的剪切強度為46 MPa,滿足電子封裝的使用要求。另外,從微觀組織結(jié)構(gòu)對實驗結(jié)果進行分析,發(fā)現(xiàn)隨著納米銅顆粒含量的增加,截面連接點增多,進一步對接頭力學(xué)性能與復(fù)合微納銅膏中納米銅顆粒含量成正比的現(xiàn)象進行解釋。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB383.1;O614.121
【圖文】：

利用次亞磷酸鈉還原硝酸銅中的銅離子，利用乙二醇作為反應(yīng)介質(zhì)，在90 ℃下反應(yīng)5 min，同時使用PVP-K25作為穩(wěn)定劑，最終制備的納米銅顆粒的平均粒徑為40 nm。圖1-1為納米銅顆粒在制備過程中的UV-NIR吸收光譜，可以看出，在反應(yīng)時間為5 min時，溶液中生成大量的納米銅顆粒。圖1-1 納米銅顆粒制備過程中的UV-NIR吸收光譜[14]Lee等人[18]在室溫常壓的條件下制備納米銅顆粒。將20 g氧化銅粉添加到200 ml的85%甲酸中反應(yīng)1小時，并大力攪拌混合物，當反應(yīng)混合物的顏色由黑變?yōu)樘焖{色即可。將合成的甲酸銅過濾并用乙醇洗滌之后，放在40 °C的真

2O被還原形成納米銅顆粒，圖1-2為在不同pH值條件下，還原制備的銅納米顆粒。在溶液pH值為9和11時則無法生成納米銅顆粒。另外，實驗還發(fā)現(xiàn)Cu2O的平均粒徑能影響銅顆粒的粒徑。實驗過程中生成的Cu2O的平均粒徑越大，得到的銅顆粒越大。圖1-2 不同pH值條件下制備的納米銅顆粒的SEM圖[19]a) pH=3 b) pH=5 c) pH=7Dhas等人[20]用兩種方法制備納米金屬銅顆粒，分別為熱還原法和化學(xué)超聲法。在反應(yīng)介質(zhì)中，利用液相化學(xué)還原法還原Cu(N2H3COO)2·2H2O中的Cu2+。這兩種還原的過程都在氬氣氣氛下進行，反應(yīng)時間均為2小時，并采用

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本文編號：2723624