基于ENEPIG镀层的无压纳米银膏烧结失效分析

总结了在化学镍钯浸金(ENEPIG)镀层上采用纳米银膏进行无压烧结时出现的失效模式。通过分析烧结镀层的微观形貌及力学性能,确认界面污染、烧结不充分及镀层缺陷是导致烧结失效的主要原因。应特别关注镍原子向镀层表面扩散导致的烧结失效风险。为保证烧结质量的稳定性和可靠性,需要充分重视界面的洁净度,对芯片、基板的存储条件和存储寿命实施严格管控,还需要优化烧结曲线,充分考虑溶剂释出所需时间、烧结峰值温度及其停留时间、降温速率等因素。研究结果为纳米银膏的无压烧结研究提供了新的理论参考。

高功率半导体用纳米银焊膏的研究现状

第3代半导体作为核心部件,使得更紧凑、高频率、高功率的电子器件在射频和微波电子、能源转换与储存、雷达和通信等领域展现出广泛的应用潜力。然而,高性能电子器件对其封装材料的导电性、导热性以及连接处的机械性能提出了更为严格的要求。纳米银焊膏因其卓越的低温烧结性能和在高温环境下的出色表现引起了广泛关注。然而,国内银粉和银焊膏产品的质量相对较低,且研发过程缺乏理论指导,必须依赖进口材料。基于高功率半导体用纳米银焊膏,综述了通过液相化学还原法合成纳米银粉的研究进展,以及纳米银焊膏的烧结机理、影响其性能的因素和控制方法,有望为国内纳米银焊膏的研发和生产提供有益的指导和支持。

纳米银浆低温烧结工艺及可靠性分析

对纳米银浆烧结前后的微观组织形貌进行分析,研究了不同烧结温度、烧结时间和升温速率对纳米银浆烧结样件剪切强度的影响,并对比分析了Au80Sn20和纳米银浆两种不同连接材料对GaN芯片散热性能的影响。结果表明:GaN芯片通过纳米银浆烧结到管壳后,银层与金层之间存在一个明显的互扩散层,实现了芯片和壳体之间优异互连。在烧结温度200℃、时间90 min、升温速率5℃/min的烧结条件下,样件剪切强度可达47.2 MPa。纳米银浆与Au80Sn20装配的芯片温度分布基本一致,但纳米银浆散热性能优于Au80Sn20。在经历温度冲击、扫频振动、温度循环及射频老炼试验后,纳米银浆烧结的芯片热阻波动不明显,剪切力性能略微提升。

大功率器件低温烧结纳米银膏的研究进展

当前电子信息技术发展迅速,功率器件朝着高功率、高集成、小型化方向发展,但高功率给功率器件封装和热处理技术也带来了巨大挑战。纳米银膏可实现低温烧结高温服役,有着优异的电热学性能、机械可靠性和耐高温性能,因此广泛应用于大功率器件封装。本文归纳总结了纳米银膏的研究进展,从纳米银制备、银膏制备、烧结工艺等三个方面进行了展开说明。结合不同制备方法、优化还原工艺,可以更有效控制颗粒形貌与粒径,减少团聚;开发低沸点有机体系,掺杂不同电子材料可得到新型纳米银膏产品,从而满足低温烧结要求以及不同的烧结工艺和性能需要。

镀银板表面粗糙度对纳米银焊膏快速烧结互连质量的影响

通过施加15 MPa的压力,在265℃空气气氛下使用预制完成的镀银板表面印刷纳米银焊膏组装的三明治结构制备烧结银连接层。研究了3种铜镀银板表面粗糙度对烧结银连接界面结合强度的影响。研究结果表明,烧结时间为8 min、镀银板算术平均表面粗糙度为1.630μm、最大粗糙度深度为12.030μm时,可以有效促使烧结银连接层与基板表面形成高强度的冶金连接和机械联锁,最终获得了61.09 MPa的高剪切强度,表明烧结银层与烧结界面的结合强度得到了较大提升。研究结果可为选择合适的基板粗糙度提供实验依据,从而获得高强度、高可靠性的低温快速烧结银互连接头。

全自动印刷机在陶瓷天线中的应用

GPS陶瓷天线可以进行高精度的信息传递和精准定位,应用市场广阔。全自动陶瓷天线印刷机,具有自动化、智能化和无人化生产的优秀特质,有效解决了GPS陶瓷天线的印刷银浆、印刷锡膏等工艺流程。

