低溫?zé)Y(jié)納米銀焊膏電遷移和粘接熱彎曲性能研究.pdf

1、納米銀焊膏粘接材料作為一種新型的綠色無鉛熱界面材料可應(yīng)用于高溫大功率電子器件的芯片互連，由于其良好的機(jī)械性能、導(dǎo)熱性能和高溫工作特性等，逐漸受到廣泛關(guān)注。當(dāng)前針對該材料的研究主要集中于材料的燒結(jié)工藝及其粘接性能，而對納米銀焊膏粘接高溫大功率電子器件的封裝可靠性研究不多。而這些研究對納米銀焊膏在大功率器件封裝中的應(yīng)用具有重要意義。因此，本文主要針對納米銀焊膏高溫干燥時電遷移行為及溫度循環(huán)對其粘接可靠性的影響進(jìn)行了研究。通過多個試驗(yàn)設(shè)定不同

2、高溫及電場強(qiáng)度下，納米銀焊膏在高溫干燥環(huán)境中的電遷移速率，發(fā)現(xiàn)，升高溫度或增加電場強(qiáng)度，均能明顯縮短銀的電遷移發(fā)生時間，并結(jié)合Arrhenius公式，擬合得出了燒結(jié)納米銀電遷移速率與溫度和所受電場強(qiáng)度的半經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。而且，隨著時間推移，銀在電極間以“樹枝狀”的形式從負(fù)極向正極不斷“生長”。
　　 認(rèn)為氧氣在銀的電遷移過程中起著關(guān)鍵性的作用，并據(jù)此提出了高溫干燥下，銀的電遷移機(jī)理。
　　 通過自行設(shè)計(jì)可提供不同氧分壓的密閉

3、腔，驗(yàn)證了所提出的高溫干燥情況下的銀的電遷移可能機(jī)理。研究表明，減少環(huán)境氣氛中的氧氣分壓可有效地減緩納米銀電遷移的速率，并在此基礎(chǔ)上，提出了有效減輕銀的電遷移的可能方法。
　　 根據(jù)曲率法測殘余熱應(yīng)力的原理，利用自行設(shè)計(jì)的光學(xué)測試系統(tǒng)，測試了由于芯片，納米銀膜及基板熱失配導(dǎo)致的熱殘余彎曲的特征。并利用ANSYS程序?qū)ζ溥M(jìn)行了模擬分析。
　　 在-40℃～125℃之間，研究了納米銀粘接器件受溫度循環(huán)影響前后，其殘余熱彎曲變