
北京飛馳科學儀器有限公司

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燒結銀膠在半導體中使用廣泛,其應用主要集中于高功率、高溫、高可靠性場景,如光電子器件封裝、航空航天、汽車電子等領域。
但是,在高溫的嚴苛環境下,燒結銀膠仍有著嚴重的孔洞以及氧化問題,最終導致接點劣化。現在,利用行星式球磨機所提供的機械合金技術,制備出新型的銀銦合金(Ag-In alloy)膠。銀銦合金具有更優的熔融態流動性,可填充微小間隙,減少界面空洞;且由于銦的加入,可抑制銀的硫化/氧化,在高溫高濕環境中具備更強的抗腐蝕性。
Ag-In合金制備方法
行星式球磨機
PULVERISETTE 7 加強型
設備:行星式球磨機PULVERISETTE 7 加強型
研磨材質:氧化鋯
樣品:A:銀粉B:銀粉+20%銦粉
球料比:7.5:1
轉速:600rpm
時間:10h
將罐內樣品以500目過篩后,再制備成黏著膠。
SEM/TEM 結果
(a)處理前 Ag 粉
(b)處理前 In 粉
(c)處理后 Ag 樣品
(d)處理后 Ag-In 樣品
研磨后得到的合金具有納米晶nanocrystalline結構。
推測此結構來自于行星式球磨機持續提供給Ag與In粉末的高能量,造成大量的晶粒邊界累積而成。
粒徑分布 結果
經過研磨之后的Ag-In與Ag,粒徑明顯均得到明顯細化。以主要的粒徑成分來看,分別從28μm細化至13μm以及約6μm。由于Ag粉/In粉本身具有延展性,故在研磨過程會產生冷焊效應,造成明顯的團聚,可通過添加適當的硬脂酸來有效地抑制。
剪切力測試 結果
所有測試均在300℃的高溫下進行,上圖為在高溫存儲時間50h、100h、1000h與2000h四個階段的材料剪切力變化趨勢。
實 驗 結 論
? 純銀膠因為孔洞小于銅金屬所需的擴散路徑,雖然沒有產生Cu2O的問題,但無法避免孔洞隨著HTS時間增加而擴大的現象,因此在機械性質上不穩定,高溫穩定度也不理想。? 20MPa條件下的Ag-In膠由于較高的鍵合壓力,改善了銅擴散的問題,并且In本身可抑制孔洞擴大的現象,在元件特性上有明顯提升。? 通過 FRITSCH 的高能行星式球磨機,創造了一種嶄新的機械合金方法,利用此方法得到的組件,在界面空洞控制、機械柔性與抗熱疲勞、長期化學穩定性等方面,具有更強的性能,在半導體相關材料的研發上擁有極高的潛力。
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