化学还原法制备纳米银颗粒及纳米银导电浆料的性能

采用化学还原法,在水相中,以硼氢化钠为还原剂,月桂酸为分散剂,通过还原银氨络合物溶液制备了纳米银胶体,之后通过调节胶体的pH值,分离出了纳米银颗粒。TEM和XRD分析表明,该纳米银颗粒的平均粒径大约为17 nm,集中分布于5～30 nm,且无明显的团聚现象;红外光谱分析表明该纳米银颗粒表面包覆有月桂酸,紫外光谱表明制得的纳米银胶体在397 nm处有较强的吸收峰。将分离出的"湿"纳米银颗粒作为功能相,加入预先配制的载体相中,运用机械搅拌和超声分散等手段,制得了纳米银导电浆料。热重分析表明该浆料含有约67%(质量分数)的金属银,在220℃下烧结2 h后,其电阻率为4.2×10-5Ω.cm。经微细笔直写后,其线条的分辨率可以达到60μm。

磁场对Sn-0.3Ag-0.7Cu焊点显微组织及性能影响研究

以Sn-0.3Ag-0.7Cu(SAC0307)低银无铅钎料焊点为研究对象,在焊点凝固过程中施加2.3T匀强磁场,通过观察低银无铅焊点显微组织变化,揭示磁场对焊点凝固及固态扩散行为影响;利用Fe、Ni增强元素对比得出SAC0307在不同环境下的凝固和固态扩散行为。将焊点置于电流密度为3×10~3 A/cm^3的磁电耦合环境下,观察了磁电耦合条件下焊点的显微组织演变过程,并总结了磁场对焊点电迁移行为的影响。结果表明:静磁场条件下,焊点界面处IMC形态由扇贝状向针状转变;IMC倾向于向钎料内部快速生长;Fe、Ni的加入进一步促进IMC生长。

高热导率纳米银胶在大功率器件上的应用

对高热导率纳米银胶进行了性能分析,并与Au80Sn20焊料进行了对比;将其应用于一大功率器件,通过对粘结芯片进行剪切力测试,验证了纳米银胶具有可靠的连接强度;调整粘结样品的键合参数,并对键合丝进行拉力测试,结果在正常范围内;对器件进行热阻测试,与Au80Sn20焊料烧结对比,温度分布基本一致;进一步进行各项电性能测试,器件各参数正常。各项结果表明,此纳米银胶可替代Au80Sn20焊料烧结,应用于大功率器件上。

银浆中的玻璃粉对晶硅太阳电池串联电阻的影响

研究了丝网印刷银电极中玻璃粉对晶体硅太阳能电池的串联电阻的影响。通过制备不同含量的玻璃粉银浆料,以及对浆料的体电阻率、接触电阻和焊接拉力等性能的表征测试,发现银粉颗粒间隙是造成银电极体电阻增大的主要因素,在一定范围内,用PbO-SiO2系玻璃粉有助于降低银电极体电阻和接触电阻,增加焊接拉力。

纳米颗粒增强SAC0307锡膏焊点的分析

研究了纳米颗粒添加对低银SAC0307锡膏焊点显微组织和力学性能的影响.结果表明,添加纳米铜颗粒的焊点钎料共晶区中岛状Cu_6Sn_5相尺寸大、且难于弥散分布,添加量超过0.3%时,Cu_6Sn_5相极易在液/气界面聚集、合并和长大,导致钎料流动性变差、锡膏中助焊剂气体难于逸出而形成气孔.而添加0.1~5.0%纳米银颗粒的焊点均无气孔产生,其焊点钎料中的Ag3Sn相尺寸小易于弥散分布,且β-Sn初晶相细化明显.随纳米银添加量的增加,焊点抗剪强度先增加后降低,0.5%添加量时抗剪强度最大、较相同条件下的SAC0307焊点提高了30.8%.

多层陶瓷电容器端电极耐焊接热性能下降原因分析

针对多层陶瓷电容器端电极耐焊接热性能下降的问题,运用扫描电子显微镜分析了端电极表面锡铅镀层的微观结构,并用其附带的能谱仪对其成分进行了分析,找出了端电极耐焊接热性能下降的原因。结果表明:在对多层陶瓷电容器三层端电极中的底层银端浆进行烧结的过程中,由于烧结工艺控制不合理,导致银层部分出现较多的玻璃料物质溢出,因玻璃料物质不导电,在电镀时就会造成表面镀层的不连续致密,从而使得多层陶瓷电容器端电极的可靠性下降,耐焊接热性能降低。

背面银浆中玻璃粉对太阳能电池背电极焊点的影响研究

文章制备了3款玻璃化转变温度(T_g)不同的无铅玻璃粉,将其与银粉和有机载体混合配制成太阳能电池背面银浆,并通过印刷、烘干、烧结和焊接等工艺制备了晶硅太阳能电池的背电极焊点。文章提出了背电极焊点剥离的3种模式,研究了玻璃粉T_g对背电极焊点常规剥离附着力及剥离模式的影响,并选取了T_g适中的玻璃粉制备背面银浆,进一步研究了玻璃粉含量对背电极焊点高温老化后的剥离附着力及剥离模式的影响。

倒装发光二极管灯丝散热性能的研究

发光二极管(LED)灯丝已成为研究热点,通过扫描电子显微镜(SEM)对LED倒装芯片焊接进行观察,发现锡膏焊接形成了第三相,而银胶固晶仅仅起粘结作用.采用推拉力和正向电压(@20mA)测试发现,锡膏固晶的芯片推拉力是银胶的2倍,正向电压波动范围远小于银胶固晶.对锡膏固晶的热分布进行模拟和测试,发现灯丝中间温度高,两端温度低,理论与测试数据基本吻合.结果表明,锡膏焊接固晶方法更适合制备倒装LED.

