在高溫電子封裝領(lǐng)域,現(xiàn)有的高溫釬料已經(jīng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)“低溫連接,高溫服役”的技術(shù)要求,目前研究方向主要集中在瞬時(shí)液相連接和粉末固相燒結(jié)兩方面。但是兩者都存在難以解決的問(wèn)題,如高孔隙率,金屬間化合物的硬脆性,銅的易氧化性和銀的電遷移失效等問(wèn)題。因此,研究一種能有效降低焊接接頭孔隙率、不引入金屬間化合物、具有優(yōu)良性能的高溫互連材料將會(huì)極大推動(dòng)高溫電子封裝技術(shù)的進(jìn)展。本工作使用化學(xué)還原法,制備出納米級(jí)和微米級(jí)的復(fù)合Cu@Ag粉末,研究分散劑和還原劑對(duì)合成粉末形貌粒徑的影響規(guī)律,闡明其化學(xué)還原過(guò)程及沉積機(jī)理。利用電磁壓制技術(shù),高效制備致密的Cu@Ag復(fù)合焊片,探究電磁壓制電壓對(duì)焊片內(nèi)外組織及性能的影響規(guī)律。通過(guò)熱壓燒結(jié)成功制備出結(jié)合強(qiáng)度高達(dá)50MPa的銅銀復(fù)合焊點(diǎn)接頭,借助掃描電鏡和透射電鏡研究焊縫組織的形貌、相組成和微/納缺陷,揭示接頭的斷裂路徑及斷裂機(jī)理。在制備納米級(jí)Cu@Ag粉末實(shí)驗(yàn)中,以聚乙烯吡咯烷酮作為分散劑,次磷酸鈉作為還原劑,使兩者與主鹽硫酸銅的質(zhì)量比分別為3:2和1:1的條件下,成功制備出均一性良好的60-80nm類球狀銅粉。并以檸檬酸鈉同時(shí)作為配位劑及弱還原劑,原位制備出銀含量達(dá)到... 

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實(shí)驗(yàn)技術(shù)路線圖

14表2-5微米鍍銀銅粉所需要的其他設(shè)備設(shè)備名稱型號(hào)生產(chǎn)公司隔膜真空泵GM-0.33A天津津騰2.3電磁壓制Cu@Ag復(fù)合焊片的制備2.3.1電磁壓制實(shí)驗(yàn)裝置電磁壓制實(shí)驗(yàn)使用的設(shè)備為WG-IV電磁成形機(jī)，設(shè)備最大儲(chǔ)存能量60KJ，固定電容為440μF，實(shí)物圖及原理圖如下圖2-2所示。WG-IV型電磁成形機(jī)主要由四個(gè)部分系統(tǒng)所組成：電源充能系統(tǒng)、電容儲(chǔ)能系統(tǒng)、成形加工系統(tǒng)以及輔助控制系統(tǒng)。為了探究合適的壓制能量，實(shí)驗(yàn)中采用控制變量法，控制電容保持不變，通過(guò)改變電壓探究最佳工藝。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，首先在進(jìn)行充電之前通過(guò)控制系統(tǒng)預(yù)先設(shè)置充電電壓，充電后可以進(jìn)一步通過(guò)電用萬(wàn)能表對(duì)充電電壓進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，這樣能夠準(zhǔn)確地控制實(shí)際電壓，以進(jìn)行一系列準(zhǔn)確的控制變量實(shí)驗(yàn)。圖2-2粉末壓制電磁成形機(jī)實(shí)物照片及原理圖2.3.2電磁壓制放電線圈設(shè)計(jì)在粉末電磁壓制實(shí)驗(yàn)中，放電線圈的作用是將充電后電容器存儲(chǔ)的電能轉(zhuǎn)換為磁場(chǎng)能。而放電線圈的構(gòu)造尺寸、材料性能和加工質(zhì)量等影響著充電過(guò)程后電磁的分布情況和瞬時(shí)放電過(guò)程中的能量損耗。在本實(shí)驗(yàn)中采用平面螺旋狀線圈，由矩形或類圓形截面的線圈材料圍繞一圓心點(diǎn)螺旋環(huán)繞制成的，由于加工工藝較為簡(jiǎn)單且線圈內(nèi)部磁場(chǎng)分布較為均勻的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于沖壓類電磁成型實(shí)驗(yàn)中。因?yàn)樵陔姶艍褐七^(guò)程中會(huì)產(chǎn)生巨大的瞬時(shí)電流和壓力，為避免線圈在加工及壓制過(guò)程中因過(guò)大內(nèi)應(yīng)力損壞，并降低放電過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)量電阻熱，線圈原料選擇高塑韌性、低電阻率的T2紫銅。加工過(guò)程中，使用8mm紫銅板由線切割制得到平面螺旋線圈，其線圈匝數(shù)是12，截面尺寸是6mm×2mm的矩形。線圈的具體物理及結(jié)構(gòu)參數(shù)如表2-6所示。

15表2-6粉末電磁壓制平面螺旋線圈參數(shù)電阻（mΩ）電感（μF）電導(dǎo)率（mm）磁導(dǎo)率(H/m)匝間距(mm)導(dǎo)線尺寸(mm)起點(diǎn)距圓心(mm)18.646.126.85e71.26e-61.5262為防止線圈各匝之間在重放電過(guò)程中發(fā)生短路，并使整個(gè)線圈有較高的強(qiáng)度和高溫耐用性，實(shí)驗(yàn)中用30mm聚四氟乙烯板為線圈制備出一個(gè)模具外殼以在使用過(guò)程提高線圈的可靠性，如圖2-3所示。隨后，將線圈固定在聚四氟乙烯模具中后，使用環(huán)氧樹(shù)脂AB膠（A、B組分1:3比例）均勻混合后對(duì)其進(jìn)行封裝，并在外側(cè)附上一片3mm厚的絕緣電木板將紫銅線圈完全封裝在內(nèi)部。圖2-3紫銅線圈及聚四氟乙烯模具實(shí)物照片2.3.3電磁壓制實(shí)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)片設(shè)計(jì)本工作中，粉末電磁壓制是通過(guò)儲(chǔ)能線圈在放電過(guò)程中將電磁力作用于一驅(qū)動(dòng)片，隨后驅(qū)動(dòng)片再將力作用于凸模以完成整個(gè)加工過(guò)程的，即當(dāng)放電開(kāi)關(guān)閉合后，原本儲(chǔ)存在平面螺旋線圈中的巨大電能瞬間釋放，使周圍產(chǎn)生巨大的磁場(chǎng)以形成電磁力，最后再作用于凸模。根據(jù)電磁成形理論結(jié)合能量損耗可以得出凸模獲得的能量為：12（2-1）式中：W為凸模受到的能量；C為儲(chǔ)能電容；U為放電電壓；k為能量傳導(dǎo)效率。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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