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善仁 新材总结出烧结过程中纳米银颗粒显微组织的演变规律及机制、有机包覆层的分解过程及机制、纳米银烧结体高温服役过程中的可靠性以及纳米银颗粒的室温烧结机理等问题,供客户选择烧结银时作为重要的参考依据。
善仁新材复合纳米银膏烧结体导热性能的研究
在电子领域,用于连接芯片和散热基板,降低其接触热阻并提高器件散热性能的材料被称为热界面材料。近年来第三代半导体技术的飞速发展给热界面材料的性能带来了的挑战:
一方面,第三代半导体材料自身的热导率已经非常,比如碳化硅热导率可以达到83.6Wm-1K-1,这对热界面材料的导热性能提出了较高要求。如果热界面材料热导率过低就会在连接界面处聚集大量热量,从而降低互连结构的可靠性;另一方面,碳化硅等第三代半导体功率器件的工作温度可以达到260℃甚至更高,传统热界面材料的服役温度上限,这对热界面材料的高温服役可靠性提出了较高要求。
由于纳米银理论上可以低温烧结、高温服役并且热导率上限可达429Wm-1K-1,使得该材料正成为具潜力的第三代半导体功率器件用热界面材料。
然而,现阶段用作热界面材料的纳米银膏通常由单一尺寸的纳米银颗粒和有机物混合而成,其烧结体存在孔隙率高、晶粒尺寸小等问题,导致其烧结体热导率相较于理论热导率还有广阔的提升空间。
一是复合纳米银烧结体与其它单一尺寸纳米银烧结体相比,其孔隙率始终保持低(在室温至270℃的烧结温度范围内孔隙率基本保持在13.5%左右);二是复合纳米烧结银烧结体晶粒尺寸在烧结温度130℃后,始终大于其它单一尺寸纳米银膏(烧结温度为270℃的复合纳米银膏烧结体的平均晶粒尺寸为56.8nm);三是复合纳米银膏烧结体中存在大量的共格孪晶,孪晶界有利于提高烧结体导热性能。