纳米银膜烧结界面的断裂特性与微观结构演变

纳米银浆料在电子设备及交通运输领域应用广泛,但传统浆料需依赖化学分散剂。为此,纳米银膜无需化学分散剂、且具有预成型尺寸,成为芯片粘接应用中纳米银浆料的前景替代方案。目前,银膜的键合机制虽已得到广泛研究,但其烧结微观结构与力学性能之间的关系尚不明确。本文正是针对这一问题,介绍了两种银膜烧结界面断裂模型,为银膜的可靠应用提供理论支撑。

银膜烧结后的银基底实物图.png

图一:银膜烧结后的银基底实物图


银膜与基底的横截面扫描电镜图像.png

图二:银膜与基底的横截面扫描电镜图像,烧结温度分别为(a,b)210(c,d)250(e,f)290,施加压力为5 MPa等温烧结15分钟。


       图一展示了在不同烧结条件下的银基底接头的断裂形貌,其中残留的纳米银膜用红色虚线标出。如图一a所示,在银基底表面观察到少量残留纳米银膜。这表明在210℃烧结后,断裂主要沿着纳米银膜与银基底的界面扩展,说明界面结合效果不佳。图一b显示当烧结温度提升至250℃时,残留纳米银膜的面积占比显著增加,说明纳米银膜与银基底界面的断裂受到有效抑制。残留的纳米银膜明显增多,表明纳米银膜与银基底之间的界面裂纹受到抑制。如图一c所示,当烧结温度达到290℃时,银基底表面几乎完全被纳米银膜覆盖,这证明裂纹在纳米银膜中传播,并在290℃时实现了相对可靠的界面结合。

图二进一步揭示了烧结温度对纳米银膜的烧结微观结构及其与银基体之间的界面微观结构具有显著影响。图二a显示,210℃烧结后,纳米银膜中可见均匀的孔隙且银基体与纳米银膜界面处存在微裂纹。图二b表明,纳米银膜与银基体界面处存在不明显的偏析层。图二c、d显示当烧结温度升至250℃时,纳米银膜中的银晶粒明显粗化,晶界融合形成孤立孔隙,且偏析层消失。图二e、f进一步表明,将烧结温度提升至290℃后,纳米银晶粒尺寸相应增大,同时纳米银膜与银基体之间形成了紧密结合的界面。由此可见,提高烧结温度能促进纳米银晶粒粗化及银基体与纳米银膜间界面结合的形成。


烧结银膜(含水印).jpg


如需了解产品详情或申请样品,欢迎拨打汉源微电子产品热线 400-086-1189,或发送邮件至 400@solderwell.com。


广州汉源新材料股份有限公司 粤ICP备17007166号-1

网站建设:互诺科技