燒結銀是目前唯一在功率芯片封裝領域成功商用的低溫互連、高溫服役熱界面材料。但是應用中仍有一些不足需要克服,首先,現(xiàn)有的燒結工藝時間較長;另外,燒結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組織的微觀形貌,選擇乙二醇作為論文中漿料的有機溶劑。對以上醇基漿料進行拉曼和差熱分析,得出論文制備的醇基漿料具有優(yōu)異的燒結性能。其次,為了防止燒結銀組織在服役過程中進一步收縮,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納米顆粒復合漿料的燒結過程。發(fā)現(xiàn)Si C納米顆粒的復合,阻礙了燒結組織的收縮粗化,細化了燒結組織。細化后燒結組織的孔隙率由14.1%增加至27.4%;晶粒尺寸由375.9 nm減小至140.8nm;熱導率由306 W/m·K下降到184 ... 

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

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

不同反應溫度條件制備的銀納米顆粒的TEM圖片[54]

圖1-2不同反應溫度條件制備的銀納米顆粒的TEM圖片[54]在化學還原法制備銀納米顆粒的方法基礎上,通過對還原得到的反應產(chǎn)物進行處理,可以制備尺寸均勻的銀納米顆粒粉體。化學還原法合成銀納米顆粒后,再通過離心分離的方法,去除殘余反應液,此時得到的銀納米顆粒仍然處于有機物溶劑中。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)不可逆的團聚或者燒結。

在化學還原法制備銀納米顆粒的方法基礎上,通過對還原得到的反應產(chǎn)物進行處理,可以制備尺寸均勻的銀納米顆粒粉體�；瘜W還原法合成銀納米顆粒后,再通過離心分離的方法,去除殘余反應液,此時得到的銀納米顆粒仍然處于有機物溶劑中。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)不可逆的團聚或者燒結。離心分離之后的銀納米顆粒和有機物的混合物,可以初步作為銀漿料保存使用。在此基礎上,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物,再重新溶于去離子水或者低沸點醇中,在50°C~80°C溫度范圍內(nèi)進行烘干,就可以得到具有有機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,表明了包覆層在納米顆粒制備中的重要作用。


本文編號：2984259