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發(fā)布時間：2022-02-10 16:09
納米Ag和納米Cu是目前納米互連材料研究的熱點,但是Cu易發(fā)生氧化,Ag的抗電化學(xué)遷移性能太差,制約了二者的使用。而且單質(zhì)的納米材料燒結(jié)體存在致密度不高、導(dǎo)電性不佳、抗熱循環(huán)性能差等缺點,且進行燒結(jié)互連時需要施加壓力,為電子器件的制造增加了工藝難度。所以,尋求一種同時兼具抗氧化性和抗電化學(xué)遷移性的材料成為目前納米互連材料的重要研究方向。本文設(shè)計并制備了一種同時兼具抗氧化性和抗電化學(xué)遷移性的Ag-Cu二元合金的納米顆粒,制備方法簡單,產(chǎn)率高。利用這種納米顆粒與微米Ag顆粒相互搭配制備出微納混合焊膏,在致密度、機械強度、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性能相比于傳統(tǒng)單質(zhì)金屬納米焊膏都有了較大提升。采用化學(xué)液相還原法制備了納米Ag-Cu固溶體顆粒和微米Ag顆粒,并探究了不同的原料選擇和工藝參數(shù)對顆粒形貌和粒徑的影響。發(fā)現(xiàn)當使用強還原劑同時還原AgNO3和Cu（NO3）2且以檸檬酸為分散劑時,得到納米Ag-Cu固溶體顆粒;當以弱還原劑抗壞血酸還原AgNO3且以PVP為分散劑時,得到微米Ag顆粒。且不同的滴加方式和反應(yīng)溫度都會對...
【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)】：84 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
SiC器件的發(fā)展歷程[5]
?泄ひ瞪系撓τ茫??匝芯咳?員通常從納米顆粒制備、焊膏有機物調(diào)配和燒結(jié)工藝三個方面對互連材料和互連工藝進行研究探索[23]。并且隨著對工藝和材料的研究的深入，反過來對互連材料的連接機理和相關(guān)理論的完善也產(chǎn)生了巨大的推動作用。這促使研究人員進一步優(yōu)化焊膏成分、調(diào)整焊膏配比、優(yōu)化互連工藝。材料、工藝、理論[24]三者成為有機的整體、共同進步發(fā)展。目前為了解決Ag、Cu各自的缺點，主要有三種解決辦法：(1)通過將納米Ag和納米Cu顆粒機械混合；(2)制備Cu@Ag核殼結(jié)構(gòu)的納米顆粒；(3)制備Ag-Cu納米合金，示意圖如圖1-2.。以上三種是目前研究人員正在研究和嘗試的方法，希望能夠達到互相抑制電化學(xué)遷移性和氧化性。而其中的Ag-Cu納米合金被視為最有可能達到目的的辦法。圖1-2三種處理方式示意圖1.2.2納米Ag/納米Cu顆�；旌虾父嗟闹苽銵i[25]等人采用100nm左右的納米Ag和納米Cu進行混合，制備出Ag/Cu混合焊膏，之后采用低溫?zé)Y(jié)的方式，對Cu-Cu進行互連，燒結(jié)溫度為250℃。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這種方式配制的焊膏互連效果并不好，剪切強度較低，僅為20.32MPa如圖1-3所示。胡[26]等人采用多元醇法，分別制備了納米Cu顆粒和納米Ag顆粒，Ag顆粒的粒徑為40-60nm，Cu顆粒的粒徑為100-120nm，這在粒徑上形成了一定的梯度。并按照Ag/Cu比例為2:1和3:1制備出兩種不同的焊膏，分別對Cu母材進行低溫?zé)Y(jié)連接，燒結(jié)溫度300℃，連接壓力為5MPa，保溫時間20min。實驗發(fā)現(xiàn)，隨著Cu的加入，互連接頭的剪切強度有所下降。在斷口處進行EDS面掃描分析發(fā)現(xiàn)，發(fā)生塑性變形的位置多是富含Ag元素的，說明Ag的連接效果要優(yōu)于Cu元素。而且在對焊膏顆粒進行XRD表征時，如圖1-4所示，Cu納米顆粒仍然有明顯的氧化相。
哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文5圖1-3互連接頭剪切強度[25]圖1-4Cu納米顆粒XRD衍射圖譜[26]清華大學(xué)鄒貴生等[27]分別制備了納米Ag顆粒和納米Cu顆粒，并將其混合。之后對混合焊膏進行熱性能分析，進行TG-DSC測試，結(jié)果如圖1-5所示。在250℃之前，混合焊膏質(zhì)量一直在下降，這是有機包覆劑在逐漸分解揮發(fā)。但是當溫度達到250℃之后，質(zhì)量突然增加，說明Cu發(fā)生了氧化現(xiàn)象。圖1-5Ag-Cu混合納米焊膏TG/DSC曲線和不同溫度燒結(jié)后的XRD圖譜[27]綜合以上研究的分析結(jié)果，納米Ag和納米Cu的機械混合并不能很好的實現(xiàn)抗氧化性和抗電化學(xué)遷移性的目標。首先納米Cu本身就極易氧化，表面需要有機包覆劑保護，以確保在燒結(jié)之前不會出現(xiàn)氧化。但是在燒結(jié)過程中，一旦有機物分解，Cu顆粒便會暴露在空氣中，之后便會發(fā)生氧化，這也說明這種簡單
