1、什么是銀燒結？

銀燒結技術(shù)也被稱(chēng)為低溫連接技術(shù)，是指采用微米甚至納米級的銀顆粒（銀漿、銀膜和銀粉）通過(guò)燒結進(jìn)行材料連接的技術(shù)，是碳化硅模塊中的關(guān)鍵封裝技術(shù)。

2、銀燒結的優(yōu)勢？應用方向？

    傳統釬焊料熔點(diǎn)一般低于300 ℃，芯片釬焊連接界面在-40~125 ℃的溫度沖擊條件下，經(jīng)過(guò)約400次循環(huán)之后焊層普遍會(huì )出現退化現象，器件可靠性會(huì )受到影響。

    低溫銀燒結技術(shù)優(yōu)勢包括：

    ①  連接層主要成分為銀，導電和導熱性能優(yōu)異；

    ②  低溫連接（180℃）高溫服役，熔點(diǎn)高達961 ℃，具有較高的可靠性；

    ③  是其他焊膏使用壽命的5-10倍；

3、銀燒結的過(guò)程？

燒結工藝過(guò)程大致分為2 個(gè)步驟：

    ①  對銀膜進(jìn)行預處理，僅余極少量包覆層和納米銀顆粒，為了防止團聚使用有機物將銀顆粒隔離，顆粒之間空隙很大，結構松散。

    ②通過(guò)加溫加壓，使得納米銀顆粒之間、納米銀顆粒和燒結界面之間互相接觸，并發(fā)生固相反應。具體過(guò)程為固體銀顆粒間形成燒結頸，通過(guò)銀原子的擴散遷移，銀顆粒逐步長(cháng)大，空隙漸趨減少，連接層總體積收縮，密度增加，最后成為致密的多孔燒結體。

4、納米銀焊料

納米銀是指顆粒尺寸在1~100nm之間的單質(zhì)銀，由于尺寸效應，納米銀的熔點(diǎn)和燒結溫度遠低于塊狀銀，在室溫下即具有較高的表面活性和表面能。

為了使納米銀顆粒可以像常規焊錫膏一樣印刷或者點(diǎn)涂，通常需要向納米銀顆粒中添加表面活性劑、粘結劑和稀釋劑。納米銀焊膏中納米銀顆粒的質(zhì)量分數一般為80%～90%，銀顆粒直徑為30 nm 的焊膏燒結之前和燒結之后的顯微組織如圖所示。

經(jīng)過(guò)280 ℃燒結后，單個(gè)分散的納米銀顆粒消失，形成了均勻的、有較高致密度的、具有類(lèi)似塊狀銀性質(zhì)的燒結體，納米銀燒結材料具有更高的熔點(diǎn)、熱導率和電導率，是實(shí)現大功率模塊封裝的理想連接材料之一。

5、銀燒結的關(guān)鍵技術(shù)？

1、燒結溫度

納米銀焊膏燒結體的致密度和燒結頸均隨著(zhù)燒結溫度的提高而增強，晶粒的尺寸也明顯增大，納米銀與銅基體的界面層厚度增加，界面處可能會(huì )氧化。焊接接頭的剪切強度與燒結溫度之間均呈現正相關(guān)的趨勢，即剪切強度隨著(zhù)燒結溫度的提高而增強。

2、燒結壓力

適當的燒結壓力對接頭力學(xué)性能的提高主要表現在以下幾個(gè)方面: 一是增強納米銀焊膏與基板之間的接觸，促進(jìn)焊膏中的銀原子與基板中銅原子的相互擴散; 二是額外施加的壓力有助于接頭界面處銀顆粒的重排，提高界面處的顆粒填充密度，從而降低接頭組織的孔隙率。但是，過(guò)高的燒結壓力除了可能會(huì )損壞芯片外，過(guò)于致密的界面接觸。

有可能抑制焊膏中有機物的分解，從而降低燒結效率，增加接頭內部有機物的殘留。額外施加的壓力不利于在規模化生產(chǎn)中利用已有的焊接爐設備，且過(guò)大的壓力不利于簡(jiǎn)化封裝工藝以及提高封裝過(guò)程的自動(dòng)化。分研究者嘗試在無(wú)壓力條件下進(jìn)行納米銀焊的燒結

3、燒結氣氛

納米銀焊膏的燒結過(guò)程只有在納米顆粒表面的有機物包覆層分解后才能進(jìn)行，因此燒結氣氛中存在一定含量的氧是必須的，燒結過(guò)程中氧含量太低將無(wú)法使焊膏中的有機物完全分解揮發(fā)，影響焊接接頭的致密性。但燒結氣氛中過(guò)高的氧含量將會(huì )導致銅基材表面生成銅的氧化物( CuOx，x = 1 或者2)］，如圖所示，接頭界面脆性增強，在應力作用下容易成為裂紋源，從而降低接頭的力學(xué)性能。

通過(guò)控制納米銀焊膏固化階段的氧含量，并利用甲酸減少陶瓷襯板表面銅的氧化，實(shí)現了IGBT功率模塊芯片與陶瓷襯板在無(wú)燒結壓力、襯板表面無(wú)鍍層條件下的可靠連接，剪切強度達到25MPa。

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