复合导电填料导电胶的研究(英文)

在铜粉表面进行化学镀银,获得银铜导电粉。把镀银铜粉与1%的TiFeCoNi纳米合金粉混合,制成复合导电填料。用环氧树脂、复合导电填料和固化剂混合制成导电胶粘剂。对导电胶的性能进行了测试。结果表明,当导电填料占导电胶重量比的70%时,导电率可达0.005Ω·cm。最佳的固化条件是130℃、保温3 h。把导电胶放在85℃条件下保温600 h,导电胶的电阻率和剪切强度变化量不超过20%。导电胶的电阻随使用温度的变化类似于金属电阻的变化规律。

高温钎料焊膏研究进展

针对高温钎料使用便利性的需求,综述了高温钎料焊膏的相关研究现状。介绍了焊膏各组分在焊膏制备和钎焊中的作用,阐述了镍基、铜基、银基、钛基和金基五种常用高温钎料及其焊膏的应用与发展趋势,为高性能高温钎料焊膏的开发提供了参考。

碳化硅功率模块焊接工艺研究进展

碳化硅(SiC)模块的封装技术是目前电力电子行业关注的热点,焊接材料和工艺是影响模块可靠性的关键环节。详细分析了当前国内外业界已使用或正在研究的焊接材料和工艺,包括应用于传统硅(Si)功率模块和SiC功率模块的常规无铅钎料、低温纳米银烧结、固液互扩散连接和纳米铜焊膏等。分析了各种工艺的焊接过程、焊层性能及存在的问题,明确了今后SiC功率模块高温封装焊接技术的发展方向,即低温纳米银烧结技术和固液互扩散技术将会是SiC功率模块焊接工艺的优选。

纳米银双面烧结SiC半桥模块封装技术

为满足雷达阵面高功率密度的需求,SiC宽禁带半导体器件在电源模块应用中逐步取代传统硅功率器件。传统焊接及导电胶粘工艺存在导电性能差、热阻大、高温蠕变等缺点,无法发挥SiC功率器件高结温和高功率的优势。纳米银烧结是大功率器件最合适的界面互连技术之一,具有低温烧结高温使用的优点和良好的高温工作特性。文中针对高功率电源模块大电流传输对低压降及高效散热的需求,基于高功率半桥电源模块开展了SiC芯片的纳米银双面烧结工艺技术研究,突破了成型银焊片制备、纳米银焊膏高平整度点涂、无压烧结等关键技术,并通过烧结界面微观分析以及芯片剪切强度和焊片剥离强度测试对烧结工艺参数进行了优化。最后对半桥模块进行了静态测试和双脉冲测试。该模块的栅极泄漏电流<1.5 n A,开关切换时间<125 ns,漏极电压过冲<12.5%,满足产品应用需求。

银基焊膏的研究进展

银具有高导电导热、耐腐蚀、抗氧化、延展性好等特性,制粉后添加不同合金元素与助焊剂以合适的比例混合制得的焊膏,在金属焊接与电子表面装联领域有着广泛的应用。结合近年来银基焊膏的最新研究进展,综述了银基焊膏中焊粉与助焊剂的研究现状,展望了银基焊膏的发展趋势。

化学还原法原位制备石墨烯/纳米银复合粉体及其导电性能

以水合肼为还原剂,PVP为分散剂,在反应温度为60℃,p H为6条件下同时还原氧化石墨烯和硝酸银,原位制备石墨烯/纳米银复合粉体。通过扫描电镜、X射线衍射、红外吸收光谱和拉曼光谱等手段研究溶液中硝酸银的质量浓度对石墨烯/纳米银复合粉体形貌与结构的影响。用石墨烯/纳米银复合粉体替代部分微米银粉制备低温固化导电浆料,对其导电性能进行研究。结果表明:银纳米粒子分布于石墨烯片层之间。当反应溶液中硝酸银的质量浓度为0.75 g/L,氧化石墨烯质量浓度为0.25 g/L时,获得分散性好,粒径均匀的石墨烯/纳米银复合粉体,且负载在石墨烯片层上的银纳米粒子的粒径集中在100 nm左右。用石墨烯/纳米银复合粉体替代4%微米银粉制备导电浆料,浆料的体积电阻率为1.8×10-5Ω·cm,与未添加石墨烯/纳米银复合粉体的导电浆料相比,电阻率降低61.7%。