FRITSCH球磨-制備新型銀銦合金膠材料

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銀銦合金

燒結(jié)銀膠在半導(dǎo)體中使用廣泛，其應(yīng)用主要集中于高功率、高溫、高可靠性場景，如光電子器件封裝、航空航天、汽車電子等領(lǐng)域。

但是，在高溫的嚴苛環(huán)境下，燒結(jié)銀膠仍有著嚴重的孔洞以及氧化問題，最終導(dǎo)致接點劣化。

現(xiàn)在，利用行星式球磨機所提供的機械合金技術(shù)，制備出新型的銀銦合金(Ag-In alloy)膠。

銀銦合金具有更優(yōu)的熔融態(tài)流動性，可填充微小間隙，減少界面空洞；且由于銦的加入，可抑制銀的硫化/氧化，在高溫高濕環(huán)境中具備更強的抗腐蝕性。

Ag-In 合金制備方法

FRITSCH球磨-制備新型銀銦合金膠材料

設(shè)備：	行星式球磨機 PULVERISETTE 7 加強型
研磨材質(zhì)：	氧化鋯
樣品：	A：銀粉 B：銀粉+20%銦粉
球料比：	7.5：1
轉(zhuǎn)速：	600 rpm
時間：	10 h

將罐內(nèi)樣品以500目過篩后，再制備成黏著膠。

SEM/TEM 結(jié)果

PART

（a）處理前 Ag 粉（c）處理后 Ag 樣品

（b）處理前 In 粉（d）處理后 Ag-In 樣品

由SEM與TEM的結(jié)果得知，研磨后得到的合金具有納米晶(nanocrystalline) 結(jié)構(gòu)。

推測此結(jié)構(gòu)來自于行星式球磨機持續(xù)提供給Ag與In粉末的高能量，造成大量的晶粒邊界累積而成。

粒徑分布結(jié)果

PART

經(jīng)過研磨之后的Ag-In與Ag，粒徑明顯均得到明顯細化。
以主要的粒徑成分來看，分別從28μm細化至13μm以及約6μm。
由于Ag粉/In粉本身具有延展性，故在研磨過程會產(chǎn)生冷焊效應(yīng)，造成明顯的團聚，可通過添加適當(dāng)?shù)挠仓醽碛行У匾种啤?/p>

剪切力測試結(jié)果

PART

所有測試均在300℃的高溫下進行，上圖為在高溫存儲時間50h、100h、1000h與2000h四個階段的材料剪切力變化趨勢。

實驗結(jié)論

• 純銀膠因為孔洞小于銅金屬所需的擴散路徑，雖然沒有產(chǎn)生Cu2O的問題，但無法避免孔洞隨著HTS時間增加而擴大的現(xiàn)象，因此在機械性質(zhì)上不穩(wěn)定，高溫穩(wěn)定度也不算太好。

• 20MPa條件下的Ag-In膠由于較高的鍵合壓力，改善了銅擴散的問題，并且In本身可抑制孔洞擴大的現(xiàn)象，在元件特性上有明顯提。

• 通過 德國飛馳FRITSCH的高能行星式球磨機，創(chuàng)造了一種嶄新的機械合金方法，利用此方法得到的組件，在界面空洞控制、機械柔性與抗熱疲勞、長期化學(xué)穩(wěn)定性等方面，具有更強的性能，在半導(dǎo)體相關(guān)材料的研發(fā)上擁有優(yōu)秀的潛力。

行星式球磨機

PULVERISETTE 7 加強型

FRITSCH球磨-制備新型銀銦合金膠材料