燒結(jié)銀是目前唯一在功率芯片封裝領(lǐng)域成功商用的低溫互連、高溫服役熱界面材料。但是應(yīng)用中仍有一些不足需要克服,首先,現(xiàn)有的燒結(jié)工藝時間較長;另外,燒結(jié)銀形成的互連接頭在高溫狀態(tài)下長期服役時,界面組織會進(jìn)一步收縮,引起互連接頭失效。針對以上問題,本論文主要研究了以下內(nèi)容。首先,論文通過檸檬酸鈉還原硝酸銀的方法制備了平均粒徑為55 nm的銀顆粒,通過高分辨透射電鏡觀察到銀納米顆粒表面均勻包覆著厚度為0.7nm的包覆層。利用此納米顆粒制備醇基漿料,通過對比不同溶劑漿料燒結(jié)組織的微觀形貌,選擇乙二醇作為論文中漿料的有機(jī)溶劑。對以上醇基漿料進(jìn)行拉曼和差熱分析,得出論文制備的醇基漿料具有優(yōu)異的燒結(jié)性能。其次,為了防止燒結(jié)銀組織在服役過程中進(jìn)一步收縮,論文在制備的醇基銀納米顆粒漿料中添加了碳化硅（Si C）納米顆粒。通過掃描電鏡、透射電鏡和能譜分析等方法,研究了Si C納米顆粒復(fù)合漿料的燒結(jié)過程。發(fā)現(xiàn)Si C納米顆粒的復(fù)合,阻礙了燒結(jié)組織的收縮粗化,細(xì)化了燒結(jié)組織。細(xì)化后燒結(jié)組織的孔隙率由14.1%增加至27.4%;晶粒尺寸由375.9 nm減小至140.8nm;熱導(dǎo)率由306 W/m·K下降到184 ... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：137 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

不同反應(yīng)溫度條件制備的銀納米顆粒的TEM圖片[54]

圖1-2不同反應(yīng)溫度條件制備的銀納米顆粒的TEM圖片[54]在化學(xué)還原法制備銀納米顆粒的方法基礎(chǔ)上,通過對還原得到的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行處理,可以制備尺寸均勻的銀納米顆粒粉體。化學(xué)還原法合成銀納米顆粒后,再通過離心分離的方法,去除殘余反應(yīng)液,此時得到的銀納米顆粒仍然處于有機(jī)物溶劑中。由于離心后銀納米顆粒固含量的升高,顆粒之間彼此接觸更加緊密,但是由于包覆層的存在,顆粒之間只是物理接觸,并不會出現(xiàn)不可逆的團(tuán)聚或者燒結(jié)。

在化學(xué)還原法制備銀納米顆粒的方法基礎(chǔ)上,通過對還原得到的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行處理,可以制備尺寸均勻的銀納米顆粒粉體。化學(xué)還原法合成銀納米顆粒后,再通過離心分離的方法,去除殘余反應(yīng)液,此時得到的銀納米顆粒仍然處于有機(jī)物溶劑中。由于離心后銀納米顆粒固含量的升高,顆粒之間彼此接觸更加緊密,但是由于包覆層的存在,顆粒之間只是物理接觸,并不會出現(xiàn)不可逆的團(tuán)聚或者燒結(jié)。離心分離之后的銀納米顆粒和有機(jī)物的混合物,可以初步作為銀漿料保存使用。在此基礎(chǔ)上,將初步制得的銀漿料用酒精等溶劑多次清洗,去除更多的殘留有機(jī)物,再重新溶于去離子水或者低沸點(diǎn)醇中,在50°C~80°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行烘干,就可以得到具有有機(jī)包覆層的銀納米顆粒粉體。Shen[55]利用此方法制備的銀納米顆粒粉體非常純凈,如圖1-4所示。PAA包覆的銀納米顆粒粉體在室溫條件下保存3個月,仍然沒有發(fā)生團(tuán)聚或者硫化,雖然在掃面電鏡下觀察銀納米顆粒聚集在一起,但是聚集的銀納米顆粒在水溶液中可以輕易的重新分散。說明銀納米顆粒之間只是簡單的物理團(tuán)聚,并沒有破壞銀納米顆粒完整孤立的表面,形成不可逆的燒結(jié),表明了包覆層在納米顆粒制備中的重要作用。


本文編號：2984259