
北京飞驰科学仪器有限公司

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烧结银胶在半导体中使用广泛,其应用主要集中于高功率、高温、高可靠性场景,如光电子器件封装、航空航天、汽车电子等领域。
但是,在高温的严苛环境下,烧结银胶仍有着严重的孔洞以及氧化问题,最终导致接点劣化。现在,利用行星式球磨机所提供的机械合金技术,制备出新型的银铟合金(Ag-In alloy)胶。银铟合金具有更优的熔融态流动性,可填充微小间隙,减少界面空洞;且由于铟的加入,可抑制银的硫化/氧化,在高温高湿环境中具备更强的抗腐蚀性。
Ag-In合金制备方法
行星式球磨机
PULVERISETTE 7 加强型
设备:行星式球磨机PULVERISETTE 7 加强型
研磨材质:氧化锆
样品:A:银粉B:银粉+20%铟粉
球料比:7.5:1
转速:600rpm
时间:10h
将罐内样品以500目过筛后,再制备成黏着胶。
SEM/TEM 结果
(a)处理前 Ag 粉
(b)处理前 In 粉
(c)处理后 Ag 样品
(d)处理后 Ag-In 样品
研磨后得到的合金具有纳米晶nanocrystalline结构。
推测此结构来自于行星式球磨机持续提供给Ag与In粉末的高能量,造成大量的晶粒边界累积而成。
粒径分布 结果
经过研磨之后的Ag-In与Ag,粒径明显均得到明显细化。以主要的粒径成分来看,分别从28μm细化至13μm以及约6μm。由于Ag粉/In粉本身具有延展性,故在研磨过程会产生冷焊效应,造成明显的团聚,可通过添加适当的硬脂酸来有效地抑制。
剪切力测试 结果
所有测试均在300℃的高温下进行,上图为在高温存储时间50h、100h、1000h与2000h四个阶段的材料剪切力变化趋势。
实 验 结 论
• 纯银胶因为孔洞小于铜金属所需的扩散路径,虽然没有产生Cu2O的问题,但无法避免孔洞随着HTS时间增加而扩大的现象,因此在机械性质上不稳定,高温稳定度也不理想。• 20MPa条件下的Ag-In胶由于较高的键合压力,改善了铜扩散的问题,并且In本身可抑制孔洞扩大的现象,在元件特性上有明显提升。• 通过 FRITSCH 的高能行星式球磨机,创造了一种崭新的机械合金方法,利用此方法得到的组件,在界面空洞控制、机械柔性与抗热疲劳、长期化学稳定性等方面,具有更强的性能,在半导体相关材料的研发上拥有极高的潜力。
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