纳米银焊点互连层界面组织研究开题报告

全文总字数：5299字

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着电子封装小型化，芯片集成度和集成电路功率提高，微电子封装技术正逐渐进入超高速发展时期。同时，电子器件的服役条件越来越苛刻^[1-2]。这对电子封装互连材料提出了更高的要求，也推动着电子封装材料的发展。其中，耐高温、大功率的电子半导体器件不断出现，使得研究和开发高热导率、高可靠性的新型芯片界面互连材料，并将其应用于高温大功率封装器件变得尤为重要。

高铅焊料[w(pb)>85%]在微电子封装的高温领域中曾广泛应用，但pb作为对人体极为有害的元素，在全球无铅化的趋势下以及各种法规实施后，高铅钎料的应用已愈来愈少^[3]。

无铅焊料中，au-20sn钎料的共晶温度为280℃，熔点较高，使得其可以承受较高的使用温度，主要应用于高温焊接或多级封装中，具有良好的导热性，润湿性与耐蚀性^[4]。但是由于金的含量极高，其价格也极为昂贵，仅在对使用温度与导热性有较高要求的特殊的电子产品中才有少数的应用。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备： 纳米银焊膏是将纳米银颗粒与分散剂、粘接剂和稀释剂等有机溶剂，通过机械搅拌、超声波震荡等方法制备而成。焊膏中银的质量分数为85%，银颗粒的尺寸为20-140nm，平均粒径为50nm。因为纳米颗粒的表面能非常大，颗粒之间极易发生团聚现象，所以在焊膏中加入分散剂，避免发生颗粒团聚。分散剂一端为附着在纳米银颗粒表面，并在表面形成化学链的酸性官能团，另一端为碳氢链。粘接剂通常为拥有长烃链的聚合物，主要作用是将分散的银颗粒粘附在一起，避免在烧结工艺过程中，在烧结层内部产生裂纹。稀释剂一般为低分子量的聚合物，主要作用是调节纳米银焊膏的粘稠性，能够在一定程度上增加焊膏的流动性。烧结前，将纳米银焊膏通过丝网印刷技术刷在陶瓷基板上，然后放到加热台上按一定的烧结工艺进行烧结。烧结工艺曲线如图1所示，压力辅助银焊膏烧结系统如图2所示。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，了解国内外研究概况和发展趋势，了解选题与社会、健康、安全、成本以及环境等因素的关系，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－7周：按照设计方案，调研如何制备纳米银焊点。

第7－10周：掌握光学显微镜、扫描电镜等分析测试仪器对焊点的界面形貌进行表征测试，并计算其孔隙率；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] wang r, boroyevich d, ning p,et al. a high temperature sic three-phase ac-dc converter design for >100℃ ambient temperature[j].ieee transactions on power electronics, 2013, 28(1):555-572.

[2] ji lina, liu jiansheng, yang zhenguo. failure analysis of bga solder joint in pcb for novel mobile phones[j].heat treatment og metals, 2007,32(sl):373-376.

[3] 薛松柏,何鹏.微电子焊接技术[m].北京:机械工业出版社,2012.