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刘雁鹏1,夏志东1,周炜1,郑庆华1,郭福1,2
LIU Yanpeng1, XIA Zhidong1, ZHOU Wei1,ZHENG Qinghua1, GUO Fu1,2
摘要: 第三代宽禁带半导体材料的快速发展,对高温封装连接材料提出了更严格的要求,纳米银焊膏以其“低温烧结、高温服役”的特性被视为最有潜力的高温封装连接材料之一。但纳米银焊膏烧结所得接头仍存在高孔隙率的问题,而微米银与纳米银混合可有效提降低烧结接头的孔隙率,基于此研究了纳米银颗粒的可控制备及其与微米银颗粒混合后的烧结连接性能。采用化学还原法制备纳米银,探究了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与硝酸银(AgNO3)质量比以及反应溶液pH值对纳米银颗粒粒径的影响。发现当PVP与AgNO3质量比为1:4、反应溶液pH值为10时,可获得平均粒径约143 nm且分散良好的纳米银颗粒。将该纳米银与微米银以不同质量比混合并制备成微纳米银焊膏后用于裸铜键合。结果表明,微米银可提高焊膏中颗粒的初始堆积密度,同时基于纳米银“低温烧结”的特点实现了纳米与纳米颗粒以及纳米与微米颗粒之间的烧结连接,两者的共同作用显著降低烧结层的孔隙率的同时提升了Cu-Cu接头的剪切强度,当微米银与纳米银质量比为1:5时,所得烧结接头的孔隙率为0.6%,剪切强度为21.8 MPa。该研究结果为进一步促进银焊膏在高温封装领域的应用提供了参考。