【參考文獻】：
碩士論文
[1]納米Ag/Cu復(fù)合焊膏的低溫?zé)Y(jié)連接研究[D]. 胡坤.武漢工程大學(xué) 2018
本文編號：3619133
【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)】：84 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
SiC器件的發(fā)展歷程[5]
?泄ひ瞪系撓τ茫??匝芯咳?員通常從納米顆粒制備、焊膏有機物調(diào)配和燒結(jié)工藝三個方面對互連材料和互連工藝進行研究探索[23]。并且隨著對工藝和材料的研究的深入，反過來對互連材料的連接機理和相關(guān)理論的完善也產(chǎn)生了巨大的推動作用。這促使研究人員進一步優(yōu)化焊膏成分、調(diào)整焊膏配比、優(yōu)化互連工藝。材料、工藝、理論[24]三者成為有機的整體、共同進步發(fā)展。目前為了解決Ag、Cu各自的缺點，主要有三種解決辦法：(1)通過將納米Ag和納米Cu顆粒機械混合；(2)制備Cu@Ag核殼結(jié)構(gòu)的納米顆粒；(3)制備Ag-Cu納米合金，示意圖如圖1-2.。以上三種是目前研究人員正在研究和嘗試的方法，希望能夠達到互相抑制電化學(xué)遷移性和氧化性。而其中的Ag-Cu納米合金被視為最有可能達到目的的辦法。圖1-2三種處理方式示意圖1.2.2納米Ag/納米Cu顆�；旌虾父嗟闹苽銵i[25]等人采用100nm左右的納米Ag和納米Cu進行混合，制備出Ag/Cu混合焊膏，之后采用低溫?zé)Y(jié)的方式，對Cu-Cu進行互連，燒結(jié)溫度為250℃。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這種方式配制的焊膏互連效果并不好，剪切強度較低，僅為20.32MPa如圖1-3所示。胡[26]等人采用多元醇法，分別制備了納米Cu顆粒和納米Ag顆粒，Ag顆粒的粒徑為40-60nm，Cu顆粒的粒徑為100-120nm，這在粒徑上形成了一定的梯度。并按照Ag/Cu比例為2:1和3:1制備出兩種不同的焊膏，分別對Cu母材進行低溫?zé)Y(jié)連接，燒結(jié)溫度300℃，連接壓力為5MPa，保溫時間20min。實驗發(fā)現(xiàn)，隨著Cu的加入，互連接頭的剪切強度有所下降。在斷口處進行EDS面掃描分析發(fā)現(xiàn)，發(fā)生塑性變形的位置多是富含Ag元素的，說明Ag的連接效果要優(yōu)于Cu元素。而且在對焊膏顆粒進行XRD表征時，如圖1-4所示，Cu納米顆粒仍然有明顯的氧化相。
哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文5圖1-3互連接頭剪切強度[25]圖1-4Cu納米顆粒XRD衍射圖譜[26]清華大學(xué)鄒貴生等[27]分別制備了納米Ag顆粒和納米Cu顆粒，并將其混合。之后對混合焊膏進行熱性能分析，進行TG-DSC測試，結(jié)果如圖1-5所示。在250℃之前，混合焊膏質(zhì)量一直在下降，這是有機包覆劑在逐漸分解揮發(fā)。但是當溫度達到250℃之后，質(zhì)量突然增加，說明Cu發(fā)生了氧化現(xiàn)象。圖1-5Ag-Cu混合納米焊膏TG/DSC曲線和不同溫度燒結(jié)后的XRD圖譜[27]綜合以上研究的分析結(jié)果，納米Ag和納米Cu的機械混合并不能很好的實現(xiàn)抗氧化性和抗電化學(xué)遷移性的目標。首先納米Cu本身就極易氧化，表面需要有機包覆劑保護，以確保在燒結(jié)之前不會出現(xiàn)氧化。但是在燒結(jié)過程中，一旦有機物分解，Cu顆粒便會暴露在空氣中，之后便會發(fā)生氧化，這也說明這種簡單
【參考文獻】：
碩士論文
[1]納米Ag/Cu復(fù)合焊膏的低溫?zé)Y(jié)連接研究[D]. 胡坤.武漢工程大學(xué) 2018
本文編號：3619133
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