低温烧结纳米银膏的生产工艺探析

随着电子设备向高性能、高功率、小型化方向的发展，传统的连接材料如无铅钎料和导电胶逐渐难以满足大功率器件的高温服役要求。低温烧结纳米银膏因其在低温条件下的高效连接和高温服役的特殊性能，成为了大功率半导体器件封装领域的研究热点。本文将详细介绍低温烧结纳米银膏的生产工艺，并通过实验数据和参考数据对其进行深入分析。

低温烧结纳米银膏的生产工艺

1. 原材料准备

低温烧结纳米银膏的主要成分是银纳米颗粒。银的熔点为961℃，但在纳米级别，其熔点会显著降低。因此，通过低温烧结可以实现电子产品的互联。此外，银具有优异的导热导电性和良好的化学稳定性，是半导体封装的理想材料。

2. 制备过程

制备纳米银膏通常需要添加各种有机物，包括溶剂、分散剂和粘结剂。这些有机成分在纳米银膏的制备过程中起着至关重要的作用。

• 溶剂：作为承载纳米银颗粒的基体，调节纳米银膏的粘度和流动性。常用的溶剂包括Texanol酯醇、松油醇、环己异龙脑酯(IBCH)等。
• 分散剂：阻止纳米银颗粒之间的团聚。常见的分散剂有油脂、聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)、聚丙烯酸(PAA)、PSS、三甘醇、十二胺、十二醇、肉豆蔻醇等。
• 粘结剂：防止纳米银膏在处理和烧结过程中开裂。常用的粘结剂包括聚乙烯醇(PVA)、PVB、EC、蜡等。

3. 烧结工艺

烧结技术是通过高温使材料表面原子相互扩散，从而形成致密晶体的过程。低温烧结技术通过减小烧结颗粒的尺寸，降低了烧结温度。纳米银膏的烧结温度通常在150℃至300℃之间，具体温度取决于实际应用需求。

实验数据分析

为了对比分析纳米银膏与微米银膏的烧结连接强度，我们进行了以下实验：

• 实验条件：在5MPa的压力下，将纳米银膏和微米银膏分别烧结连接镀银铜块。
• 实验结果：纳米银膏烧结接头的剪切强度是微米银膏的9倍多。这表明纳米银膏在低烧结压力条件下具有明显的剪切强度优势。

此外，通过对烧结接头的显微组织分析，发现纳米银膏接头烧结层与镀银层结合较好，烧结层为微孔结构，孔隙率低。因此，纳米银膏烧结层的导热率高于微米银膏烧结层，有助于延长电子器件的使用寿命。

先进院（深圳）科技有限公司的贡献

先进院（深圳）科技有限公司在纳米银膏的研发和生产方面取得了显著成果。其研铂牌低温烧结纳米银膏具有优异的导热导电性能和高温服役性能，广泛应用于大功率LED封装、MOSFET功率器件、IGBT功率器件等领域。

结论

低温烧结纳米银膏作为一种新兴的连接材料，具有低温连接、高温服役的特殊性能，能够满足大功率半导体器件的封装需求。通过实验数据和参考数据的对比分析，证明了纳米银膏在剪切强度和导热率方面的优越性能。先进院（深圳）科技有限公司的研铂牌低温烧结纳米银膏为电子设备的高性能和高可靠性提供了有力保障。

以上数据仅供参考，具体性能可能因生产工艺和产品规格而有所差异。